2018法国薄层沥青混凝土BBMa 0/10在工程实践中的应用
【摘 要】 结合工程实践，介绍了薄层沥青混凝土BBMa 0/10的材料选择、施工工艺及现场控制技术等相关事宜。就薄层沥青混凝土的特点，着重阐述了在实际工作中需要特别注意的若干问题，为今后类似工程施工提供了有益的指导。 【关键词】 薄层沥青混凝土；施工工艺；病害防治 [中图分类号] TU528.42，U414.1+8 [文献标识码] B [文章编号] T2011-12(03)-1212 1 工程概况 阿尔及利亚东西高速公路全长1216km，在建927km，东连突尼斯，西接摩洛哥，连通五国集团约7000km的沿海地区，它既是阿尔及利亚贯穿东西方向的主要交通大动脉，又是北非地中海沿岸国家重要的战略要道。十四局集团公司负责中标段M1、M2两个路段，起讫里程PK227+000-PK279+147，负责共计52.147km的施工任务。含土石方、桥涵、级配碎石、沥青混凝土近81万吨。路面结构形式：40cm级配碎石垫层（CDF）+慢裂乳化沥青透层+快裂乳化沥青封层+8cm高模量沥青混凝土底基层（EME2 0/14）+8cm高模量沥青混凝土基层（EME2 0/14）+5cm高模量沥青混凝土联结层（BBME 0/10）+3.5cm薄层沥青混凝土磨耗层（BBMa 0/10）。 本工程是采用法国技术标准设计、施工总承包项目，设计时速100km/h，路基顶宽32m，双向六车道。无论是从路面结构形式，还是从薄层沥青混凝土BBMa 0/10的施工工艺，均引进意大利马莲尼MAP320强制间歇式沥青混合料拌合站。在阿尔及利亚国家高速公路建设史上都是一个创举，质量标准高，施工难度大。 2 薄层沥青混凝土的特点及适用范围 BBM意为薄层沥青混凝土，BBMa为“a”型薄层沥青混凝土，BBMa 0/10为颗粒规格0/10的薄层沥青混凝土。BBMa 0/10称为开级配薄层沥青混凝土，BBMa 0/10薄层沥青混凝土的颗粒组成有很大的不连续性，与普通沥青混凝土的区别主要是级配的不同，公称最大粒径通常≥8mm。室内旋转压实40个回旋在6%～11%，现场压实后剩余空隙率在5%～10%，铺筑层厚度较薄，介于2.5～4cm之间，铺筑后的路面表面较粗糙，具有良好的骨架结构、高温稳定、低温抗裂、抗滑耐磨和弹性模量高等特点，是一种具有较强抵抗环境和抵抗重交通荷载疲劳能力的路面。尤其在高温、重载路段能够增加路面使用年限，具有较高的经济效益。它适用于高速公路、渠化交通、轴载重型化、主干线、车辆交汇区域、机场跑道、公交车道、工业地面、集装箱堆放场地和城市道路的磨耗层（法国标准称为磨蚀层）等。 3 施工准备 3.1 材料来源及质量控制 薄层沥青混凝土BBMa 0/10对材料的质量要求十分严格。碎石的生产工艺为：初次破碎采用鄂式破碎机破碎至10cm以下，二次破碎采用2台锤式反击破机进行破碎，二级除尘。按该生产工艺所生产的碎石具有产量高，扁平率小，颗粒形状接近立方体，粉尘含量少，级配变异性小的特点。BBMa 0/10所用的材料规格为：6.3～10；碎石0.08～2.0；机制砂，石灰岩磨细矿粉，选用40/50道路石油沥青和法国产的PR PLAST.S抗车辙添加剂，添加剂为高分子聚合物，呈黑色，固体，颗粒状，粒径2～4，软化点140℃/150℃。沥青的粘稠度较大、针入度小、软化点高，有利于提高薄层沥青混凝土的高温稳定性及耐久性。原材料试验遵循法国的相关试验规程。各项检测结果见表1。 表1 集 料 检 测 结 果 3.2 配合比设计 本配合比设计中要完成三类实验，分别为旋转剪切压实试验、Duriez（多列士）试验、抗车辙试验，配合比设计程序如下。 3.2.1 BBMa 0/10目标配合比选择 1）BBMa配合比设计矿料级配理论曲线（表2）。 表2 设计矿料级配理论曲线 2）级配方案的选择。