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高模量沥青混凝土路面施工工法高模量沥青混凝土路面施工工法一、前言高模量沥青混凝土（High Modulus Asphalt Concrete，简称HMAC）是一种具有高强度、高刚度、高耐久性的路面材料，被广泛应用于高速公路和重要城市道路的建设。
本文将详细介绍高模量沥青混凝土路面施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点1. 高模量：HMAC具有较高的刚度和抗变形能力，能够有效承受车辆荷载和循环应力。
2. 高耐久性：HMAC具有较高的抗老化性能，能够长期保持良好的路面结构和使用性能。
3. 高抗裂性：HMAC采用特殊的沥青质改性技术，能够显著提高抗裂性能，降低裂缝的产生和扩展。
4. 高抗水性：HMAC路面采用高质量的沥青混合料，具有良好的防水性能，能够有效防止路面浸水和软化。
5. 绿色环保：HMAC采用可再生材料和回收沥青料，具有较低的环境影响，符合可持续发展的要求。
三、适应范围HMAC适用于高速公路、城市主干道、机场跑道等需要承载大量交通荷载和具有高质量要求的道路工程。
四、工艺原理HMAC路面施工工法的理论依据主要包括以下几点：1. 材料选择：选取高强度沥青混合料、纤维增强材料等，提高路面结构的强度和稳定性。
2. 施工温度：控制沥青混合料的施工温度，保证沥青粘接性能和稳定性。
3. 摊铺技术：采用高精度的摊铺机械进行沥青的均匀铺设，确保路面的平整度和密实度。
4. 压实技术：采用不同类型的压实机械对路面进行压实，提高路面的强度和均一性。
5. 控制温度：在施工过程中对沥青混合料的温度进行控制，确保沥青的粘接性和稳定性。
五、施工工艺1. 基层处理：清理基层杂物，修复基层缺陷，确保基层平整。
2. 沥青拌合料制备：按照设计要求配制沥青混合料，并进行试验检测。
3. 摊铺：采用摊铺机将沥青混合料均匀铺设在基层上，并使用平筋或扫把进行初步密实。
高模量沥青混合料的主要技术特点1.强度高高模量沥青混合料具有较高的强度，这意味着它能够承受更高的压力和负荷。
这种混合料可以更好地抵抗磨损、挤出、压碎等外部力量的影响，因此在使用过程中具有更长的使用寿命。
高模量沥青混合料的强度特性使得其在道路、桥梁、机场跑道等需要承受大量车辆行驶的场所得到广泛应用。
2.稳定性好高模量沥青混合料具有较好的热稳定性和耐久性，可以在高温、低温、潮湿等多种环境下保持其性能。
这种混合料的抗车辙性能较强，可以有效地防止道路在高温下出现车辙，保证道路的平整度和安全性。
此外，高模量沥青混合料的低温抗裂性能也较好，可以避免道路在低温下出现裂缝。
3.抗疲劳性强高模量沥青混合料具有良好的抗疲劳性能，可以在反复承受车辆行驶的过程中保持其完整性。
这种混合料的疲劳寿命较长，可以有效地抵抗车辆的反复冲击和振动，避免道路出现疲劳损坏。
高模量沥青混合料的抗疲劳性能对于保证道路的安全性和稳定性至关重要。
4.耐磨性能好高模量沥青混合料具有较好的耐磨性能，可以更好地抵抗车辆的磨损和摩擦。
这种混合料的耐磨性较强，可以有效地延长道路的使用寿命，减少道路的维修和更换频率，降低维护成本。
高模量沥青混合料的耐磨性能对于道路的使用寿命和经济效益具有重要意义。
5.低噪音高模量沥青混合料具有较低的噪音，可以减少车辆行驶时产生的噪音污染。
这种混合料的表面较为粗糙，可以减少车辆行驶时的摩擦力，降低车辆噪音的产生。
同时，高模量沥青混合料的强度和稳定性也较好，可以避免道路出现凹坑和不平整的情况，减少车辆行驶时的震动和噪音。
低噪音的混合料可以改善道路使用者的驾驶体验，提高道路的安全性和舒适性。
