沥青混凝土路面冬季低温施工工艺详解

沥青商品混凝土路面对施工气候的要求较为苛刻，《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中规定地区路面不得在气温低于10℃（高速公路和一级公路）或5℃（其他等级公路），以及雨天、路面潮湿的情况下施工。正常情况下，要求沥青混合料的生产温度不低于145℃，摊铺温度不低于135℃，压实终了温度不低于70℃。为此，为了保证本项目沥青路面在冬季能顺利施工，在咨询有关路面专家后，提出了沥青商品混凝土路面冬季低温施工措施，以便在保证工程质量的同时，延长本工程沥青商品混凝土路面的可施工时间，加快工程进度。

一、沥青混合料强度形成机理及施工温度场

沥青混合料的强度机理 ：沥青混合料的强度由两部分组成，一是矿料之间的嵌挤力与内摩阻力，它们取决于矿料的尺寸均匀度、颗粒形状及表面粗糙度，立方状、颗粒均匀、有棱角、表面粗糙的矿料所组成的混合料具有较大的内摩阻力；相反，沥青的粘度对混合料内摩阻力影响极小。二是混合料之间的粘结力，其影响因素有:沥青与矿料的性质、沥青用量及矿料的比表面积，混合料压实密实度。而低温施工易造成混合料压实度不足，粘结力低，影响沥青混合料的强度，表现为通车初期产生的车辙现象，且由于空隙率大，混合料经雨水浸泡，易形成松散、坑槽破坏。

沥青商品混凝土路面施工温度场的影响：试验研究表明，摊铺时热拌沥青混合料的热量既向空中传递又向路面以下传递。向上使混合料表面5cm、15cm、30cm高度处空气温度在0～9min内缓慢上升，12min后开始下降，而50cm、80cm高度处摊铺前后变化不大，其效果是在混合料表面附近的空气中形成较高温度屏蔽区域，保护了热拌混合料热量的更多损失；热量向下传递的方式使得沥青混合料的温度在15min内急剧下降，而下承层的温度急剧上升，15min后各层温度趋于平缓，1h左右后趋于相等。虽然沥青混合料损失了一部分热量，但给下层的路面进行了一定的加热，有助于上下层的联结。通过观测发现，沥青路面摊铺时沥青混合料及周围温度的分布与沥青混合料的初始温度、天气、风力等因素有关。

二、冬季施工所面临的主要问题

1、沥青混合料温度下降快，产生废料的比例较大

由于冬季温度低，热拌沥青混合料与环境温度温差较大，易导致沥青混合料的温度下降得过快，可碾压的时间很短，混合料的温度很容易就满足不了施工要求，易产生废料。

2、压实度难保证，质量控制困难

由于温度下降快，沥青粘度增大，沥青混合料和易性变差，此时，所需的压实功将增大，路面压实度较难达到，质量也就难以保证。

三、针对冬季低温施工采取了以下措施

鉴于项目的特殊性，必须在冬季抢工，采取了以下几种措施，并切实保证了路面的最终质量。

（一）施工工艺的控制

1、施工准备

（1） 提高对冬季施工质量的重视程度，全面落实各级质量管理责任制。

（2） 严格按设计和国家有关施工及验收规范进行检查，加强组织、协调工作。

（3） 加强工地现场与沥青拌和站联系，专人指挥，统一调度，做到定量、定时、定车组织供应，及时供料。

（4） 现场各种机械设备齐全且须有备用设备。

（5） 面层施工前对基层进行检查，确保基层符合质量要求，并要求摊铺前对下承层进行覆盖保温、防潮，做到其表面干燥、无结冻。

2、施工时间控制

（1）密切关注天气情况，把握好施工时间，大风、雨、雪天气不得进行热拌沥青混合料路面施工。

（2）摊铺时选择风力不超过4级的晴朗天气，严格禁止夜间施工。摊铺时间安排在上午9点至下午4点进行，做到快卸料、快摊铺、快碾压。

3、温度控制

（1）安排专人负责沥青混合料温度检测。

（2）适当提高沥青混合料出厂温度，适当提高混合料拌和、运输、摊铺、碾压温度5℃～10℃。

（3）采取提高施工温度的方式，虽然在一定程度上能改善混合料的压实度，但是其具有以下缺点：

（a）沥青加热温度或混合料拌和温度过高，沥青老化现象将明显，影响沥青及沥青混合料的质量；

（b）温度不易控制，相关资料表明，混合料温度越高，其温度下降的速率越大。

4、适当增加机械设备的数量

适当增加碾压设备，根据拌和站的产量和摊铺机的摊铺速度确定压路机的数量，在此基础上再增加2台压路机，尽量保持连续摊铺作业，强调“紧跟”摊铺机进行碾压。应选择合适的摊铺机夯锤的振幅、振频，使初始压实度达到85%以上。钢轮压路机做到随摊随压并且减少喷水量，胶轮压路机不停歇，不间断碾压且跟紧钢轮压路机 对路边缘等局部地区采用振动夯板压实。对检查井边缘区域采用振动夯板补充压实。