根据理论的级配曲线选定不同的几组级配方案，然后对不同的级配方案进行旋转压实试验，对成型后的试件进行体积指标的计算，根据经验选取合适的级配曲线（表3），设计的旋转次数及空隙率见表4。 表3 选定的BBMa 0/10矿料设计曲线 3）沥青的用量的选择。根据法国已有的工程经验，在一定级配范围内选在2组以上的级配曲线，根据级配分布确定各个级配方案的油石比，最低油石比采用如下方法确定。 沥青用量=Kα(∑)1/5 加上100∑=0.25G+2.3S+12S+135f 表4 BBMa 0/10旋转压实（PCG）试验结果 4）Duriez试验和抗车辙试验。Duriez试验为抗水损害验证试验，混合料的抗水损害性能为浸水后强度r和干燥状态下强度R之间的比值，最终试验结果为0.81（规范要求≥0.75）。 5）BBMa 0/10混合料车辙成型试件厚度为5cm，车辙试验结果为1.8（规范要求≤10）。 3.2.2生产配合比选择 在完成目标配合比设计工作后，拌和厂必须按规范要求做大量的常规试验和规范无明确要求的非常规试验，结合引进意大利玛莲尼MAP320强制间歇式拌和机对非常规试验加以调整。 1）冷料斗配料流量试验。BBMa 0/10混合料级配的不连续性在2.0～6.3之间。根据该级配的特点，采用两档集料（矿粉另设有储存罐）配制，供料系统采用四个冷料斗，两个装有6.3～10.0的矿石，两个斗装有0.08～2.0的机制砂，各料斗按目标配合比设计的比例向拌和机供料。要求每个冷料斗必须保持各自的稳定流量，这样才能满足矿料级配和拌和机生产能力的要求，同时达到热料仓的供料平衡，减少溢料或待料数量。 2）冷料流量的计算。如拌和机的生产能力为320t/h,BBMa 0/10油石比为5.60％，6.3～10的碎石比例为65％，确定该种集料流量方法如下： 6.3～10碎石料斗固定流量为320×0.65×0.944＝196.35t/h; 6.3～10碎石堆积密度为1.515,得196.35/1.515＝129.6m3/h; 以此类推便可分别计算出不同集料的流量。 3）热料仓集料的筛分试验。最终生产配合比 0/2:6/10: 矿粉：沥青:外加剂=31%:66%:3%:5.46%:0.4% 在拌和过程中如仍出现某档热料仓溢料或待料，说明冷料和热料的供料比不相匹配，此时要根据热料的筛分和冷料的筛分结果相应微调冷料的流量。 4）正确设置投料顺序。投料顺序：骨料（由大颗粒到小颗粒）→添加剂→沥青（延迟3s→粉料（延迟7s）。 5）加热温度和拌和时间试验。沥青及集料的加热温度应视施工时的气候、温度、运输距离、集料的含水率而定，一般情况下普通沥青的加热温度取150℃～160℃，集料的加热温度取180℃～190℃，当气温低时，运距较远，粗集料含水率＜2％，细集料含水率＜7％，且＞4％时，集料的加热温度取185℃～195℃，但应严格执行沥青混合料的废弃温度。最佳的拌和时间是使沥青混合料无花白料，大小集料分布均匀，当用一根小木棒将沥青混合料拨开往上挑起时，能看到头发大小的线状丝条，说明聚乙烯添加剂的颗粒已被融化并拌和均匀。采用的拌和时间为干拌10s，湿拌32s，总之要经过反复多次试验后，借助目测和试验检测，使混合料满足质量要求为准。 3.2.3 生产配合比的验证 生产配合比设计完成后，必须经过试拌和试铺来验证沥青混合料的各种技术指标，如未满足技术要求时，还必须针对出现的问题采取相应措施进行调整，方可作为标准生产配合比使用。 在试拌过程中，对生产的沥青混合料按照法国标准进行了一系列试验检测，发现沥青混合料旋转压实试验的空隙率超限，针对这个问题我们适当增加骨料中的中间料，另外对沥青用量也做少量的调整，这样便达到了预期的目的。 4 施工工艺 4.1 下承层的准备 BBME0/10联结层验收完毕后，进行测量放样工作，路肩一侧每10m设置一根控制桩，以钢丝绳引导控制高程，用石灰粉洒出边线，摊铺前提前3h以上，在下承层上以0.2～0.3kg/m2喷洒粘层油，摊铺和碾压设备等提前就位。 