EME 型高模量沥青路面综合施工技术

EME 型高模量沥青路面综合施工技术作者：夏春光来源：《科技创新与生产力》 2016年第5期夏春光（中铁十七局集团国际建设工程分公司，北京 100089）摘要：论述了按照欧洲标准对EME进行配合比设计及现场施工工艺设计的技术方法，指出该技术方法与国内传统技术方法不同，通过在阿尔及利亚东西高速公路路面施工中的应用，验证了设计的可行性，总结了国外沥青路面施工工艺，为同类工程提供了借鉴。

关键词：EME；欧洲标准；配合比；沥青混凝土中图分类号：U414.1+8；TU528.42 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2016.05.085收稿日期：２０16－03－05；修回日期：２０16－04－04作者简介：夏春光（1980-），男，黑龙江肇州人，工程师，主要从事道路工程研究，E-mail：444170909@。

EME0/14，2型沥青混凝土，即级配为0～14 mm的第2等级的高模量沥青混凝土，主要用于路面下层施工，在新建道路和加固工程中广泛应用。

按集料级配最大粒径分为3个等级：EME0/10、EME0/14和EME0/20。

在此基础上，根据沥青混凝土不同的技术性能要求又分为EME1型和EME2型，在规划设计时根据实际运载能力等情况合理采用。

按照欧洲标准，分别对沥青混凝土进行旋转压实（PCG）试验、多列士（Duriez）试验、车辙试验、复合模量试验，同时对其最佳沥青含量、沥青混凝土抗水损害性、车辙、沥青混凝土模量等各项数据进行分析，确定理论配合比。

在理论配合比的基础之上，确定目标配合比、生产配合比，并着重分析施工工艺特点。

1 高模量沥青混凝土配合比设计工艺原理根据路面结构层的功能和道路的重要程度，将EME型沥青混凝土配合比一般分为4个等级标准[1]（见表1），其中第1等级试验数据指标达到规定要求后，再进行下面3个等级的标准试验。

1.1 旋转压实试验和多列士试验1.1.1 旋转压实试验集料的级配优化选择及沥青含量的确定与国内以往的马歇尔试验等沥青配合比设计方法有些不同，它是根据沥青混合料要求的空隙率、单料实测基础数据和相关系数计算所得，确定将用于施工控制的合理标准级配曲线；而不是给定一个级配范围，然后经过大量的马歇尔试验去确定最佳沥青含量。

简述方法如下。

1）沥青含量的计算公式[2]为其中：K为沥青丰度因子；α=2.65ρｒ；ρｒ为集料合成表观密度；G为合成级配中大于6.3 mm筛孔的集料比例；S为合成级配中介于6.3～0.315 mm筛孔的集料比例；ｓ为合成级配中介于0.315～0.08 mm筛孔的集料比例；ｆ为合成级配中小于0.08 mm筛孔的集料比例。

对不同级配方案进行旋转压实，旋转压实的次数根据沥青混合料的粒径范围选取，通过计算确定成型后试件各项体积指标，根据经验选取合适的级配标准曲线，从而完成级配的优化选择。

2）体积指标的计算公式[3]为Vａ＝（1 － MVAMVR）× 100.（2）其中：MVA为试件毛体积密度；MVR为试件理论最大表观密度。

其中MVR的计算公式为其中：MVR为沥青混合料的理论最大密度；TL为油石比，%；g1，g2，gn分别为集料不同的含量比例，%；MVRg1，MVR2，MVRn分别为各集料的表观密度；ｆ为矿粉填料的含量比例，%；MVRf为矿粉的表观密度；MVRb为沥青密度。

级配选定后，根据实际情况，在原有的沥青含量基础上进行2个混合料旋转压实成型。

应在保证路用技术性能达到表1要求的条件下，选用具有一定经济性的混合料方案。

1.1.2 多列士抗水损害试验多列士试验所采用的试件都是通过静态压实制造的，然后在18 ℃和已知压实状态下，通过在水中浸泡的试件与未在水中浸泡过的试件分别得到的2个压缩强度的比值，来测定沥青混合料的抗水损害性能[4]。