浅谈高模量沥青混合料路用性能摘要：随着高速发展而带来的交通量迅速增长，车辆大型化，超载严重及公路渠化等，许多沥青路面在通车不久就发生不同类型的损坏，例如车辙、断裂、拥包以及路面沉陷等，严重影响了道路的服务质量。
参考法国的路面结构，从而在我国公路修筑工程中采用高模量沥青混合料，取得显著效果。
文章结合工程实际，简述了高模量沥青混合料的各项性能。
关键词：高模量；沥青混合料；路用性能高模量沥青混合料是起源于法国的一种新型路面材料，其设计思想是通过改善混合料矿料的沥青胶浆性能、颗粒形状与级配、沥青含量与性能等方式，使沥青混合料具有较高模量，以减少车辆荷载作用下沥青混凝土产生的塑性变形，提高路面高温抗车辙能力，改善沥青混凝土抗疲劳性能。
高模量沥青混凝土在国外的使用已经十分成熟，尤其在法国已颁布了与之配套的混合料组成设计规范。
但是在中国，针对高模量沥青混凝土的研究还处于初级阶段，对高模量沥青混凝土的材料组成和性能评价都缺乏系统的了解。
1 定义及作用机理高模量沥青混凝土（HMAC）是一种整体模量较高、抗疲劳性能良好的路面材料。
按照法国沥青混合料设计规范体系的定义，只有当动态模量(15 ℃，10Hz)大于14000MPa时，这种沥青混凝土才可以被称为高模量沥青混凝土。
作用机理主要是通过提高沥青混凝土的模量，减少车辆荷载作用下沥青混凝土产生的应变，提高路面抗高温变形能力，改善沥青混凝土的疲劳性能，从而延长路面的使用寿命，提高服务质量。
现行制备的方法有三种：①采用低标号硬质沥青（20#沥青）作为胶结料制备高模量改性沥青混凝土；②以天然沥青或其他改性剂制备高模量改性沥青，实现沥青混凝土的模量改进；③以功能性添加剂直接在沥青混合料拌合时加入，以普通石油沥青为胶结料制备高模量沥青混凝土。
2 沥青混合料组成设计方法的对比法国公路管理局在总结一系列研究成果的基础上，于20世纪90年代初制定了一套沥青混合料设计规范体系(NFP— 140)。
简述高模量沥青混合料的研究现状高模量沥青混合料（HMAC）是在15℃、10Hz的外界条件下其模量在达到14000Mpa以上的沥青混合料[][1-2]，现在大多数采用静态回弹模量和动态模量等技术指标来表征沥青混合料的各项力学性能。
目前，国际上主要通过三种方法制备高模量沥青混合料，第一种是使用硬质沥青，第二种是使用天然沥青，第三种是使用改性剂或专门的高模量添加剂。
1、国内外研究现状1.1国外研究现状1.1.1法国1980年,高模量沥青混凝土在法国被首次应用于道路工程中,它的出现主要来源于道路补强和养护项目中。
逐渐地,高模量沥青混凝土就不局限于在养护工程中使用,而更多地被应用到新建道路的基层和面层中。
2004年起,由法国中央路桥实验室LCPC组织对高模量沥青混凝土展开系统研究。
目前在法国国内采用高模量沥青混凝土主要通过两种途径一是采用低标号沥青,即30号以下的沥青,主要采用的是20号沥青；另一种是采用高模量添加剂。
法国研究人员开展了一系列的试验来分析在同样的集料级配条件下,沥青结合料对混合料抗车辙性能的影响。
试验结果表明高模量沥青混凝土抗车辙性能优良,甚至其车辙深度远要小于SBS改性沥青混凝土。
法国高模量沥青混凝土的设计思想主要是高的沥青含量和较低的空隙率,这将有助于提高抗疲劳和硬质沥青相比普通沥青较低的复原能力。
路面结构设计中,高模量沥青混凝土层通常用作中下面层,这样表面层能够保证其较小的温度变化范围。
2.1.2美国针对沥青路面的车辙问题,美国运输部和联邦公路局委托国家研究中心所属的交通运输部进行了长期细致的研究工作,并提出了长寿命沥青路面设计理论。
美国长寿命沥青路面通常采用柔性结构[[]],路基强度较高时,可以采用全厚式路基强度不足时,加铺粒料基层或沥青碎石基层。
