褚 超 敏

(寧波交通工程建設(shè)集團有限公司，浙江 寧波 315042)

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高模量瀝青混合料在瀝青路面養(yǎng)護中應(yīng)用研究

褚 超 敏

(寧波交通工程建設(shè)集團有限公司，浙江 寧波 315042)

采用高模量瀝青混合料(EME-14)進行配合比設(shè)計，并通過多列士試驗、高低溫性能試驗、模量性能試驗等，對高模量瀝青混合料進行了性能評估，經(jīng)現(xiàn)場壓實度檢測、抗滑性能觀測及車轍、外觀、接縫觀測表明，高模量瀝青混合料EME-14滿足瀝青路面養(yǎng)護要求，值得推廣應(yīng)用。

瀝青混合料，模量試驗，壓實度，瀝青路面

目前，車轍和反射裂縫是公路瀝青路面亟待解決的重點病害，公路預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了不同的階段，早期主要采用稀漿封層和薄層罩面等，隨著養(yǎng)護材料、技術(shù)、工藝的不斷發(fā)展，就地?zé)嵩偕⒕偷乩湓偕?、高模量EME和橡膠瀝青罩面技術(shù)等各種新型預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)逐漸在公路瀝青路面養(yǎng)護中推廣應(yīng)用[1-3]。本文主要選取試驗段進行室內(nèi)試驗和現(xiàn)場驗證對高模量瀝青在瀝青路面養(yǎng)護中的應(yīng)用效果進行全面評價，主要包括材料設(shè)計、性能評估、實施效果評估和經(jīng)濟性。

1 試驗方案

國內(nèi)外對于高模量瀝青混合料進行了大量研究，用以提高瀝青路面的抗車轍性能，開發(fā)了可以一層攤鋪12 cm～14 cm的交叉口病害快速處治環(huán)保型耐久高模量瀝青混合料(EME-14)。本文在楊句線和天揚線交叉口車轍處治工程中采用高模量瀝青混合料評估其工程適用性。本次交叉口改造工程處治中選擇50號瀝青+ZQ-1型添加劑的耐久性抗車轍瀝青混合料，采用12 cm厚的混合料一次攤鋪完成的方式。

1.1 原材料

瀝青相對密度為1.009，勃洛克菲爾德粘度試驗135 ℃為0.537 Pa·s，175 ℃為0.105 Pa·s，拌和溫度控制在160.5 ℃～166.3 ℃之間，壓實溫度在148.5 ℃～153.7 ℃之間。集料、礦粉篩分結(jié)果如表1所示。

表1 篩分試驗結(jié)果

1.2 配合比設(shè)計

參考國內(nèi)外研究成果，對混合料進行旋轉(zhuǎn)壓實試驗，確定壓實特性。本次混合料級配采用1號∶2號∶3號∶4號∶礦粉=30∶21∶13∶30.5∶5.5，表2是礦料的合成級配通篩分試驗表。

表2 礦料的篩分試驗結(jié)果

通過計算采用油石比為5.7%作為設(shè)計瀝青用量，此處瀝青用量為70號瀝青與低標(biāo)號粉末瀝青合計重量。

2 性能評估

2.1 旋轉(zhuǎn)壓實性能

根據(jù)法國瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實技術(shù)要求進行旋轉(zhuǎn)壓實試驗，旋轉(zhuǎn)壓實設(shè)備要求旋轉(zhuǎn)壓實角度內(nèi)部角0.82°±0.02°，外部角1°±0.02°。轉(zhuǎn)速為30 rev/min±0.5 rev/min，豎向壓力0.6 MPa±0.018 MPa，試件直徑150 mm±0.1 mm，試驗結(jié)果匯總見表3。

表3 旋轉(zhuǎn)壓實試驗結(jié)果匯總表

根據(jù)表3的旋轉(zhuǎn)壓實結(jié)果，結(jié)合工程經(jīng)驗，選擇 5.9%的油石比進行下一步性能檢驗。

2.2 多列士試驗

多列士試驗是法國瀝青混合料抗水損害性能試驗，試驗時取2個試件測毛體積密度，4個試件浸水(第一組)及4個試件(第二組)空氣中保存，測量毛體積密度的試件測完后分配到另兩組中，即每組5個試件。第一組試件浸水后1 h內(nèi)完成負水飽壓，之后在18 ℃±1 ℃的水中浸泡7 d。第二組試件在溫度為18 ℃±1 ℃，相對濕度 50%±10%空氣中保存7 d?？顾畵p害性能試驗采用AASHTO T283試驗進行，試驗結(jié)果如表4所示。

