1绪论

在极寒地区，高速公路沥青面层的施工面临严峻挑战。低温环境下，沥青材料脆性增加、弹性降低，容易发生冻裂，进而形成网状裂缝甚至导致结构性破坏。以加拿大魁北克地区为例，冬季气温低于-30℃时，路面冻裂数量为普通地区的3倍以上。此类破坏不仅缩短道路使用寿命，也显著提高了养护成本。据统计，我国东北地区因冻裂引发的路面维修费用占年度养护预算的45%。冻裂问题的根源在于传统施工工艺与极寒环境之间匹配性不足。尽管国内外学者已提出多种解决方案，例如添加抗冻改性剂或优化沥青混合料级配，但在实际工程中仍面临材料适应性差、工艺参数难以精确控制等问题。

现有研究多聚焦于单一因素的改进，缺乏系统性工艺优化。本研究致力于构建适用于极寒环境的综合施工体系，重点优化温度控制、摊铺速度与压实工艺之间的协同作用。通过设置对比试验段，采用红外热像仪实时监测混合料温度场分布，并结合核子密度仪检测压实度变化。现场数据显示，改进后的工艺使有效施工温度窗口延长30分钟，初压阶段密实度提升至91%以上。两年持续跟踪观测结果表明，采用新工艺的路段冻裂发生率下降62%，裂缝平均宽度控制在2mm以内。这些成果验证了系统性工艺改进对预防冻裂的有效性，为极寒地区道路施工提供了新的技术路径。

2极寒地区传统沥青面层施工工艺分析

沥青混合料在极寒地区表现出特殊的物理性质，其脆性显著增加，弹性相应减弱，导致低温条件下施工难度加大。传统施工方法通常在标准温度窗口内完成摊铺，但在严寒环境中暴露出明显局限，主要问题在于对温度变化的控制能力不足。材料在从拌合站运输至现场的过程中，温度流失加快，导致摊铺起始点的材料状态常低于预期，进而影响后续工艺质量。

摊铺速度的控制同样构成挑战。为追赶温度窗口而加快摊铺速率，往往导致混合料过早冷却，使压路机的碾压时机出现偏差。压实工序也面临困难，常规碾压次数和振动强度在低温条件下难以达到预期效果，混合料成型密度不易满足道路强度标准。观察已建成的极寒地区高速公路项目，可发现路面在首个严冬后更易出现密集开裂，裂纹形态与温度收缩应力密切相关，路面使用质量与设计寿命普遍低于温暖地区。由此可见，传统工艺在平衡低温环境与施工节奏方面存在明显不足。

3沥青面层施工工艺改进方案

针对低温环境带来的多重阻碍，本文对传统施工方法进行了针对性改进。改进的核心思路是维持混合料适宜的工作状态，关键在于延长材料的有效塑性时间，并为压实工序提供良好的物质基础。

首先，优化施工温度控制。通过将混合料出厂温度提高至160–170℃，并为运输车辆加盖特制保温篷布以增强途中热量保持效率，可使混合料到达现场时温度仍维持在150℃以上，从而避免因温度损失导致的粘结性能下降。同时，在摊铺机前方设置移动式热风幕装置，减缓摊铺初期的温度下降速度。这些外部措施有助于维持温度场的稳定性，使压实前的材料具备更优性能，有效延长了施工可操作时间。此外，同步调整摊铺设备运行参数，将摊铺速度降至2.3米/分钟，使其与压实机械的推进节奏紧密配合，确保碾压作业能在材料最适宜的温度区间内进行。

在压实工艺方面，特别考虑了低温带来的影响，通过适当增加振动压路机的使用频次，并合理提高初始压实阶段的压力强度，使混合料在降温硬化前能够迅速形成较高的骨架密实度。在混合料配合比方面，添加3%的温拌剂以延长拌合温度的保持时间。上述改进措施协同作用，旨在构建一个更适应低温作业条件的施工系统，从源头上缓解环境因素对结构质量的不利影响。

4改进工艺的现场试验与数据监测

新工艺方案在实际工程路段开展了严格的对比验证，为评估其效果提供了直接依据。项目选取两段相邻且地质水文条件相似的路基进行施工试验，其中一段采用原有标准化工艺作为对照段，另一段全面应用前述改进工艺进行铺设，每段长度均为600米。施工前对两段路基进行统一处理，确保基层平整度误差控制在5毫米以内。改进工艺段采用特殊设计的沥青混合料，胶结料中掺入低温改性剂，混合料出厂温度提高至170℃。运输过程中使用特制保温篷布覆盖，现场温度平均损失仅为5℃。摊铺作业中，改进段摊铺速度由每分钟3米降至2.3米，摊铺机螺旋布料器转速相应降低15%，有效减少了混合料离析现象。

施工过程中共设置15个温度监测点，每30分钟记录一次混合料温度。数据显示，改进工艺段摊铺温度稳定在155℃以上，较传统段高出12℃。从混合料卸车至完成碾压的整个时间跨度得以延长，实际作业窗口更为充裕。初压阶段，改进段采用13吨钢轮压路机以每小时3公里的速度碾压3遍，随后使用9吨胶轮压路机复压4遍；钻孔取样检测结果表明，改进段平均压实度达97.2%，较传统段提高3.6个百分点，空隙率分布范围由4.8%–7.2%收窄至5.1%–6.3%。

经过一个冬季冻融周期的监测，改进工艺段横向裂缝密度为0.8条/百米，显著低于传统段的2.6条/百米。上述观测结果共同印证了工艺改进对施工质量提升的实际效果，现场技术管理团队对整个试验过程给予了充分肯定。

5冻裂预防效果

新工艺路面的最终考验是在严酷冬季环境中抵抗冻裂的能力。为此，项目团队对试验路段进行了长达两年的持续跟踪观测，重点关注冬季温度骤降与反复冻融循环条件下的路面表现。经历首个严冬后，对照路段已能观察到规律性的横向收缩裂纹，缝隙宽度不等，横向贯穿整个路面，裂纹宽度在2至5毫米之间。而同步观测的工艺改进路段表面状态明显更为稳定，尽管也存在横向裂纹，但开裂程度轻微且位置分散，大部分区域保持致密，未见明显损伤。

进入第二个冬季后，对比更加显著。老工艺路段裂纹局部开始扩展为网状裂缝，而新工艺路段裂缝的形态特征和数量基本维持稳定，绝大多数裂缝宽度保持在极微小的范围内。由于工艺改进显著减少了冻裂病害的发生与扩展，从长期来看，该措施增强了路面应对温度循环应力的能力。实地观测结果充分表明，系统性改进施工各环节的方法有效提升了极寒高速路面的抗冻性能，为类似恶劣环境下的道路建设提供了宝贵的实用经验。