面层结构组合是长寿命路面设计的关键,面层结构必须结合各部分功能特点进行组合。
长寿命沥青路面不仅适用于大交通量道路,经适当的调整也可以用于中、低等级交通量道路。
RK300高模量改性沥青混凝土性能及应用摘要：RK300高模量改性沥青混凝土是一种绿色低碳环保的节能型筑路材料，具备环保、节能、抗车辙、抗水损、耐低温、耐老化、成本低等特点，有效的解决沥青路面的高温车辙及荷载变形、水损、温缩裂缝等三大问题。
关键词：RK300；高模量沥青混凝土；抗车辙；抗低温近年来，我国公路交通事业得到了飞速的发展，但是由于交通密度的增大和载重车辆的日益增多，沥青路面儿出现了，车辙，开裂，水损害等早期病害，严重时将影响行车安全。
RK300高模量改性沥青混凝土通过增粘、增稠、高模、增韧等作用，将沥青混合料的抗高温车辙性能、抗低温开裂性能、抗水损性能提高数倍，从而大大的延长了路面的寿命。
由于该材料具有上述多项优势，在欧洲得到了广泛的应用。
1 RK300物理性能RK300是一种外掺式高模量沥青混合料改性剂，以聚烯烃为主要原料，辅助合适的增容剂、分散剂和特种添加剂，通过现代化工合成工艺制成高相容、高分散的颗粒状改性剂，由于具有快速熔融并分散均匀的性能，可实现改性剂的干法拌和施工解决了，改性沥青的制作和储存带来的不利影响，节约沥青路面儿投资成本，并有效地降低能源消耗量。
参照工业化产品质量的检测指标和方法，本文对k300进行了物理性能检测，结果如表1图示。
2 RK300高模量沥青混合料的特点2.1环保经中国科学院广州能源研究所评估:⑴每吨，RK300高模量，改性沥青混凝土比SBS改性沥青混凝土要减少近9kg二氧化碳排放，即每修建1km高速公路可减少50t以上的碳排放。
⑵做到废物利用，回收废橡胶塑料进行再生利用⑶免除了沥青分罐存放，减少了不同种类沥青的污染环节，免除了现场沥青改性加工造成的二次污染。
2.2节能RK300高模量改性沥青混凝土拌和时沥青温度在150℃左右，而SBS改性沥青温度在180℃左右，且SBS改性沥青易离析，不方便小批量使用，而RK300应用了全球首创的“”快速分散相容技术”10s内可以在沥青混合料中达到微米级分散，使用方便，省去沥青改性过程，使用回收废像塑材料，减少沥青用量，沥青温度更低，又因拌和时降低沥青温度，缩短加热时间每吨沥青混凝土节约燃料油约1.0kgRK300高模量改性沥青混凝土多少油石比考虑RK300加入量，沥青加入量会等量降低。
SHRD高模量沥青混凝土外掺剂SHRD高模量沥青混凝土外掺剂是由山东省公路工程技术研究中心自主研发的一种外掺式沥青混凝土改性剂，是以多种聚合物为主材外加多种辅料按照特定工艺合成的高分子复合聚合物颗粒状材料。
高模量沥青混凝土外掺剂能够显著提高沥青路面的抗车辙能力、有效改善低温抗裂和抗老化性能。
在全面改善、提升沥青混凝土综合性能的前提下，减少道路养护和中长期大修的频率，进而节约道路建设和养护的综合成本。
一、产品功能特点及优势1. 大幅度提高沥青混合料的动态模量及抗车辙性能。
2. 提高路面弹性恢复性能，抗低温开裂、防止水损害以及耐久性方面有很大优势。
3. 使用简单、通用性好，适用于任何拌和站，无须改变任何工艺和设备条件，具有灵活方便的优势。
4. 环保性好。
使用高模量沥青混凝土外掺剂拌制沥青混合料，其加工和生产过程中不产生任何有害排放或其他技术问题。
5. 与各类沥青及矿料均具有良好的配伍性。
适合于各种物理性能达标的石料，对石料的酸碱性没有要求。
6. 应用广泛。
产品可应用于高等级公路、高速公路、重型车辆停车场、集装箱码头等工程建设中。
二、混合料性能指标高模量沥青混合料的各项性能指标应满足我国规范的技术标准，动稳定度指标要求更高，同时也对动态模量提出了要求。
