MAC沥青混凝土路面上面层施工技术

1、MAC 沥青混凝土路面上面层施工技术MAC （麦克）改性沥青混混凝土路面上面层施工技术中铁十四局集团第三工程有限公司刘军克【摘 要】 在良好的设计配合比和施工条件下，MAC 沥青混合料具有良好的耐久性、抗磨性，它高温不软化，低温抗开裂，能明显提高路面抗车辙能力和使用寿命。本文结合莱新高速公路的施工实践情况，简要讲述 MAC 改性沥青混凝土上面层的施工技术。【关键词】MAC 沥青混凝土上面层施工技术1 工程概况：莱 （芜） 至新 （泰） 高速公路是国道205 线高速公路的重要组成部分，它的建成将山东省路网主框“三纵三横一环”中的南北方向贯通起来，形成了鲁中地区与三纵三横相互贯通的又一纵向快速通道

2、，在山东省公路网中处于重要地位，是山东省重点建设项目。我公司承建的第二合同段起自莱芜市东南侧王家港村的博莱高速公路终点，向南经野虎沟南、唐家宅北、吕家林南；之后沿九龙山东北侧和葫芦山水库西南侧，跨牟汶河，至钢城区西、设钢城互通式立交；在卞家泉跨磁莱铁路和老205 国道至新泰，线路起迄桩号为K0+000-K9+406 ，全长 9.406 公里。本合同施工内容包括路基工程、路面工程（包括主线K0+000-K18+422 段及钢城互通立交路面工程）、桥梁工程、排水与涵洞工程、防护工程、沿线设施和其它工程等。莱新公路设计为双向四车道新建高速公路,设计车速100KM/h ， 设计荷载为汽超20 级，挂车

3、120，路面结构自上而下为：4CM 厚 MAC （麦克）改性沥青混凝土抗化表层（AK-13 ）， 5CM 厚沥青混凝土中面层（AC-20） ， 6CM 厚沥青混凝土下面层（ AC-25） ， 3mm 乳化沥青下封层，35CM厚二灰稳定级配碎石，20CM 厚二灰稳定稳定砂。2 MAC 改性沥青特点MAC 改性沥青技术是美国八十年代末的一项填补道路材料业空白的革新技术，十几年的应用实践证明MAC 改性沥青具备有技术先进、性能质量优越可靠、经济效益显著的优秀品质。MAC 改性沥青是一种化学改性沥青，呈凝聚胶状，不随时间的流失而流动，改性后的沥青与原基质沥青相比，其粘度明显增大，软化点升高，感温性减小

4、，抗老化能力增强，使用该沥青可以在沥青混合料处于热状态下，仍然能给集料覆盖以较厚的沥青膜，抗老化和抗车辙能力增强，感温性减小，可以不加纤维稳定而不析漏，在良好的设计和施工条件下沥青路面耐久性和高温稳定性明显提高，是目前国际上优质改性沥青之一。中美合资山东华瑞道路材料技术有限公司引进海瑞集团的专利技术，是目前国内唯一的一家生产MAC 改性沥青的生产厂家，自 2000 年建成投产以来，短短几年时间已在54条公路上使用MAC 改性沥青16万余吨，铺筑高速公路上面层750 余公里，路网改造800 余公里，取得了良好的使用效果。3 配合比设计3.1 原材料3.1.1 碎石公路沥青路面施工技术规范（ JT

5、J032-94）规定用于改性沥青混合料面层的粗集料，宜采用碎石或碎砾石，集料应洁净、干燥、无风化、无有害杂质，且具有一定硬度和强度；同时还应具有良好的颗粒形状，并至少应有两个以上的破碎面；抗滑表层粗集料应选择硬质岩（玄武岩）。由于硬质岩石与沥青的粘接力存在着较大差异，粗集料与沥青的粘附性应不小于4 级。 对于3 5mm 石屑部分由于含量较低，并且该部分对沥青混合料形成嵌接结构有一定的作用，建议用硬质岩石屑（玄武岩）。莱新高速公路上我们用于上面层的碎石均选用莱芜碎石场生产的玄武岩 , 该玄武岩呈黑色，质地坚硬、洁净、干燥、无风化、无有害杂质，摩氏度达7 7.5 级，斑状结构, 石料经鳄式破碎机粗