在进行抗水损害试验时，要根据规范，通过混合料的粒径大小选择参数进行试件的成型。

如果成型后的试件毛体积密度有一个值超出平均值的±1%，则舍弃该试件；如果有多个值超出平均值的±1%，则舍弃该批试件。

把成型合适的试件在15℃～25 ℃环境中保存1 d，然后根据毛体积密度把试件分成3批，其中1批浸水，另2批在空气中保存。

采用另外的两个试件测量其毛体积密度，测量完后可用于浸水试验。

根据试件的总数量，为了保证试验得到有效的结果，浸水试件至少4个以上。

在保存试件完成后，对所有试件进行压缩试验，测出试件的最大破坏荷载。

沥青混合料的抗水损害性能为浸水抗压强度ｒ与干燥抗压强度R的比值，其试验结果满足表1的技术标准。

1.2 车辙试验车辙试验[5]是指在特定尺寸的体积内，通过确定的集料级配和沥青含量，结合试模尺寸进行计算，对一定数量的沥青混合料，采用特定的设备通过监控碾压成型为一定密度的试件，通过试验结果反映沥青混合料的抗车辙等耐久性能力。

此试验方法与国内普通沥青混合料的车辙试验的原理和目的相同，但使用的仪器设备和试件尺寸有所不同，通过试验轮在规定的温度下反复碾压后，用试样的下沉深度与原试件厚度的百分比进行评价。

在结果达到表1规定的要求后，进行复合模量试验。

1.3 复合模量试验复合模量[6]是在时间t内，线性黏弹材料在正弦荷载下应力与变形的关系，适用于测量沥青混凝土。

在不同温度和不同时间所测的沥青混凝土的刚性模量是不一样的。

温度越高模量就越小，时间越长模量也越小，因此温度和时间对于沥青混凝土刚性模量的影响是一样的。

测试模量试样可以采用圆柱形、平面六边形或者不规则四边形。

试样变形在线性范围内，在条件允许的情况下，应力与变形要同时测量。

采用空隙率等指标达到EME型沥青混合料技术性能要求的试样上，通过切割加工成标准的梯形试块。

在一定温度下，经过恒定的变形速度，根据负荷与时间的不同，模量E随单位面积上的应力σ负荷的加载时间而变化，最终通过两个点弯曲试验中的应力和应变关系来确定切割刚性模量，基本计算公式为E（t）＝σ（t）ε（t）.（4）其中：E（t）为切割刚性模量；σ（t）为应力；ε（t）为变形。

所得刚性模量值只有达到表1中对EME2沥青混凝土所规定的不小于14 000 MPa后，才能进行下一级标准试验，否则上两级试验也需要重做。

1.4 抗疲劳试验疲劳是指一种材料在循环加载下，其强度相对于第一次加载时的降低程度，疲劳试验是以不同类型的应力来确定沥青混合料在疲劳状况下的特性。

试验方法包括2个点、3个点和4个点的挠曲试验，通过作用于试块截面的压力完成牵引试验。

荷载曲线应为正弦曲线，或由人为控制而变化。

EME型试验是通过2个点加载并导致的形变来确定沥青混合料的疲劳状态，试块选用梯形。

梯形试块的2个点挠曲试验，所适用的对象为骨料最大粒径20 mm的沥青混合料，对于导致形变以正弦曲线形式变化的频率，在通风的环境和合适的温度条件下通过最少18个试块来完成试验。