采用世通提供的石灰岩20-30mm、10-20mm、5-10mm，玄武岩机制砂0-5mm，掺加生石灰的石灰岩矿粉，以及各档集料用量和AC-25级配。
混合料的各项具体指标要求见表1。
表1 高模量外掺剂AC-25沥青混合料的技术要求采用世通提供的石灰岩20-25mm、10-20mm、5-10mm，玄武岩机制砂0-3mm，掺加生石灰的石灰岩矿粉，木质素纤维，以及各档集料用量和SMA-20级配。
制作SMA-20混合料，检测各项具体指标要求见表2。
表2 高模量外掺剂SMA-20沥青混合料的技术要求三、应用领域1. 公路：高速公路及高等级公路，特别适用于高温地区、重交通路段及长大纵坡路段；2. 市政道路：市政干道、公交车道等，特别适用于十字路口和公交车站；3. 机场港口：机场跑道、集装箱堆放场地、工业设施用地等要求承受重载的道路和场地；4. 路面养护：各种路面大中修养护及坑槽修复，水泥路面加罩沥青混凝土路面等。
高模量沥青混凝土简介高模量沥青混凝土（英文简写HiMA,法语简写EME或BBME ）是采用低标号硬质沥青和连续级配的碎集料组成的沥青混合料。
混合料模量的提高、增强了路面的抗车辙能力和抗疲劳能力，延长路面的使用寿命。
由于混合料的高模量特性，可以减低路面结构层的厚度，降低建设成本。
最近20多年，高模量沥青的应用在法国取得重大进展。
LCPC（法国路桥实验室），Total（道达尔），Elf（埃尔夫）等共同制定了法国高模量沥青混合料规范NF P 98 140/141。
法国沥青混合料设计步骤：高模量沥青混凝土主要技术条件：1.硬质沥青，EME针入度10-25，可用PmB聚合物改性沥青（很少）BBME针入度20-30，可用PmB聚合物改性沥青2.集料：EME碎集料，连续级配，0/10,0/14或0/20BBME碎集料，连续级配，0/10,0/143.路面需要覆盖薄的磨耗层，BBME可以用作磨耗层。
4.混合温度：180°C5.压实-温度大于140°C（注意环境条件）-使用轮胎式压实机，可选振动式轮碾压实机（观察纵向断裂）6.目标空隙率-EME1级，低于10%-EME2级，低于6%-BBME，5%-8%7.路面厚度-0/10级EME，6-8cm-0/14级EME，7-13cm-0/20级EME，9-15cm（使用较少）8.车辙测试，60°C，30，000次循环车辙小于7.5%BBME的车辙小于8%。
9.劲度模量，15°C，10Hz，EME模量大于14000MPaBBME模量大于12000MPa10.疲劳测试，10°C，25Hz，106次测试循环的应变ε6-EME1级，大于100με-EME2级，大于130με-BBME，大于110με在法国，1989年高模量沥青混凝土已达到50万吨，1990年超过100万吨。
主要合同承包商均开发了他们自己的高模量沥青混凝土产品。
英国诺丁汉材料试验机NAT的问世，提供了方便的获取混合料模量的方法，推动了沥青混合料模量的提高。
一.背景
公路桥面铺装层为路面最薄弱环节之一。
一方面与普通沥青路面相比桥面铺装气候、行车条件更为严酷，破坏现象出现更早，破坏更严重。
另一方面，桥面沥青铺装层对桥面沥青混凝土层起着保护层的作用，既要封水，减少降水对桥面水泥混凝土层的侵蚀，又要缓和行车荷载对桥面水泥混凝土层的冲击作用。
由于桥面水泥混凝土层与沥青层的模量相差很大，作用界面上应力相对集中，行车荷载作用时，桥面沥青混凝土层的受力作用比普通沥青混凝土路面要大得多。
这种作用力主要是两种作用形式，一是行车荷载产生的剪应力，二是桥面形变产生的剪应力。
正是这些作用条件，要求桥面沥青铺装层与水泥混凝土层面具有良好的连接界面和较高强度的沥青路面铺装层。
