徐 卿，蔣小旦，謝 鵬（江蘇省常州市公路管理處，江蘇 常州 21300）

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復合增效型MAC瀝青混合料技術(shù)及應(yīng)用

徐 卿，蔣小旦，謝 鵬
（江蘇省常州市公路管理處，江蘇 常州 21300）

車轍病害是目前干線公路中最常見的瀝青路面損壞現(xiàn)象，文章通過改進級配，在瀝青混合料中摻入復合增效劑，形成一種新型復合增效型MAC瀝青混合料，室內(nèi)評價及工程試驗路表明，復合增效型MAC瀝青混合料不僅能改善混合料高溫抗車轍性能，還具有較好的降溫效果，能極大地改善瀝青混合料的壓實特性，延長可施工時間。

復合增效劑；MAC瀝青混合料；配合比設(shè)計；路用性能

目前，車轍病害是干線公路中最常見的瀝青路面損壞現(xiàn)象，已成為干線公路建設(shè)與養(yǎng)護管理的重點工作。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，干線公路交通量迅猛增長，重載車輛數(shù)量急劇上升。許多地區(qū)運輸車輛的軸載遠遠大于國家規(guī)定的軸限標準，超重載交通必然對干線路面結(jié)構(gòu)造成極為嚴重的損壞。渠化重載交通和超載現(xiàn)象的普遍存在使公路瀝青路面抗車轍能力面臨重大的挑戰(zhàn)，近年來連續(xù)高溫氣候頻發(fā)等因素的影響，路面車轍、推移病害層出不窮，路面坑槽成串、嚴重龜裂成片、翻漿沉陷嚴重，嚴重影響行車舒適度、行車安全和路面結(jié)構(gòu)的使用壽命。在重載車輛比例較大的路段上，出現(xiàn)了“當年修，來年壞”的現(xiàn)象，給養(yǎng)護管理部門帶來相當大的壓力。不僅大大增加路面的養(yǎng)護維修工作量和養(yǎng)護維修費用，影響路面的使用質(zhì)量和技術(shù)品質(zhì)，而且也給公路部門造成了經(jīng)濟損失，極大地影響了投資效益。在病害處置中，由于病害范圍較小，施工作業(yè)面小，工程量少等問題導致路面的施工質(zhì)量降低，所以需要一種既能改善施工和易性又具有較高抗車轍性能的瀝青混合料。本文對復合增效型MAC瀝青混合料技術(shù)進行介紹，客觀評價了該混合料的高溫性能、降溫特性等指標。

1　MAC瀝青混合料

MAC瀝青混合料是一種使用特殊復合增效劑，并對混合料設(shè)計進行針對性調(diào)整，配合而成的新型瀝青混合料。

復合增效型添加劑主要是利用其分子量在10 000～15 000的高分子聚烯烴有機成分調(diào)節(jié)劑，調(diào)整瀝青組分及分子量分布的原理實現(xiàn)提高高溫和降溫復合增效的特性。即當溫度升高時，復合增效劑中的長鏈脂肪烴通過吸附瀝青中與它本身結(jié)構(gòu)相近似的飽和組分產(chǎn)生溶脹，溶解形成穩(wěn)定不離析的溶液，加速瀝青熔化，進而降低其運動粘度；當溫度降低時，復合增效劑在瀝青中形成網(wǎng)狀的晶格結(jié)構(gòu)，進而鎖定這些飽和組分，增加瀝青穩(wěn)定性，提高其抗車轍性能，從而達到復合增效的作用。

1.1MAC瀝青混合料配合比設(shè)計

（1）原材料檢測結(jié)果

復合增效型瀝青混合料配合比設(shè)計采用馬歇爾試驗方法［1］，瀝青采用改性瀝青，其原材料檢測結(jié)果如表1所示，所用集料MAC-13為玄武巖，MAC-20為石灰?guī)r，其檢測結(jié)果如表2所示。

表1　改性瀝青試驗結(jié)果

（2）配合比設(shè)計結(jié)果

對MAC-20和MAC-13瀝青混合料進行目標配合比設(shè)計［2］，級配設(shè)計結(jié)果如圖1所示、混合料試驗設(shè)計結(jié)果如表3所示。