高模量沥青混凝土设计分为目标配合比设计、生产配合比设计、生产配合比验证3个阶段。

表1中的标准试验是高模量沥青混凝土目标配合比设计特点的简单叙述。

在施工生产过程中，混合料级配、沥青含量、压实沥青混合料的空隙率等技术指标满足规范要求后，一般情况下不进行沥青混凝土的模量和疲劳指标检测。

2 施工工艺流程及操作要点沥青混凝土施工主要控制的技术参数有各类材料的温度控制、配料计量的准确性、混合料的均匀性等。

EME型高模量沥青混凝土也不例外，为了确保其质量，EME型沥青混凝土的施工步骤如下。

2.1 生产配合比的设计和验证所有原材料的试验检测合格后，通过目标配合比确定技术参数，进行生产配合比设计。

EME 型沥青混合料拌合及验证时的技术要求[1]：沥青加热温度为165～175 ℃（35～50号石油沥青）；沥青混合料出料温度为170～180 ℃；混合料贮存过程中温度降低不超过10 ℃；沥青计量准确率为标准含量±0.25%；6.3 mm筛孔通过率为±3%；2 mm筛孔通过率为±2%；0.08 mm筛孔通过率为±0.8%（采用筛孔通过率表示集料、矿粉填料计量准确率，与目标配合比确定的标准级配曲线上对应筛孔数据相比）。

国内普通沥青混凝土的沥青含量误差范围一般为±0.3%；集料的混合级配达到各个筛孔所对应的规定级配范围。

EME型沥青混合料拌合及验证时的技术要求，这两项是EME型沥青混凝土在拌合验证时与以往普通沥青混凝土的主要不同点。

2.2 现场铺筑2.2.1 施工工艺虽然EME型高模量沥青混凝土施工工艺与普通沥青混凝土施工工艺基本相同，但是由于其质量要求较高，因此在各个施工工序上有部分差异，主要差异为：一是沥青混合料的拌合由于需要添加外加剂，因此添加过程中要掌握时机，否则较难控制混合料的质量；二是拌合站的计量必须准确，按照生产配合比要求，必须控制拌合站的各部位计量精确度；三是工序的温度控制要求较为严格。

2.2.2 沥青混合料的施工温度要求沥青混合料的施工温度除了要满足EME型沥青混合料拌合及验证时的技术要求规定外，还要符合沥青混合料施工温度要求[1]：运输到现场的温度不低于160 ℃；正常施工时，混合料摊铺温度不低于150 ℃；低温施工时，混合料摊铺温度不低于165 ℃；正常施工时，开始碾压的混合料内部温度不低于145 ℃；低温施工时，开始碾压的混合料内部温度不低于160 ℃；钢轮压路机碾压终了的表面温度不低于100 ℃；轮胎压路机碾压终了的表面温度不低于110 ℃；开放交通的路表温度不高于50 ℃。

2.2.3 沥青混合料的拌合沥青混合料的施工温度达到要求并经过准确的计量后，投放热集料，并开始干拌（目的在于避免出现添加剂投放不同步，造成混合料搅拌不均匀，出现细料结团现象，失去提高混合料模量的意义，影响混合料矿料级配），接着加入矿粉和沥青后继续搅拌至少30 s。

特别注意，混合料的拌合温度一定要严格按照要求进行控制，最终成品料均匀一致，不存在花白料，无粗细料离析等现象。

2.2.4 沥青混合料的摊铺沥青混合料采用自卸汽车运输至摊铺现场，并设专人接收。

运输车应全部备有帆布，及时覆盖已装车的混合料，以免造成温度降低和材料浪费，对于已经离析、结成团块或滞留于车上的冷料以及低于规定铺筑温度的混合料应予以废弃。

沥青混合料的摊铺有以下4点要求，一是摊铺机就位，摊铺初始，随时用3 m直尺或水准仪校核摊铺高程和摊铺横坡度，若有偏差及时调整摊铺机的传感器，使之符合要求。

两台摊铺机梯队作业，前后相隔5 m，两幅之间应有30～60 mm宽度的搭接，并躲开车道轮迹带。

采用双基准线自动找平，中间采用横坡仪和滑靴控制高程。

二是摊铺机速度控制要准确，保证缓慢、均匀、连续不间断，不得随意变换速度或中途停顿，以提高平整度，减少混合料的离析。