由于水的存在，要求粘结材料必须具有良好的水稳定性。
为提高沥青混合料的高温稳定性，减小车辙和层间破坏，该项目调查了国内外近年来在沥青桥面铺装技术方面的研究成果，通过大量的室内对比实验研究，在初步研究的基础上提出，采用高模量沥青混凝土是一种有效的方法。
高模量沥青混凝土（High Modulus Asphalt Concrete）的理念最初由法国提出，在高模量沥青混凝土技术应用上旨在提高解决沥青路面在使用过程中出现的面层抗车辙能力不足及基层刚度不够的问题，并在法国成功使用已超过20年的时间。
依据法国铺设之经验显示：与AC相比较而言，使用的是高粘性沥青，设计出的混合料是具有高含量的胶结料和低的空隙率，因此，能够有较好的抗疲劳能力；比较传统的软沥青，高粘沥青具有较低的愈合能力。
混合料具有的高模量可以减少传递到底基层的应力，在与AC相同的厚度层的情况下；沥青含量大约在6%（油石比），HMAC的密实度、耐久性、抗车辙能力及抗疲劳能力均明显比传统密级配沥青混合料要好，是一种高模量高质量的沥青混凝土。
高模量混凝土应用于桥面铺装，可通过提高沥青混凝土的模量，降低了与水泥混凝土板的模量差异，降低车辆荷载作用下沥青混凝土产生的变形，减少沥青混凝土的不可恢复的残余变形，提高路面抗高温变形能力，延缓车辙的产生，降低车辙深度，改善路面的疲劳性能，延长路面使用寿命。
采用高模量沥青混凝土材料，不仅可以减少桥面铺装本身的车辙，而且增加了铺装层对荷载的分布能力，有助于减小行车荷载产生的剪应力和桥面变形产生的剪应力，同时，由于空
隙率下，其防水效果有了大幅度的提高，对增强桥面铺装的整体防水能力非常有利。
二、国内外研究概况
高模量沥青混凝土最早使用的是在法国，随着交通荷载对道路性能要求的不断提高，越来越多的国家和地区开始重视高模量沥青混凝土的生产，并着手研究此种路面材料的设计方法和施工工艺等，例如英国、意大利、葡萄牙和美国等。
（1）法国
按照法国高模量沥青混凝土标准NF P98-140中定义，复数模量（15℃，10Hz）≥14000MPa的沥青混凝土才能成为高模量混凝土。
1980年，以GBTHP（法文名称）命名的高模量沥青混凝土问世，主要应用于路面补强和路面部分开挖重建工程中，主要是针对城市道路因受到地下管道、路缘石等障碍的约束，开挖深度受到限制，而首次使用此高模量沥青混凝土，发挥其高模量和更高的抗疲劳能力而降低铺筑层厚度，同时保证其在路面设计寿命内，提供相同的服务能力的同时，不会出现早期的结构破坏情况。
80年代末期，新建高速公路基层、粘结层大量铺筑薄层高模量沥青混凝土BBTM。
从2004年起，有LCPC组织对高模量沥青混凝土展开系统研究。
目前在法国国内采用高模量沥青混凝土，主要通过两条途径：一是采用低标号沥青，即30#以下的沥青，主要采用的是20#沥青，另一种是采用高模量添加剂。
（2）英国
英国的沥青研究部门Tarmac和Nynas于2002年启动了一项针对高模量沥青混凝土的专项研究，目的在于制订出一套新的适用于英国的关于高性能沥青混凝土的规范。
该项目取得了较为显著的成果，大量的试验数据显示高模量沥青混凝土EME2是一种强度和耐久性都令人满意的路面材料，已经被交通部门推荐给公路代理商和养护部门。
由于EME2混合料是集料和沥青胶结料经过特殊的配合比组合来满足特定的性能要求，因此要发展EME2，关键是要形成一套专门的混合料配合比设计方法。
在2003年底，整个项目的研究成果总结为TRL636报告，由沥青生产商、
公路代理商和施工单位等起草出第一套EME2规范，其中包括EME2设计、生产和铺筑要求，该规范目前已经投入使用。
（3）意大利