6、轧，再通过锤式轧石机加工，然后经四级振动方孔筛筛析，形成四档规格粒料（10-15mm、5-10mm、 3-5mm、 5-3mm），具有良好的颗粒形状，硬度和强度及其粒径规格和质量均符合公路沥青路面施工技术规范（JTJ032-94）的规定，其检测结果见下表（一），经筛分其粒径规格见下表（二）。3.1.2 砂公路沥青路面施工技术规范（ JTJ032-94）规定用于改性沥青混合料面层的细集料宜采用人工砂，应洁净、干燥、无风化、无有害杂质，有适当的颗粒组成，并与改性沥青有良好的粘附性，使用天然砂做细集料时其含量不宜超过20，也可用0-3mm 的石屑粉代替天然砂。莱新高速公路上我们用于上面层的砂选用莱芜

7、产河砂，其粒径规格和质量均符合公路沥青路面施工技术规范（JTJ032-94）的规定，其检测结果见下表（一）,经筛分其粒径规格见下表（二）。3.1.3 矿粉公路沥青路面技术规范规定用于改性沥青混合料面层的填料应洁净、干燥，宜采用强基性岩石（石灰岩、岩浆岩）等增水性石料经磨细得到的矿粉，不宜使用混合料生产中干法除尘的回收粉；为增加骨料与沥青的粘附性可采用水泥、消石灰粉做填料，但其用量不宜超过矿料总量的2%。在莱新高速公路上我们用于MAC 改性沥青混合料上面层的矿粉采用50%莱芜磨细石灰岩矿粉与50%生石灰粉混合矿粉，其质量洁净、干燥，符合 公路沥青路面技术规范规定的技术要求，其检测结果见下表（一）

8、经筛分其粒径规格见下表（二）。（ 表一）3.1.4 MAC 改性沥青根据山东省公路局的统一安排改性沥青采用山东华瑞道路材料技术有限公司的AH-70MAC 改性沥青, 施工过程中我们对每批次进场沥青均进行抽样检验试验，其各项检验试验指标如下表（表三）所示：（表三）3.2 配合比设计3.2.1 AK-13 级配范围及设计技术参数。AK-13 结构矿料级配范围（表四）及混合料设计参数（表五）见下表:（ 表四）3.2.2.1 矿料级配计算：在做出各矿料的筛分曲线后，根据施工规范利用计算机自动进行矿料级配的合成计算。根据规范要求的AK-13 上面层混合料颗粒级配范围（见 表六），绘制各矿料的筛分曲线，根

9、据施工规范利用计算机自动进行矿料级配的合成计算。计算时要充分考虑有效利用材料，同时还要注重4.75Imm、 2.36mm、 0.075mm 三种筛孔通过率，使之尽量接近要求范围的中值并且圆顺、少折角。在山东省交通科研所及监理、公路局等专家的指导下， 针对莱新路上面层原材料的性质和施工机械、施工工艺等诸多因素，确定了矿料级配方案（见表六）。（表六）10-15mm： 5-10mm：砂：石粉：矿粉26：35： 16 ：20：33.2.2.2 最佳油出比的确定：要以此油石比重新成型马歇尔试件，检验高温稳定性是否合格，最终确定目标配合比。对已确定的矿料级配组成，进行室内目标配合比试验，以油石比3.5%、

10、 4.0、 4.5、 5.0、 5.5制作马歇尔试件，通过成型马歇尔试验结果，对比各项试验指标，最后确定最佳油石比。成型马歇尔试验结果详见下表（表七）：（表七）根据以上实验结果分析,确定上面层混合料目标配合比最佳油石比为5.0%,空隙率为5.0%,饱和度为69.8%,最大密度为2.496g/cm3。3.2.3 生产配合比设计：确定目标配合比后，利用实际施工的拌和设备进行生产配合比设计。调节冷料仓的开口大小及皮带轮转速，对二次筛分后进入各热料仓的材料取样筛分，做马歇尔试验，确定各热料仓的供料比例，反复调节冷料进料速度，以达到供料均衡，确定生产配合比。根据筛分结果，经过计算调整后确定各料仓的重量比