表4 AASHTO T283試驗結(jié)果

2.3 高溫性能試驗

高溫性能試驗采用車轍試驗進行檢驗[4]。試驗條件及操作按規(guī)程進行，結(jié)果顯示車轍試件的平均動穩(wěn)定度為12 950次/mm，變異系數(shù)為20.4%。該混合料動穩(wěn)定度過高，不適宜用我國車轍試驗進行該高溫性能評價。

2.4 低溫抗裂性能試驗

按照相關(guān)試驗規(guī)程對混合料進行低溫抗裂性能試驗，試驗溫度為-10 ℃，結(jié)果表明試驗指標(biāo)滿足規(guī)范要求(見表5)。

2.5 模量性能試驗

模量試驗在歐標(biāo)(EN12697-26)中有7種方法，本文采用ITSM試驗。荷載為如圖1所示的Haversine荷載脈沖波。圖2為模量試驗圖。

表5 低溫抗裂性能試驗結(jié)果

試件為φ100 mm×50 mm標(biāo)準尺寸鉆芯試件，分別進行5.7%,5.9%和6.1%三個油石比的模量試驗，試驗結(jié)果如表6所示。

表6 ITSM模量試驗結(jié)果

從表6可以看出，混合料油石比對模量的影響較小，施工過程中可以根據(jù)具體情況進行油石比的調(diào)整。

2.6 設(shè)計結(jié)果

綜上所述，設(shè)計的耐久性高模量EME-14型瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實試驗、多列士試驗(水損害試驗)、車轍試驗、ITSM模量試驗都滿足相關(guān)技術(shù)要求。設(shè)計結(jié)果配合比為1號∶2號∶3號∶4號∶礦粉=30∶21∶13∶30.5∶5.5，ZQ-1型抗車轍添加劑添加量(與集料質(zhì)量比)為0.65%，油石比為5.9%。

2.7 水穩(wěn)定性試驗

根據(jù)確定的油石比和級配進行凍融劈裂試驗，結(jié)果表明EME-14的凍融劈裂強度比平均值為87.9%，滿足混合料水穩(wěn)定性的相關(guān)技術(shù)要求。

2.8 設(shè)計結(jié)論

采用現(xiàn)場所送石料對耐久性高模量瀝青混合料EME-14進行目標(biāo)配合比設(shè)計，得出配合比設(shè)計結(jié)果為1號∶2號∶3號∶4號∶礦粉=30∶21∶13∶30.5∶5.5，其中添加劑含量0.65%，油石比5.9%。

對設(shè)計的耐久性高模量瀝青混合料進行相關(guān)試驗驗證，結(jié)果表明該混合料的抗水損害性能、壓實性能、高溫穩(wěn)定及低溫抗裂性能均滿足規(guī)范要求，配合比可用于生產(chǎn)配合比的調(diào)試。

根據(jù)ITSM模量試驗采用生產(chǎn)配合比的原材料，用旋轉(zhuǎn)壓實設(shè)備成型的模量試件，具有較高的模量試驗結(jié)果，可以用于施工。

2.9 對比試驗

為了進一步評價高模量瀝青混合料的性能，進行EME-14混合料與AC-20C混合料性能對比試驗，結(jié)果如表7所示，從試驗結(jié)果可知，EME-14混合料具有較好的高低溫性以及水穩(wěn)定性。

3 工程應(yīng)用評價

表7 對比試驗結(jié)果

3.1 壓實度

通過對天揚線和揚瓜線進行取芯，測試空隙率和混合料上、下部混合料壓實度之比，如表8所示。

表8 現(xiàn)場測試壓實度

從表8可以看出混合料的壓實基本滿足要求。由于在交叉口改造工程當(dāng)中，在用12 cm厚的混合料一次攤鋪完成，分別對混合料沿厚度的上下兩個部位測定混合料壓實度，可看出上部混合料的壓實度相對下部較小，說明下部混合料壓實可以滿足要求[5]。

