重載交通改性瀝青在G15嘉金高速南段大修工程中的應(yīng)用分析

郭永剛

（上海公路橋梁（集團(tuán)）有限公司，上海市 200023）

0 引言

截至2016年底，我國(guó)高速公路已超過(guò)13萬(wàn)km，總里程居世界首位。同時(shí)道路交通量增長(zhǎng)迅速，車(chē)輛荷載不斷變重，超限超載現(xiàn)象普遍存在且呈現(xiàn)加劇趨勢(shì)，特別是在高速公路和主要國(guó)道交通運(yùn)輸干線上，車(chē)輛超載達(dá)到驚人的程度。上述情況給道路帶來(lái)了嚴(yán)重的早期損壞，特別是車(chē)轍問(wèn)題，帶來(lái)行車(chē)安全隱患，同時(shí)也帶來(lái)了巨大的社會(huì)影響。G15嘉金高速南段為重載交通道路，多為集裝箱卡車(chē)以及貨運(yùn)車(chē)輛，超載超限特別嚴(yán)重。該道路于2017年4—12月進(jìn)行大修，上面層采用了重載交通改性瀝青混合料SMA-13，其動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到7 000次/mm以上，比規(guī)范中改性瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度的要求高出2倍以上；同時(shí)其抗疲勞性能可達(dá)普通改性瀝青混合料的4倍[1]。通過(guò)該次施工總結(jié)，重載交通專(zhuān)用改性瀝青由于其具有較好的高低溫性能，特別是其抗車(chē)轍能力，在重載交通道路的新建或者是養(yǎng)護(hù)中都可以應(yīng)用。

1 工程概況

上海G15嘉金高速南段主線樁號(hào)K1312+272～K1332+123.86，長(zhǎng)度約 19.85 km，沿線包含4座跨線立交、1座服務(wù)區(qū)、34座橋梁。這次進(jìn)行大修，其路面面層結(jié)構(gòu)為4 cm SMA13+6 cm AC20+8 cm AC25，橋梁瀝青鋪裝結(jié)構(gòu)層為4 cm SMA13+6 cm AC20，其中上面層SMA-13均采用了重載交通專(zhuān)用改性瀝青。

2 原材料控制

2.1 瀝青

該次設(shè)計(jì)的SMA-13混合料瀝青采用重載交通專(zhuān)用改性瀝青。

表1 重載改性瀝青指標(biāo)要求

從表1可以看出：

（1）重載改性瀝青針入度只有41，比普通改性瀝青要小很多，反映出該瀝青的黏度較大、硬度較大，對(duì)抗車(chē)轍的能力更強(qiáng)。

（2）重載改性瀝青軟化點(diǎn)在85℃，比現(xiàn)行公路規(guī)范要求的改性瀝青軟化點(diǎn)60℃大大提高，表明該瀝青在高溫狀況下依然不會(huì)發(fā)軟，在高溫低速重載等路況下對(duì)抗車(chē)轍能力更強(qiáng)。

（3）重載改性瀝青的延度達(dá)到了39 cm，一般改性瀝青30 cm很難達(dá)到,表明其具有更好的低溫抗裂性能。

從上述三大指標(biāo)可以看出，重載改性瀝青的高溫抗流動(dòng)性能和低溫抗裂性能都十分優(yōu)異，特別是高溫抗流動(dòng)性能，在夏季氣溫較高且交通荷載大的地區(qū)具有很強(qiáng)的應(yīng)用意義。

2.2 集料

粗、細(xì)集料要求見(jiàn)表2～表4。

表2 粗集料技術(shù)要求

表3 細(xì)集料技術(shù)要求

表4 石屑檢測(cè)結(jié)果

2.3 填料

填料采用石灰石磨細(xì)礦粉，見(jiàn)表5。

表5 填料技術(shù)要求

2.4 木質(zhì)素纖維

木質(zhì)素纖維性能見(jiàn)表6。

表6 木質(zhì)素纖維技術(shù)要求

3 配合比設(shè)計(jì)[2]

3.1 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

用該工程SMA-13重載瀝青混合料所使用的集料、填料、添加劑、瀝青材料計(jì)算出各自的用量比例，配置成的礦料級(jí)配必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，然后通過(guò)馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)，確定該瀝青混合料的目標(biāo)最佳瀝青用量。根據(jù)確定的最佳瀝青用量對(duì)應(yīng)的配合比制作馬歇爾試件，分別進(jìn)行肯塔堡飛散、謝倫堡析漏、車(chē)轍試驗(yàn)、凍融劈裂的試驗(yàn)檢驗(yàn)。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，委托上海市市政公路工程檢測(cè)有限公司形成了該工程的目標(biāo)配合比，其對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表7～表9。

3.2 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)計(jì)算出的用量比例作為目標(biāo)配合比，供瀝青拌和站確定各冷料倉(cāng)的供料比例、進(jìn)行速度及試拌制用。

