褚 超 敏

(寧波交通工程建設(shè)集團(tuán)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(hù)中應(yīng)用研究

褚 超 敏

(寧波交通工程建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315042)

采用高模量瀝青混合料(EME-14)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，并通過(guò)多列士試驗(yàn)、高低溫性能試驗(yàn)、模量性能試驗(yàn)等，對(duì)高模量瀝青混合料進(jìn)行了性能評(píng)估，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度檢測(cè)、抗滑性能觀測(cè)及車轍、外觀、接縫觀測(cè)表明，高模量瀝青混合料EME-14滿足瀝青路面養(yǎng)護(hù)要求，值得推廣應(yīng)用。

瀝青混合料，模量試驗(yàn)，壓實(shí)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(diǎn)病害，公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)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(hù)材料、技術(shù)、工藝的不斷發(fā)展，就地?zé)嵩偕?、就地冷再生、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(hù)技術(shù)逐漸在公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中推廣應(yīng)用[1-3]。本文主要選取試驗(yàn)段進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證對(duì)高模量瀝青在瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用效果進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，主要包括材料設(shè)計(jì)、性能評(píng)估、實(shí)施效果評(píng)估和經(jīng)濟(jì)性。

1 試驗(yàn)方案

國(guó)內(nèi)外對(duì)于高模量瀝青混合料進(jìn)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(yáng)線交叉口車轍處治工程中采用高模量瀝青混合料評(píng)估其工程適用性。本次交叉口改造工程處治中選擇50號(hào)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(duì)密度為1.009，勃洛克菲爾德粘度試驗(yàn)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(shí)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(yàn)結(jié)果

1.2 配合比設(shè)計(jì)

參考國(guó)內(nèi)外研究成果，對(duì)混合料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)，確定壓實(shí)特性。本次混合料級(jí)配采用1號(hào)∶2號(hào)∶3號(hào)∶4號(hào)∶礦粉=30∶21∶13∶30.5∶5.5，表2是礦料的合成級(jí)配通篩分試驗(yàn)表。

表2 礦料的篩分試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)計(jì)算采用油石比為5.7%作為設(shè)計(jì)瀝青用量，此處瀝青用量為70號(hào)瀝青與低標(biāo)號(hào)粉末瀝青合計(jì)重量。

2 性能評(píng)估

2.1 旋轉(zhuǎn)壓實(shí)性能

根據(jù)法國(guó)瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)技術(shù)要求進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)設(shè)備要求旋轉(zhuǎn)壓實(shí)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(yàn)結(jié)果匯總見(jiàn)表3。

表3 旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)結(jié)果匯總表

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

2.2 多列士試驗(yàn)

多列士試驗(yàn)是法國(guó)瀝青混合料抗水損害性能試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)取2個(gè)試件測(cè)毛體積密度，4個(gè)試件浸水(第一組)及4個(gè)試件(第二組)空氣中保存，測(cè)量毛體積密度的試件測(cè)完后分配到另兩組中，即每組5個(gè)試件。第一組試件浸水后1 h內(nèi)完成負(fù)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(duì)濕度 50%±10%空氣中保存7 d?？顾畵p害性能試驗(yàn)采用AASHTO T283試驗(yàn)進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 AASHTO T283試驗(yàn)結(jié)果

2.3 高溫性能試驗(yàn)

高溫性能試驗(yàn)采用車轍試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)[4]。試驗(yàn)條件及操作按規(guī)程進(jìn)行，結(jié)果顯示車轍試件的平均動(dòng)穩(wěn)定度為12 950次/mm，變異系數(shù)為20.4%。該混合料動(dòng)穩(wěn)定度過(guò)高，不適宜用我國(guó)車轍試驗(yàn)進(jìn)行該高溫性能評(píng)價(jià)。

2.4 低溫抗裂性能試驗(yàn)

按照相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程對(duì)混合料進(jìn)行低溫抗裂性能試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為-10 ℃，結(jié)果表明試驗(yàn)指標(biāo)滿足規(guī)范要求(見(jiàn)表5)。

2.5 模量性能試驗(yàn)

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

表5 低溫抗裂性能試驗(yàn)結(jié)果

試件為φ100 mm×50 mm標(biāo)準(zhǔn)尺寸鉆芯試件，分別進(jìn)行5.7%,5.9%和6.1%三個(gè)油石比的模量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6 ITSM模量試驗(yàn)結(jié)果

