超薄磨耗層的試驗(yàn)性能研究

趙 斌

（陜西省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710065）

目前我國(guó)高速公路的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)從前期的建設(shè)期轉(zhuǎn)移為對(duì)路面的養(yǎng)護(hù)保養(yǎng)階段，而在瀝青路面的養(yǎng)護(hù)中，為了實(shí)現(xiàn)高效的合理的養(yǎng)護(hù)效果，對(duì)養(yǎng)護(hù)措施的選擇顯得尤為重要。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是目前養(yǎng)護(hù)中較為流行的方法，其通過(guò)合理的養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)確定，采用合適的養(yǎng)護(hù)措施，達(dá)到使用較少的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用即可有效的延長(zhǎng)瀝青路面使用壽命的效果。

超薄磨耗層是目前預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中較為普遍的養(yǎng)護(hù)手段，其主要適用于路面的功能性能質(zhì)量下降的路段，如抗滑性能不足，平整度不足等現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)。采用超薄罩面層可以有效的改善瀝青路面的抗滑能力和提高其平整度性能，改善路面的行車(chē)服務(wù)質(zhì)量，提高瀝青路面的功能性指標(biāo)。

1 原材料要求及試驗(yàn)方案

磨耗層的路面結(jié)構(gòu)具有較大的孔隙構(gòu)造，與普通瀝青混合料相比，其在外部環(huán)境影響作用下容易出現(xiàn)多種病害。因此在磨耗層使用時(shí)，對(duì)其原材料的要求非常嚴(yán)格，不僅要求其集料具有較好的抗壓能力，同時(shí)其應(yīng)具備良好的耐磨和抗腐蝕能力，一般在使用是還要求集料應(yīng)干燥、潔凈、不存在其他雜質(zhì)等，在車(chē)輛的荷載作用下不宜壓碎。

在超薄磨耗層中，瀝青對(duì)整個(gè)混合料強(qiáng)度的形成起到重要的作用，其通過(guò)粘結(jié)作用保證集料之間的粘聚性能，因此為了保證超薄磨耗層的強(qiáng)度溫度，對(duì)其瀝青的技術(shù)性能也有較高的要求，其對(duì)集料應(yīng)具有較強(qiáng)的粘結(jié)力，同時(shí)為了避免動(dòng)水壓力造成的破壞，其也應(yīng)該具有較好的抗剝蝕能力。在磨耗層瀝青混合料使用時(shí)，一般采用的瀝青為改性瀝青。

本次試驗(yàn)是根據(jù)規(guī)范中推薦的級(jí)配范圍，在試驗(yàn)室內(nèi)選擇合適的級(jí)配曲線，成型試件后對(duì)超薄罩面層的高溫性能、低溫性能及水穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)證分析。

2 路用性能試驗(yàn)研究

根據(jù)試驗(yàn)方案的安排，成型相應(yīng)的試件后，分別采用車(chē)轍試驗(yàn)對(duì)混合料的高溫性能分析，采用凍融劈裂和浸水馬歇爾試驗(yàn)對(duì)混合料的水穩(wěn)定性分析，采用設(shè)定穩(wěn)定的凍融劈裂試驗(yàn)對(duì)瀝青混合料的抗凍性能試驗(yàn)分析。

2.1 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)

利用車(chē)轍試驗(yàn)方法對(duì)超薄磨耗層混合料的高溫穩(wěn)定性能試驗(yàn)研究，當(dāng)瀝青混合料拌合后，對(duì)其在車(chē)轍板成型，成型方式為單向輪碾成型。試驗(yàn)時(shí)采用車(chē)轍試驗(yàn)儀進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)的橡膠輪直徑為200毫米，輪的寬度為50毫米，橡膠輪的橡膠厚度為13毫米。試驗(yàn)時(shí)采用雙向往復(fù)碾壓，試驗(yàn)的溫度控制為60℃。