4.2 混合料的拌和 BBMa 0/10沥青混合料采用意大利玛莲尼MAP320型具有二级除尘功能强制间歇式拌和机拌和，并配有200t的混合料储存仓，在生产过程中沥青混合料不得在储料仓中储存过夜。各个阶段要求的温度比普通沥青混合料要求的温度偏高 （表5）。 表5 薄层沥青混凝土BBMa 0/10施工温度 4.3 沥青混合料拌和过程中的质量控制 4.3.1拌和质量的直观检验 质检人员或拌合站负责人必须在料车装车过程中进行目测，仔细的观察会发现沥青混合料存在的问题。 沥青混合料的生产特别强调温度控制这一环节，这是确保沥青混合料的首要因素。经过目测可以发现沥青混合料的温度是否符合要求，当料车装载的混合料中冒黄烟往往表明混合料过热；若混合料温度过低，沥青膜裹覆不匀，则装车显得比较困难；此外如运料车的混合料能够装的较高，则说明混合料欠火，或混合料中沥青含量过低；反之如果热拌沥青混合料在料车内容易塌平，则可能是因为沥青过量或矿料湿度过大尚未被烘干所致。 4.3.2 拌和质量的测试 对于沥青混合料的生产，出厂前的质量检测主要包括以下三项内容： 1）出厂温度检测。 沥青混合料的出厂温度通过在料车车厢侧板中部的测温孔，将温度计插入混合料中，使之达到至少15cm的深度，5min后记录料温。 2）沥青含量和级配的检验。沥青混合料的取样与检测是拌和过程中进行质量控制最主要的两项工作。取样和检测所得到的数据，可以证明产品是否合格， 因此必须严格遵循取样和检测程序，确保试验结果能够真实反映混合料的质量和特性。在进行沥青混合料取样时，主要包括取样频率、位置以及要做的检测项目，此要求一般按生产量确定的取样频率比较合理。 3）抽提和旋转压实试验。一般每天至少取样一次，进行旋转压实、沥青含量和级配试验，采用蜡封法测定试件密度和空隙率，根据沥青含量计算该批次沥青混合料的最大理论密度，作为评定薄层沥青混凝土路面压实剩余空隙率的依据。 4.3.3 沥青混合料拌和过程中易出现的异常现象分析及对策 1）出现废料。这种现象发生在每天开拌的前几锅，或中间突然停机后又重新开机拌和，这主要是由于骨料加热没有达到规定的温度及计量系统还未进入正常状态。解决办法是适当减少进入滚筒的集料数量和提高火焰温度，保证在开拌时，粗细集料的加热温度略高于规定值。 2）出现花白料。原因是料温偏低、拌和时间短或吸尘不理想，导致细粉偏多。解决办法是提高集料加热温度，或增加拌和时间，或减少矿粉用量，或检查除尘系统及时采取相应措施。 3）出现超尺寸颗粒。这主要是由于振动筛上最大筛孔的筛网破损或超尺寸颗粒从边框空隙落到下层筛网进入热料仓。解决办法是检查振动筛，调整冷料的上料速度。 4）出现枯料。原因是集料中细集料含水量过大，导致在烘干筒内的细集料加热温度虽然达到了规定值，但是粗集料温度已大大超过了规定值。解决办法是对含水率＞7％的细集料进行凉晒至含水量＜7％后才能使用，或采取防雨水措施。 5）出现欠色泽。原因是沥青加热温度偏高，油温＞170℃以上的沥青易老化，如用已老化的沥青拌制铺筑薄层沥青混凝土路面，将大大剥弱路面的耐久性能，缩短路面的使用年限。所以要严格控制沥青的加热温度就显得非常重要了。 6)矿料颗粒组成出现明显变化。原因是热料仓的集料级配发生了较大的变异，这可能是某层筛网已磨损严重、或料场的材料有混堆现象或振动筛网上的热料过多，集料来不及正常筛分就进入其它热料仓。应加强原材料的管理和检验工作，更换已损坏的筛网，减少上料速度或调整冷料配合比，不能一味追求产量，保证拌和机能拌出合格的产品才是主要的。 4.4 混合料的运输 运输采用载重吨位＞20t的自卸车，为了减少在运输过程中混合料的温度损失，在运料车的车厢外侧和顶面设置夹棉的帆布保温被。