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

2.6 設(shè)計(jì)結(jié)果

綜上所述，設(shè)計(jì)的耐久性高模量EME-14型瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)、多列士試驗(yàn)(水損害試驗(yàn))、車轍試驗(yàn)、ITSM模量試驗(yàn)都滿足相關(guān)技術(shù)要求。設(shè)計(jì)結(jié)果配合比為1號(hào)∶2號(hào)∶3號(hào)∶4號(hào)∶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(yàn)

根據(jù)確定的油石比和級(jí)配進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)，結(jié)果表明EME-14的凍融劈裂強(qiáng)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(jì)結(jié)論

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

對(duì)設(shè)計(jì)的耐久性高模量瀝青混合料進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明該混合料的抗水損害性能、壓實(shí)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(yàn)采用生產(chǎn)配合比的原材料，用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)設(shè)備成型的模量試件，具有較高的模量試驗(yàn)結(jié)果，可以用于施工。

2.9 對(duì)比試驗(yàn)

為了進(jìn)一步評(píng)價(jià)高模量瀝青混合料的性能，進(jìn)行EME-14混合料與AC-20C混合料性能對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表7所示，從試驗(yàn)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(píng)價(jià)

表7 對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

3.1 壓實(shí)度

通過(guò)對(duì)天揚(yáng)線和揚(yáng)瓜線進(jìn)行取芯，測(cè)試空隙率和混合料上、下部混合料壓實(shí)度之比，如表8所示。

表8 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試壓實(shí)度

從表8可以看出混合料的壓實(shí)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(duì)混合料沿厚度的上下兩個(gè)部位測(cè)定混合料壓實(shí)度，可看出上部混合料的壓實(shí)度相對(duì)下部較小，說(shuō)明下部混合料壓實(shí)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(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)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(duì)連續(xù)幾次車轍檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了匯總，結(jié)果如表9所示。

表9 車轍深度跟蹤觀測(cè)結(jié)果

對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行了跟蹤觀測(cè)，結(jié)果表明經(jīng)過(guò)一年的通車運(yùn)營(yíng)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(chǎng)車轍見(jiàn)圖3。

綜上所述，經(jīng)過(guò)兩年半的通車運(yùn)營(yíng)后，試驗(yàn)路段外觀良好，路表車轍較小，沒(méi)有產(chǎn)生松散類病害，各個(gè)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(gè)月后該試驗(yàn)段仍然表現(xiàn)出較好的外觀，表面均勻無(wú)松散類病害，各個(gè)段落未見(jiàn)有低溫裂縫和反射裂縫。對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行定期觀測(cè)，結(jié)果表明在經(jīng)歷了兩個(gè)高溫季節(jié)兩個(gè)低溫季節(jié)后，仍然表現(xiàn)出較好的外觀，表面均勻無(wú)松散類病害，也未見(jiàn)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(guò)程中，不可避免會(huì)產(chǎn)生縱、橫向接縫，從調(diào)查結(jié)果來(lái)看，通車兩年后縱、橫向接縫仍較齊，未見(jiàn)開裂(如圖5，圖6所示)。

4 結(jié)語(yǔ)

1)對(duì)高模量EME-14瀝青混合料進(jìn)行抗水性能試驗(yàn)，TSR達(dá)到88.1%，滿足大于80%的技術(shù)要求。2)對(duì)高模量EME-14瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果顯示動(dòng)穩(wěn)定度過(guò)高，不適宜用我國(guó)車轍試驗(yàn)進(jìn)行高溫性能評(píng)價(jià)。3)低溫性能試驗(yàn)及模量性能試驗(yàn)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(guò)EME-14混合料與AC-20C混合料性能進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，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(shí)際，并對(duì)壓實(shí)度、抗滑性能、車轍、外觀及接縫進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，適用效果良好。6)通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)、對(duì)比驗(yàn)證與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，高模量瀝青混合料具有良好的使用性能，為實(shí)施瀝青公路路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)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(hù)——公路養(yǎng)護(hù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)[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(hù)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(hù)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(yàn)規(guī)程[S].

[5] JTG F80/1—2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：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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