表2　集料試驗結(jié)果

圖1　MAC瀝青混合料級配設(shè)計結(jié)果

（3）瀝青混合料性能驗證

室內(nèi)對MAC-20和MAC-13瀝青混合料進行了性能驗證，性能驗證結(jié)果如表4所示。

表3　最佳油石比及體積指標

表4　MAC型瀝青混合料性能試驗結(jié)果

通過混合料級配調(diào)試和相關(guān)驗證試驗，表明所設(shè)計的MAC-20和MAC-13瀝青混合料的抗水損害性能、高溫穩(wěn)定性能和低溫抗裂性能都滿足要求。

1.2不同級配類型瀝青混合料性能比較

本文選擇了采用Suppave類型摻某種抗車轍劑材料與MAC型瀝青混合料進行了高溫性能、低溫性能及抗水損害性能比對。試驗結(jié)果如圖2～圖5所示。

由圖可知：（1）從高溫穩(wěn)定性來看，采用某類型抗車轍劑的Sup20型瀝青混合料動穩(wěn)定度最好，其次為采用增效劑MAC-20型瀝青混合料，最后為不摻加任何添加劑的Sup20型瀝青混合料；（2）從低溫抗裂性能試驗結(jié)果來看，3種類型破壞應(yīng)變基本變化不大；（3）從抗水損害的性能試驗結(jié)果來看，馬歇爾殘留穩(wěn)定度結(jié)果基本相同，從劈裂強度比值TSR來看，采用復合增效型MAC-20型瀝青混合料劈裂比值最好。

圖2　高溫穩(wěn)定性能

圖3　低溫抗裂性能

1.3降溫特性

對于復合增效型MAC瀝青混合料是否具有降溫特性，本節(jié)以MAC-13為例，對于具有降溫效果的瀝青混合料采用降溫壓實比R來對降溫效果進行測試評價。R根據(jù)式（1）進行計算得到：

圖4　浸水馬歇爾試驗

圖5　凍融劈裂試驗

式中：R為降溫壓實比，需≤1.25；（N92%）T為壓實溫度為T時，室內(nèi)試件達到92%理論壓實度的旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)；（N92%）T-30為壓實溫度在T-30℃時，室內(nèi)試件達到92%理論壓實度的壓實次數(shù)。

對比摻與不摻復合增效劑的壓實次數(shù)結(jié)果，如圖6所示：

圖6　不同溫度下達到92%理論密實度的旋轉(zhuǎn)作用次數(shù)（MAC-13）

從圖中可以看出，同一溫度下，添加復合增效型瀝青混合料達到92%理論密實度的旋轉(zhuǎn)作用次數(shù)，比正常情況下要少。從降低30 ℃的壓實作用結(jié)果來看，其降溫壓實比R=13/11=1.18，能夠滿足≤1.25的要求。

在MAC-13混合料中添加復合增效劑后，不同成型溫度下，對混合料空隙率和抗水損害性能影響如圖7所示。

圖7　不同溫度下復合增效劑對混合料性能指標的影響（MAC-13）

對改性瀝青混合料，當145 ℃成型時，空隙率為3.1%，凍融劈裂強度比值≥85%，表明降低成型溫度后，仍具有較好的抗水損害性能。

上述結(jié)果表明，復合增效劑具有較好的降溫效果，能極大地改善瀝青混合料的壓實特性，延長可施工時間。

1.4特定荷載下復合車轍板動穩(wěn)定度試驗

通過對交通量、車輛類型、超載狀況的調(diào)查和重載、重載車輛的作用對路面結(jié)構(gòu)影響的觀測和分析［3］，提出了采用特大型車輛（6軸），實測最大軸載對應(yīng)輪壓值1.05 MPa，所以室內(nèi)使用輪碾法，采用輪壓1.05 MPa，采用6 cmMAC-20+4 cmMAC-13成型復合車轍板，試驗溫度為60 ℃，模擬干線公路特定荷載下車轍狀況。試驗結(jié)果如表5所示。結(jié)果表明采用復合增效型MAC20+MAC-13瀝青路面結(jié)構(gòu)具有良好的抗車轍性能。