A Montepara 和G Tebaldi等人曾对高模量沥青混凝土和三种改性沥青混合料基层展开调查研究，目的是分析高模量沥青混凝土的路用性能以及提高基层承载力的实际效果，他们还提出了正确使用高模量沥青混凝土基层的要点。
（4）葡萄牙
J.Transp.Engrg等人针对葡萄牙的炎热气候，展开了对高模量沥青混凝土抵抗车辙能力的研究，通过对16km试验路的跟踪测试，总结了高模量沥青沪宁图的永久变形参数，从而为准确地预估车辙量提供依据。
（5）美国
Virginia Transportation Research Council在2004年发起了对高模量沥青混凝土作为长效性沥青路面中、下面层的研究，并着重对高模量沥青混凝土的设计方法和费用展开研究，该项目计划历时两年完成，目前还在研究进程中。
三、高模量沥青混合料胶结料设计
高模量沥青混凝土具有硬胶结料、高胶结料用量、连续级配、低空隙率的特点，胶结料的硬度通过使用低标号硬质沥青或掺配工艺来实现，高粘硬质沥青，在法国已有20多年的发展历史，为缓解沥青路面车辙和刚性沥青基层的施工技术难题，提供了解决方法。
通过现场性能，没有出现低温或者温度疲劳裂缝的迹象。
硬质沥青的力学特征主要依赖于沥青的生产过程，因为这直接影响了沥青的组分分布和分子胶体结构。
对于在25℃具有相同PG的沥青而言，流变试验结果显示很大的差异特别是模量和相位角。
这将导致其在低温时表现的很不同的性能。
尽管如此，仍然需要进行大量的试验，以来更好的评估沥青表现出差的性能与组分间主要的关联因素。
为了更好的发挥硬质沥青的优点，有必要优化混合料的设计。
这不是说简单的只是改变沥青胶结料的种类。
值得强调的一点是：
总结起来，当高模量沥青混合料用于基层和底基层时，主要有以下三种途径：
①使用低标号的硬质沥青
结合料主要特性为：25 ℃针入度10 ～20（0.1mm）；软化点65 ～80 ℃；160 ℃粘度400 ～600 MPa·s。
②添加高熔点天然沥青
高熔点天然沥青是一种天然的固体碳氢化合物树脂；不仅可以混合在沥青里形成一种预先制备的结合料，而且还可以以粉末状添加剂直接加入到拌和机里。
不管采取何种制备方法，得到的结合料应具有：25 ℃针入度：8 ～18（0.1 mm）；软化点：65 ～80 ℃。
③添加聚烯烃类物质
选用的聚烯烃类物质（实质上是聚乙烯类）直接加入到热拌混合料中。
在第一阶段，它们分散并熔化在热集料中。
然后注入沥青，部分溶解聚烯烃。
得到的混合物被裹有一层复合结合剂，在其中聚烯烃提供了一个很高的力学性能，而沥青作为塑化剂、填充剂和粘合剂。
在混合料中加入废旧PE的方法也可提高混合料模量，但要达到高模量低标号沥青混凝土的模量，除废旧PE外，都比较昂贵，掺加废旧PE的方法所得到的混合料抗车辙性能是最好的，但费用比低标号沥青略高。
当高模量沥青混合料用作磨耗层时，由于直接承受重交通的增长和破坏性轴重的作用，同时对环境变化的敏感性及相应的变化幅度更大，热应变的问题更加突出，因此，要求表层混合料除具有很高的硬度外，还需要具有良好的抗疲劳能力和低温抗裂能力，因此在磨耗层使用非常硬的沥青（针入度10～20（0.1mm）很可能导致低温开裂，因此采用以下技术来生产面层用的高模量沥青混凝土（HMAC）：
①添加高熔点天然沥青
形成的结合剂的特性为：(a)25 ℃针入度12 ～35（0.1 mm）；(b)软化点60 ～
75 ℃。
②添加聚烯烃
③使用聚合物改性沥青
聚合物改性沥青主要指在基质沥青中掺加SBS、EV A、SBR等改性剂加工而成的沥青，在这里特别介绍高粘度合成橡胶改性沥青，这种合成橡胶是一种SBS 热塑橡胶（苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物）。
这种类型的混合料具有较高的模量、较强的抗车辙能力和很好的抗疲劳性能。