11、为4#仓（10-15）占12%， 3#仓（5-10）占 44%，2#仓（3-5）占 8%，1#仓（0-3）占34%，矿粉占2%，合成级配见下表（表八）：（表八）度、稳定度、流值和残留稳定度等指标,试验结果详见下表（表九）：（表九）69.2%,最大密度为2.498g/cm3 。4 施工工艺4.1 施工准备在试验段开工前14 天，进行混和料目标配合比设计，并调试生产配合比。 开工前 14 天铺筑不少于200m 试验路段，以确定混合料的稳定性及拌合、运输、摊铺、碾压等阶段各机械设备的配合和组合，并选定各层的摊铺速度、松铺厚度、压路机组合及碾压方式和遍数等数据，并将试验结果报工程师批准。面层施工前需对

12、下承层按质量标准进行验收，质量合格后方可进行该层施工。对局部污染的中面层，要认真清洗，并洒粘层油。根据计划安排，备足碎石（含面层施工用玄武岩碎石）、河砂、石屑、石粉、矿粉、沥青等材料，各种材料进场前对其质量进行严格检查，质量不合格不得使用。对工程用的各种施工机具设备进行检查维修，确保路面工程连续均衡 顺利进行。4.2 施工工艺流程4.2.1 工艺流程图（见图1）（ 图 1 ） 施工工艺流程4.2.2 沥青混合料的拌合：沥青混凝土拌和站生产过程全部自动控制，其步骤如下：向总控制室电脑输入沥青混合料级配资料，然后由输送带将各集料装进相应的冷料仓，经初步计量后进入加热滚筒加热，自动控制加热温度，再筛

13、分各热料仓，由控制室发出指令自动计量后进入拌合缸，同时自动加入经计量的沥青，充分拌合后进入储料仓，等待汽车装运。拌合前先对沥青加热，加热温度190左右，并保证受热均匀。在拌合机内及出厂的混合料温度宜为160 -195。拌合的沥青混合料应均匀一致，无花白料、无结团成块或粗细料分离现象。试验室至少每天上、下午各做一次沥青砼的马歇尔试验，以检测混合料的稳定度、流值、空隙率、密度、级配及油石比的指标波动是否满足规范要求，以便及时调整。每批进场沥青均应检测针入度、稳定度、软化点，其它各种材料也应及时进行检验。4.2.3 沥青混合料的运输：由于 MAC 改性沥青混合料的施工温度要求较高，运输车必须加盖篷布

14、或其它保温材料，防止结合料表面结硬，并保证运至摊地点的沥青混合料温度不低于155。为确保摊铺连续以及平整度大小符合技术规范要求，施工过程中根据运距和施工进度来调配运输车辆，保证混合料及时运到摊铺，并使摊铺机前能保持不少于3 车混合料待卸，决不能出现摊铺机等车的现象。现场从拌和机往运输车上放料时，每卸一斗挪动一下车位，以减少粗细料离析现象。4.2.4 沥青混合料的摊铺：MAC 沥青混合料在摊铺时应尽量连续不断的施工，以减少摊铺机和压路机的停顿，应尽量减少橫缝，提高其面层平整度。为提高路面的平整度， 采用浮动移动式均衡梁摊铺厚度控制方式。由于 MAC 沥青粘度较大，粘附力强，用部分摊铺机的后雪橇是

15、胶轮式结构，胶轮易粘附混合料细颗粒，影响平整度，所以摊铺机后雪橇是胶轮式结构的必须改成钢滑靴式结构。摊铺速度应控制在2 米 /分钟，做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，禁止随意变换速度或中途停顿。摊铺现场应设专人指挥卸料车辆，避免车辆与摊铺机碰撞，卸料车不得主动与摊铺机接触，应停放在摊铺机前20CM ， 由摊铺机向前移动与之接触，并推动车辆前进。改性沥青MAC 混合料在高温状态下主要是靠粗集料的嵌挤作用，可适当提高夯锤振捣频率，使剩余压实系数减少，初压的痕迹也极小，进而确保路面的最终平整度。混合料的摊铺温度不得低于155。4.2.5 沥青混合料的碾压：MAC 沥青混合料的压实工艺本着以下原则进行

16、：按照“紧跟、高温、慢压、高频、低幅”碾压十字方针进行碾压，压路机必须紧跟摊铺机的后面，只有在高温条件下碾压才能取得更好的效果，碾压温度范围是130 150，其最终碾压温度不低于120。碾压速度均衡，倒退时关闭振动，方向要逐渐地改变，不许拧着弯行走，对每一道碾压起点或终点可稍微扭弯碾压，消除碾压接头轮迹。决不允许在新铺沥青混合料上转向、调头、左右移动位置,突然刹车或停车休息。通过MAC 沥青试验段，确定的压实工艺为初压3遍 ,终压 3遍，即 CC522 压路机振动碾压2遍 ,DD110 压路机振动碾压1 遍。振动频率为35-50HZ，振幅为0.3-0.8mm。相临碾压带应重叠10-20cm，压