表5　MAC瀝青混合料復合板車轍試驗結(jié)果

2　工程應(yīng)用

以某省道改造工程為例，原路面結(jié)構(gòu)為8 cmSup-20+4 cmSMA-13，因交通量大、重載車輛多，路面車轍病害嚴重，統(tǒng)計調(diào)查數(shù)據(jù)表明此路段的重載車輛所占比例高達70%，易知在此路段荷載作用是致使路面短期內(nèi)出現(xiàn)病害的主要原因。另一方面，下面層瀝青混合料抗車轍性能有待提高，大量的車轍病害現(xiàn)場取芯調(diào)查表明，出現(xiàn)變形較為明顯的是下面層，更應(yīng)重視其材料設(shè)計，以減少路面結(jié)構(gòu)車轍，針對以上問題，以改善瀝青混合料施工和易性、提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能為出發(fā)點，采用了6 cmMAC-20+4 cmMAC-13作為瀝青路面結(jié)構(gòu)。

2.1施工工藝

在拌合樓生產(chǎn)時，復合增效劑可直接投入到瀝青混合料中，較為方便。為確保壓實效果，MAC瀝青混合料采用與傳統(tǒng)AC類型瀝青混合料攤鋪及碾壓相同的工藝，現(xiàn)場采用1臺ABG7630型攤鋪機單幅攤鋪，2臺雙鋼輪振動壓路機和2臺膠輪壓路機進行碾壓，碾壓工藝如表6所示。

2.2試驗路檢測

室內(nèi)對復合增效型MAC瀝青混合料進行了馬歇爾穩(wěn)定度試驗，試驗結(jié)果符合設(shè)計要求?，F(xiàn)場對已經(jīng)攤鋪完成的MAC瀝青路面進行了芯樣厚度、壓實度和滲水系數(shù)等指標檢測，檢測結(jié)果均符合設(shè)計要求，理論壓實度檢測結(jié)果如圖7所示，均滿足設(shè)計指標要求。

表6　施工碾壓方案

圖7　芯樣壓實度檢測結(jié)果

通車1年后 ，對瀝青路面進行了車轍深度、平整度、滲水檢測，檢測結(jié)果均符合設(shè)計要求，未見明顯的病害發(fā)生，說明MAC型瀝青混合料路用性能良好。

3　結(jié)論

本文通過對復合增效型MAC瀝青混合料設(shè)計、混合料性能、降溫特性及復合車轍板等方面進行分析評價，并進行了工程應(yīng)用，得出了如下結(jié)論：

（1）復合增效型MAC瀝青混合料具有高溫降粘、中溫增粘的特點，可以明顯改善瀝青混合料的高溫性能和施工壓實性能，并對抗水損害性能有一定提高。

（2）通過傳統(tǒng)混合料標準車轍板試驗、某典型抗車轍型混合料性能比較及路面結(jié)構(gòu)復合板車轍試驗驗證了復合增效型MAC瀝青混合料具有良好綜合性能，同時具有突出的高溫性能。

（3）復合增效型MAC瀝青混合料具有較好的降溫效果，能極大地改善瀝青混合料的壓實特性，具有延長可施工時間、改善施工和易性的效果。

（4）試驗路的應(yīng)用與觀測表明，復合增效型MAC瀝青路面具有良好的路用性能。

［1］JTG F40—2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］JTG D50—2006公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范 ［S］.

［3］張敏江，石巖，王新波，等.車輛超載對瀝青路面結(jié)構(gòu)的影響分析［J］.沈陽建筑大學學報（自然科學版），2008，24（1）：16-20.

Application Research on Composite-enhanced MAC Asphalt Mixture

Xu qing， Jiang Xiaodan， Xie Peng
（Changzhou Highway Administration， Changzhou 213000， China）

Currently， rut disease is the most common damage phenomenon for asphalt pavement of arterial highways. This paper improved gradation and adding composite synergist into the asphalt mixture to form a new composite-enhanced MAC asphalt mixture. The laboratory evaluation and engineering test road showed compound synergistic MAC asphalt mixture would not only improve the high temperature rutting resistance， also had good cooling effect， which could greatly improve the compaction characteristics of asphalt mixture and extend the construction time.

compound synergist； MAC asphalt mixture； mix design； pavement performance

U414

A

1672-9889（2016）02-0004-03

徐卿（1981-），男，江蘇常州人，工程師，主要從事公路建設(shè)管理工作。

（2015-07-03）