混合料装车前，在车厢内均匀喷洒油水混合液隔离剂，以车厢不留存多余的混合液为度。混合料装车时，顺序为前→后→中，以减少混合料的离析，车厢装满及时将顶层密封苫盖后，质检员进行质量检测，填写出厂合格单运入摊铺现场，对不合格或超出废弃温度的混合料不能运往路面摊铺。 4.5 混合料的摊铺 该项目的薄层沥青混凝土BBMa 0/10磨耗层设计厚度为3.5cm,半幅路面宽度为14.7m,施工时采用德国福格勒SUPER2100和SUPER1300两台摊铺机同时作联合摊铺的方式；先行第一台摊铺机组装宽度为11.5m靠中央分隔带一侧，采用浮动平衡梁高程控制法，后行的一台摊铺机组装宽度为3m靠硬路肩一侧，采用钢丝绳引导高程控制法，一侧传感器搭在钢丝绳上，另一侧用滑靴放在BBME0/10的基准面上，两台摊铺机相距5～10m,横向搭接宽度10～15cm,调整好横坡，均匀的进行摊铺。通过试铺得出混合料松铺系数1.27，摊铺速度3m/min。 4.6 混合料的碾压与成型 碾压是沥青混凝土路面施工最后一道工序，使用了优质的筑路材料，精良的拌和和摊铺设备及先进的施工技术，将摊铺出较理想的摊铺层，而好的沥青混凝土路面质量最终要通过碾压来体现。如果碾压作业出现任何质量缺陷，必将前功尽弃，因此，必须重视碾压工作。 碾压的目的是提高沥青混凝土的强度、稳定性和抗疲劳性。研究表明，标准压实度相应的空隙率增加1％，疲劳寿命将要降低约35％，沥青混凝土路面的渗透性病害提高两倍，碾压不足，导致路面的空隙率增大，从而加速沥青混凝土路面的老化，减少路面使用年限，因此，必须合理的进行碾压。碾压程序分为初压、复压和终压三道工序。初压是为了整平和稳定混合料，同时为复压创造有利条件，是碾压的基础，所以要注意碾压的及时性和平整性；复压的目的是使沥青混凝土密实、稳定、成型，沥青混凝土的密实程度和空隙率大小取决于这一道工序，必须与初压紧密衔接，而且要采用重型压路机；终压是为了消除轮迹、收光，最后形成平整的压实面。为了确保沥青混凝土路面密实、平整及外型规则。 4.6.1 碾压程序 初压采用两台德国宝马BW203A－4双驱双振钢轮压路机紧跟刚完成摊铺的作业面上，前进关闭振动，后退开启振动，碾压一遍，这样既能有效的把摊铺层的表面开口空隙闭合密实，又解决了由于摊铺层较薄温度损失过快的问题。 对于薄层沥青混凝土BBMa 0/10而言，虽然最大粒径只有12.5，但是由于＞2的颗粒含量较多，这样的级配碾压作业就显得特别困难了，因此，复压采用钢轮振动压路机与重型胶轮压路机联合碾压的组合方式，在复压时先采用一台BW203AD－4钢轮压路机前进后退振动碾压一遍，再用两台XP262胶轮压路机碾压四遍。 终压采用一台BW203AD－4钢轮压路机碾压二遍进行消除轮迹收光。 4.6.2 碾压方式 碾压时压路机由低处压向高处、由路边压向路中，这样就能始终保持压路机以碾压后的沥青混凝土面作为支撑边。每次相邻重叠宽度为：双驱双振钢轮压路机30cm,胶轮压路机20cm,收光的钢轮压路机60cm。 4.6.3 碾压温度 碾压温度的高低，直接影响沥青混凝土路面的碾压质量。沥青混合料温度高时，可采用较少的碾压遍数，获得较高的密实度和较好的碾压效果；而温度较低时，碾压工作变得较为困难，而且容易产生很难消除的轮迹，造成沥青混凝土路面不平整和空隙率过大压实度不足等现象，因此，要在摊铺完毕后及时进行碾压，摊铺机后面的碾压作业段长度以50m左右为宜。一般来说，压路机尽可能靠近摊铺机进行碾压，达到密实度后，再以最少的碾压遍数进行表面修整收光，此时压路机可离摊铺机远一点。实践证明，薄层沥青混凝土BBMa 0/10的最佳碾压温度为135℃～150℃之间，也就是说在135℃前完成复压作业是最理想的。碾压质量与碾压温度有直接关系，而摊铺后4～13min内温度损失最大3℃～5℃/min。因此，必须掌握好最有效的碾压时间，适时进行碾压。 