該工程SMA-13(重載瀝青）瀝青混合料礦料組成為3#倉(cāng)∶2#倉(cāng)∶1#倉(cāng)∶粉倉(cāng)=69%∶6%∶14%∶11%。確定的最佳瀝青用量為5.7%，木質(zhì)素纖維摻量為混合料質(zhì)量的0.3%，如圖1所示。

表7 SMA-13目標(biāo)配合比

表8 SMA-13混合料目標(biāo)配合比礦料檢測(cè)結(jié)果

表9 SMA-13配合比設(shè)計(jì)檢測(cè)結(jié)果

圖1 SMA-13瀝青混合料生產(chǎn)配合比級(jí)配曲線

3.3 配合比驗(yàn)證

配合比驗(yàn)證見(jiàn)表10、表11。

表10 SMA-13混合料生產(chǎn)配合比驗(yàn)證礦料級(jí)配

表11 SMA-13生產(chǎn)配合比驗(yàn)證

4 混合料的溫度控制

溫度是瀝青混合料施工質(zhì)量的保證，SMA-13重載瀝青混合料的溫度控制要比常規(guī)改性瀝青的高5℃以上。具體溫度控制見(jiàn)表12。

5 混合料的生產(chǎn)

SMA-13重載瀝青混合料的拌和生產(chǎn)與常規(guī)SMA拌和方式一樣，干拌時(shí)間為10 s，總拌和時(shí)間控制在65 s左右，使混合料充分拌和均勻，所有礦料顆粒全部裹覆瀝青結(jié)合料。木質(zhì)素纖維采用專(zhuān)用計(jì)量裝置投放，保證用量準(zhǔn)確。

表12 瀝青混合料的施工控制溫度 ℃

出場(chǎng)的混合料必須粗細(xì)料均勻，無(wú)結(jié)團(tuán)、無(wú)花白料。拌和站從熱料倉(cāng)取料，制作馬歇爾試件，檢驗(yàn)混合料的各項(xiàng)指標(biāo)是否符合設(shè)計(jì)要求。

6 混合料的攤鋪

SMA-13重載瀝青混合料在攤鋪前應(yīng)做好攤鋪機(jī)熨平板的預(yù)熱工作，達(dá)到100℃以上，熨平板的振級(jí)為5級(jí)（轉(zhuǎn)速不小于1 000 r/min），確保瀝青混合料攤鋪的初始密實(shí)度。

攤鋪機(jī)速度控制在2～3 m/min向前均勻連續(xù)不斷地?cái)備?。在攤鋪過(guò)程中，要專(zhuān)人指揮料車(chē)，配合掌握進(jìn)料速度，避免在中途停車(chē)。在攤鋪過(guò)程中對(duì)松鋪厚度、壓實(shí)厚度、表觀情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)校正，使攤鋪施工處于正常受控。

7 混合料的壓實(shí)

上面層SMA-13重載瀝青混合料的壓實(shí)要求與常規(guī)SMA基本一致，仍然遵循“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則。但是更強(qiáng)調(diào)碾壓的及時(shí)性，盡量在高溫時(shí)一次碾壓成型，中間不得停留。更不得在低溫情況下碾壓，以防止磨掉石料棱角或壓碎石料，破壞集料嵌擠。

該工程混合料碾壓配備7臺(tái)雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，初壓采用3臺(tái)16 t雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，緊跟攤鋪機(jī)，進(jìn)靜退振3遍，初壓區(qū)長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，盡快進(jìn)入復(fù)壓，減少熱量損失。復(fù)壓采用3臺(tái)16 t雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行振動(dòng)碾壓，緊跟在初壓后進(jìn)行，遍數(shù)不少于3遍。壓路機(jī)倒車(chē)時(shí)需先停止振動(dòng)，以免混合料形成鼓包。終壓采用一臺(tái)雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1～2遍，消除輪跡，見(jiàn)表13。

表13 SMA瀝青混凝土壓路機(jī)碾壓速度與溫度表

8 質(zhì)量評(píng)價(jià)

施工過(guò)程中，根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求對(duì)重載改性瀝青SMA-13混合料和現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè)，情況見(jiàn)表14、表15。

表14 瀝青混合料性能檢測(cè)

表15 瀝青路面主要施工檢測(cè)數(shù)據(jù)匯總表

綜上，各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。該次路面大修完成后的G15嘉金高速南段路面質(zhì)量煥然一新，國(guó)際平整度指數(shù)IRI平均值為1.21 m/km，給人以良好的行車(chē)舒適性。

9 結(jié)語(yǔ)

良好的高溫抗車(chē)轍性能、低溫抗裂性能、抗疲勞性能是SMA-13重載改性瀝青混合料的優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過(guò)大修以后的G15沈海高速（松浦二橋至S4莘奉金）段的各項(xiàng)路面性能指標(biāo)均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)半年使用，未出現(xiàn)車(chē)轍情況，為此種特種改性瀝青的混合料應(yīng)用于交通量大、超載超限嚴(yán)重的道路，以及集裝箱碼頭堆場(chǎng)、港區(qū)道路等的推廣有重要意義，同時(shí)亦可在道路的大修或者改建中應(yīng)用，能有效提高道路的使用壽命，減少后期運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，具有良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。