荷載的作用下瀝青路面處于高溫環(huán)境時(shí)其勁度較小，導(dǎo)致瀝青混合料的抗剪性能不足，瀝青混合料也由于瀝青的粘結(jié)性能降低，使得集料出現(xiàn)滑移和推擠，導(dǎo)致瀝青路面車(chē)轍的產(chǎn)生。而且高溫環(huán)境下的荷載沖擊作用也使得瀝青混合料進(jìn)一步壓密壓實(shí)，細(xì)集料的過(guò)分集中，使得瀝青混合料的骨架結(jié)構(gòu)破壞，進(jìn)而導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)車(chē)轍病害。

在超薄磨耗層使用時(shí)，由于其厚度較薄，僅有不到4cm的厚度，如果其不具有良好的高溫抗車(chē)轍能力，在高溫季節(jié)，荷載的作用很容易導(dǎo)致其出現(xiàn)推移擁包等現(xiàn)象的出現(xiàn)。本文在試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)瀝青混合料的強(qiáng)度和穩(wěn)定性較好，其穩(wěn)定度達(dá)到3675次/mm，符合現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定，表明采用的級(jí)配和原材料滿足要求。

2.2 水穩(wěn)定性試驗(yàn)

在降水季節(jié)瀝青路面水損害較大在冰凍地區(qū)瀝青路面的水損害也是其主要病害類(lèi)型，其發(fā)生是由于混合料在水中長(zhǎng)期浸泡和動(dòng)水壓力的反復(fù)沖刷作用下引起，導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)了松散，坑槽和麻面病害。超薄磨耗層作為瀝青路面的功能層，其應(yīng)該具有較好的水穩(wěn)定性能。因此本文對(duì)超薄磨耗層的水穩(wěn)定性能試驗(yàn)分析。

從浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)的結(jié)果可知，此次試驗(yàn)得到的超薄磨耗層混合料的浸水馬歇爾穩(wěn)定度為81.2%，表明其具有較好的水穩(wěn)性性能，同時(shí)凍融劈裂試驗(yàn)得到的劈裂強(qiáng)度比為93.1%，也反映出超薄磨耗層混合料的水穩(wěn)定性較強(qiáng)。

2.3 抗凍性試驗(yàn)

在項(xiàng)目的研究區(qū)域，冬季持續(xù)時(shí)間較久，且溫度較低，因此采用超薄磨耗層作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施時(shí)，應(yīng)對(duì)其抗凍性能進(jìn)行試驗(yàn)分析，以避免由于冰凍天氣造成的磨耗層功能喪失。在試驗(yàn)時(shí)，由于目前尚無(wú)較為統(tǒng)一的抗凍性試驗(yàn)方法，本文采用凍融劈裂試驗(yàn)方法，分別凍融循環(huán)5次和10次，以模擬冰凍天氣對(duì)瀝青混合料的影響。

通過(guò)試驗(yàn)表明在凍融循環(huán)5次后，超薄磨耗層瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比為77.8%，而在凍融循環(huán)10次后，超薄磨耗層瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比為55.6%，凍融循環(huán)前的混合料強(qiáng)度為0.9MPa，凍融循環(huán)5次后的混合料強(qiáng)度為0.7MPa，但凍融循環(huán)10次后的混合料強(qiáng)度為0.5MPa左右。凍融循環(huán)后的強(qiáng)度衰減了約一半。

3 結(jié)論

本文對(duì)超薄磨耗層瀝青混合料的原材料技術(shù)性能提出了要求，在合理的級(jí)配下成型試件對(duì)瀝青混合料的路用性能如高溫性能、水穩(wěn)定性及抗凍性能進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，超薄磨耗層具有良好的高溫性能，超薄磨耗層瀝青混合料的水穩(wěn)定性較好，冰凍對(duì)混合料強(qiáng)度性能影響明顯，在工程項(xiàng)目實(shí)踐應(yīng)用時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考察其冬季冰凍影響。

[1] 靳彥彪,溫立影.超薄磨耗層粘結(jié)材料配比及最佳用量探析[J].華東公路,2013,1:55-57.