17、路机倒车时应停止振动，避免造成摊铺层鼓包。终压采用 DD110 压路机静压1 遍， CC522压路机静压2遍，碾压速度控制在4km/h-6km/h ，碾压完毕路面要无轮迹。4.2.6 接缝处理：路面接缝应采用横向接平缝。前一次行程结束后，用切缝机切一横线，在下一次行程前，在断面上涂刷沥青粘层，调整好熨平板高度，按松铺系数预留压实量，以便压实到相同厚度。碾压时先进行横向碾压，压路机先在原压实的路面上行走，伸入新铺路面的宽度为10-15cm，然后每压一遍向新铺混合料移动15-20cm，直至压路机全进入新铺层，充分将接缝压实紧密，保证横缝平顺，然后进行纵向碾压。4.3 施工注意事项及技术要求MAC

18、沥青是一种化学改性沥青，正确使用可以显著提高沥青面层的抗车辙性能，增加耐久性，增加抗老化能力，延长公路的寿命。与AH-70 基质沥青相比，MAC 沥青的粘度和软化点显著增加，MAC 沥青的运输储存有一些与基质沥青不同的要求，只有正确使用才能达到预期效果。4.3.1 运输的技术要求MAC 沥青在生产工厂装车温度必须保持在160以上，运到混合料拌合场的温度不应低于140 ,运输车辆须在24 小时内运到指定地点，并及时把沥青泵送到沥青储存罐中。4.3.2 沥青拌合场储存的技术要求4.3.2.1 MAC 沥青的储存温度应保持在150左右，若温度低于所要求的储存温度，MAC 沥青的粘度过大，从而导致沥青

19、罐的油管路堵塞，最后只能停产修理。4.3.2.2 沥青热拌厂应尽量少储存MAC 沥青，做到随进随用，用时多存，不用时少存，存贮是不宜超过24h。4.3.2.3 当一天的施工任务完成后，应尽量用完罐中的沥青，或者给沥青罐加满沥青，或把剩余的少量沥青抽到其它储存罐内，以减少沥青与空气接触的表面积，从而防止沥青老化。4.3.2.4 沥青拌合厂储存罐大部分为卧式，为保证MAC 改性沥青的均匀性，应在贮存罐顶部安装搅拌器，或用贮存罐中自带搅拌器，搅拌器每3 小时搅拌一次，搅拌时间每次20 分钟。4.3.3 泵送的技术要求MAC 沥青运输、储存温度要求较高，当生产混合料时需要用沥青泵送到混合料搅拌机中，由

20、于沥青泵带有过滤器易被某些物质堵塞过滤器网眼， 从而影响沥青的泵送能力，建议使用网眼较大的过滤器（ 9.5mm 以上） ，同时加强沥青管线的保温措施，以防止管线中的MAC 沥青温度降低堵塞管线。4.3.4 试验的技术要求4.3.4.1 在施工过程中所用的改性沥青每车都必须检验。取样一定要均匀，具有代表性。对每份试样应加热后一次浇满所需的试模，不宜重复加热使用。4.3.4.2 做软化点试验时，必须按试验规程将试样加热至充分流到后，浇注试样环，不允许使用其他方法填满试样环，否则试验结果误差很大。4.3.4.3 试验浇模的温度必须达到180以上，并且浇模和混合料的制备之前，必须充分搅拌均匀。4.3.4.4 做针入度试验时，浇模后的样品表面形成的气泡，应及时用喷灯迅速扫过试验表面，消除气泡。4.3.5 沥青混合料的拌制温度必须严格控制，温度下降不得超过140，拌和温度的保证是施工的技术关键；4.3.6 沥青混合料的存储温度个得低于160，并严禁使用铝制罐储存沥青混合料：4.3.7 由于 MAC（ 麦克 ）沥青的粘度较大、粘附力很强，沥青混合料会粘在轮胎上，路面的平整度受到破坏。因此采用刚性压路机碾压工作，严禁使用轮胎式压路机