3.2 抗滑性能

表面抗滑性能采用擺式摩擦儀進行檢測，檢測結(jié)果擺值(BPN)均大于42，表明：該材料抗滑能力滿足技術(shù)要求，開放交通后較施工前有一定的提高，但基本變化不大。

3.3 車轍

對連續(xù)幾次車轍檢測結(jié)果進行了匯總，結(jié)果如表9所示。

表9 車轍深度跟蹤觀測結(jié)果

對試驗段進行了跟蹤觀測，結(jié)果表明經(jīng)過一年的通車運營后路況性能表現(xiàn)良好，最大車轍為4.2 mm，表現(xiàn)出良好的抗車轍性能。至通車兩年半后，車轍深度最大在14 mm。現(xiàn)場車轍見圖3。

綜上所述，經(jīng)過兩年半的通車運營后，試驗路段外觀良好，路表車轍較小，沒有產(chǎn)生松散類病害，各個段落也未出現(xiàn)低溫裂縫和反射裂縫，接縫較為齊整，抗滑性能良好，整體表現(xiàn)出較為理想的工程效果。

3.4 外觀及接縫

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，在通車23個月后該試驗段仍然表現(xiàn)出較好的外觀，表面均勻無松散類病害，各個段落未見有低溫裂縫和反射裂縫。對試驗段進行定期觀測，結(jié)果表明在經(jīng)歷了兩個高溫季節(jié)兩個低溫季節(jié)后，仍然表現(xiàn)出較好的外觀，表面均勻無松散類病害，也未見有低溫裂縫和反射裂縫。外觀情況如圖4所示。

由于在銑刨過程中，不可避免會產(chǎn)生縱、橫向接縫，從調(diào)查結(jié)果來看，通車兩年后縱、橫向接縫仍較齊，未見開裂(如圖5，圖6所示)。

4 結(jié)語

1)對高模量EME-14瀝青混合料進行抗水性能試驗，TSR達到88.1%，滿足大于80%的技術(shù)要求。2)對高模量EME-14瀝青混合料車轍試驗結(jié)果顯示動穩(wěn)定度過高，不適宜用我國車轍試驗進行高溫性能評價。3)低溫性能試驗及模量性能試驗表明高模量瀝青混合料相關(guān)性能均滿足技術(shù)要求。4)通過EME-14混合料與AC-20C混合料性能進行對比試驗，EME-14混合料具有較好的高低溫性以及水穩(wěn)定性。5)將高模量瀝青混合料應(yīng)用于工程實際，并對壓實度、抗滑性能、車轍、外觀及接縫進行長期監(jiān)測，適用效果良好。6)通過室內(nèi)試驗、對比驗證與現(xiàn)場應(yīng)用，高模量瀝青混合料具有良好的使用性能，為實施瀝青公路路面預(yù)防性養(yǎng)護提供良好基礎(chǔ)，具備推廣應(yīng)用條件。

[1] 孫 薇.預(yù)防性公路養(yǎng)護——公路養(yǎng)護未來的發(fā)展趨勢[J].公路施工技術(shù)資訊，2009(7)：83-84.

[2] 趙 軍，李 捷.滬寧高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，2009(22)：86-88.

[3] JTJ 073.2—2001，公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范[S].

[4] JTJ 052—2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程[S].

[5] JTG F80/1—2004，公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準：土建工程[S].

The application research of high modulus asphalt mixture in asphalt pavement maintenance

Chu Chaomin

(NingboTrafficEngineeringConstructionGroupLimitedCompany,Ningbo315042,China)

Using the high modulus asphalt mixture (EME-14) made mixture ratio design, and through the multiple columns and test, high temperature performance test and modulus performance test etc., made performance evaluation to high modulus asphalt mixture, through the field compaction test, anti-sliding performance observation and rut, appearance, joint observations showed that high modulus asphalt mixture EME-14 satisfied the requirement of asphalt pavement maintenance, worthy of popularization and application.

asphalt mixture, modulus test, compaction degree, asphalt pavement

1009-6825(2016)20-0138-03

2016-05-07

褚超敏(1985- )，男，工程師

U416.217

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