5、 适当增加油石比，增加拌和时间及最佳沥青用量（约0.1%）。

此外，运输过程中注意保温处理，运料车必须采取双层棉毡覆盖措施；尽量采用大型运输车；摊铺机开工前应提前0.5～1.0h预热熨平板至不低于100℃。

（二）采用SAK温拌沥青添加剂改善混合料施工和易性，提高压实度

1、由于采用直接升高施工温度的方法对混合料性能会产生不利影响，因此，采用SAK温拌沥青添加剂来保证低温环境下沥青商品混凝土的压实度。热沥青混合料的施工温度按照冬季施工时的温度进行控制（以不发生推移作为控制开始碾压温度），通过采用SAK温拌沥青添加剂的方式使混合料即使在较低温度下仍然能够较轻易的压实。通常情况下，沥青混合料的有效的碾压时间只有10～15min，超过这个时间段，就很难保证压实度，而采用SAK温拌沥青添加剂后，能延长可碾压密实时间，为施工争取了宝贵的时间。因为SAK能够降低沥青胶结料的高温粘度，提高沥青混合料的和易性，使混合料在较低温度下也不需要额外增加压实功，压实效果较好。 此外，当气温低于5℃，铺装层之间透层或粘层油的采用最好不要采用乳化沥青，因为乳化沥青破乳困难，可以选用70#沥青油作粘层、透层，保证沥青商品混凝土路面与下承层的结合，防止因层间粘结不好导致的推移、拥包等病害的产生。

2、SAK温拌沥青添加剂用于冬季沥青商品混凝土的施工

目前常用SAK温拌沥青添加剂用于沥青混合料中，添加量为沥青质量的3%左右；其在改善施工和易性的同时，可提高沥青混合料的路用性能，且添加工艺简单，无需增添特殊设备，不会增加额外的加工成本。

温拌沥青混合料拌和温度一般为110～130 ℃（针对普通沥青而言，改性沥青的拌和温度还需要提高一些）。现在采用冬季施工时的温度，提高有效碾压时间。

温拌沥青主要是通过表面活性剂法来实现的，基于表面活性剂法的温拌沥青混合料在基本不改变沥青混合料材料配比和施工工艺。

温拌沥青混合料完全能达到相应热拌沥青混合料的性能，部分指标还有所提高，同时还具在较低温度下仍有良好压实性能等特点。温拌沥青混合料和热拌沥青混合料一样，适用于路面工程的各沥青结构层，尤其适用于：早春、秋末及初冬施工环境温度较低时的工程。

3、对添加了3%SAK温拌沥青添加剂的沥青及混合料进行试验室测试，以及对摊铺、碾压过程中的状况进行研究分析，得出结论如下：

（1）SAK可降低沥青混合料的135℃运动粘度，以提高施工和易性，同时可提高沥青60℃的粘度，改善沥青对集料的粘附性，提高混合料的抗水损害性能。

（2） 可以使沥青混合料具有更多的摊铺和碾压时间，使混合料在冬季或夜间温度较低的时段内能够顺利摊铺；冬季施工，能较大的延长有效压实时间，为施工争取了宝贵的时间。

（3） 可以使沥青混合料具有优越的压实性能，包括SMA等难压实的混合料被轻易压实。

（4）SAK具有一定的改性作用，可至少提高沥青高温性能一个等级，而不影响其低温性能。

（5） SAK是一种不含水的温拌添加剂，可以使沥青混合料具有较好的路用性能，提高了混合料的高温抗车辙能力、抗水损害能力和抗老化能力等。

通过分析低温施工对沥青路面性能的影响，对低温施工技术的探讨，根据工程实践，得出以下几点结论：低温季节施工天气要选在风力小于4级的晴朗时间，雨雪天避免施工；要确保沥青路面的施工温度；必须严格控制施工工艺，要求现场各种机械设备齐全且须有备用 。SAK是合适的低温季节温拌沥青添加材料。但只有认真施工，严格控制，保证各个环节的紧密衔接，才能保证低于规范规定的气温条件下沥青路面的施工质量。

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