4.7 混合料在摊铺和碾压过程中的质量控制 沥青混合料的质量除了出厂前检查外，运到摊铺现场后也需要检查。如果料车上的混合料又黑又亮、呈圆锥状或混合料在摊铺机受料斗中“蠕动”，则表明沥青含量正常；如果混合料特别黑亮，料车上的混合料呈平坦状或沥青结合料从骨料中分离出来，则表明沥青含量过大，或骨料没有充分烘干，表面上看起来沥青含量太多；当混合料呈褐色、暗而脆、粗骨料没有被沥青完全裹覆， 则表明沥青含量太少、或料温过热、拌和不充分。沥青混合料在正常摊铺和碾压温度范围内，往往冒出淡淡的蓝色蒸气，沥青混合料产生黄色蒸气或缺少蒸气，则说明温度过高或过低。上述只是目测而论，供现场施工、质检员参考，最终应以试验结果取决。 4.7.1 松铺厚度检测 沥青混合料在摊铺过程中，派专人负责跟踪摊铺机后方，经常量测摊铺层的松铺厚度是否符合要求，如遇变化及时调整，确保薄层沥青混凝土的铺筑厚度控制在允许范围内。 4.7.2 摊铺作业面的观察 经摊铺还未碾压的摊铺层，表面结构无论是纵向或横向都应均匀、密实、平整、无撕裂、无小波浪及拉钩等缺陷现象，否则，要查明原因，及时处理，对局部离析的地方撒点细料，如不见效果，必须将其挖起清除，随后填补新拌的沥青混合料再进行碾压。 4.7.3 缺陷分析与防治措施 沥青混合料在摊铺和碾压作业中，常见的质量缺陷主要有：摊铺层厚度不准、平整度差（出现小波浪、台阶）、混合料离析、撕裂、拉钩等，产生这些质量缺陷的原因主要包括：机械本身的工作参数的调整、机械的操作和沥青混合料的性质等方面，详见表6、表7。 4.7.4 应注意的其它问题 1）摊铺机螺旋送料器的下缘距离下承层顶面的高度应调整在10～12cm之间，过高将导致混合料离析，两台摊铺机的夯锤振击力应调整并保持在相同的等级，这样才能使沥青混合料的松铺系数是一致的，以保证薄层沥青混凝土的压实厚度和平整度。 2）在摊铺过程中，摊铺机螺旋送料器应不停顿的转动，两侧保持有不少于送料器高度三分之二的混合料，并保持在全宽断面上混合料不离析。在受料过程中边前进边收斗，这样可以使粗细颗粒和温度离析的混合料分布的更均匀一些，同时也可以有效的避免摊铺机受料斗边缘留存下来的混合料因温度降低而给路面带来的不良影响。 3）沥青混合料的性质不稳定，易使摊铺层厚度发生变化，如温度过高，沥青含量过多，矿粉掺量过大等都会导致摊铺层变薄，这种变化可以从摊铺层厚度突然变化中视察到，此时摊铺机司机要做到心中有数，即应根据沥青混合料性质的变化而及时改变熨平板的工作迎角。 （4）因为铺筑的厚度较薄（仅为3.5cm）,主要是靠压路机的振频来达到碾压效果。所以要合理的选择振频和振幅，在较高振频下选取较低的振幅，其振频为48HZ,振幅为0.5mm,振动方式采用先轻后重。 5）在碾压作业中，要严格控制压路机的喷水量，只要混合料不粘轮，就以最小的雾状档位喷水，防止水量过大引起沥青混凝土在未完成碾压作业前其温度就急骤下降而给路面带来诸多病害。在初压与复压两个段落的交接处，往往会因漏压和欠压而使碾压不到位，这些部位渗水性能很差，是造成路面早期破坏原因之一，所以要特别注意。 5 结束语 综上，仅介绍了薄层沥青混凝土BBMa 0/10施工与普通沥青混凝土不同的一些特殊控制工艺和要点，其与普通沥青混凝土相似的地方没有详述。通过施工实践，积累了法国薄层沥青混凝土BBMa 0/10的施工技术和经验，为今后类似工程的施工提供有益的指导。 表6 摊铺作业质量缺陷的产生 表7 沥青混合料性质对碾压作业的影响 参考文献 法国标准．路面磨蚀层和粘合层：薄层沥青混凝土 NF98-132．2000-06 阿尔及利亚东西高速公路路面工程质量保证计划（PAQ） 黄海深．高级公路沥青混凝土面层施工质量控制．1996
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