西部寒冷地區(qū)瀝青混凝土路面防治裂縫技術(shù)研究

毛英莉，楊靜波

(1.賓縣國(guó)省干線公路管理站;2.克東縣農(nóng)村公路管理站)

在烏魯木齊交通改善項(xiàng)目辦公室的支持和統(tǒng)籌安排下，上海市政工程設(shè)計(jì)研究院主持并參加了各項(xiàng)試驗(yàn)、研究、施工和觀測(cè);同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院和新疆交通科學(xué)研究所通過(guò)近三年的努力，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和項(xiàng)目建議書(shū)內(nèi)容，通過(guò)室內(nèi)系統(tǒng)試驗(yàn)、國(guó)內(nèi)外資料文獻(xiàn)調(diào)研、理論計(jì)算分析、編制試驗(yàn)段方案和施工生產(chǎn)工藝技術(shù)要求，完成了整個(gè)研究?jī)?nèi)容。

1 形成完整的瀝青路面結(jié)構(gòu)防治裂縫反射的設(shè)計(jì)方案

針對(duì)烏魯木齊市外環(huán)路工程的交通量及交通組成特點(diǎn)，保持路面結(jié)構(gòu)組合對(duì)交通荷載承受能力和防滑安全功能要求。提出了以防治半剛性基層瀝青路面裂縫反射為主要目的設(shè)計(jì)方案。其上面層采用道路專用增強(qiáng)纖維摻量為0.1％的改性瀝青瑪蹄脂碎石混合料，減薄了水泥穩(wěn)定砂礫半剛性基層厚度，增加了6cm瀝青穩(wěn)定碎石過(guò)渡層。使得整體瀝青路面在強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性上仍具有優(yōu)良路用品質(zhì)，又增加了防治裂縫向?yàn)r青面層反射的技術(shù)措施。本設(shè)計(jì)方案除了保證技術(shù)和性能上的合理性，同時(shí)在經(jīng)濟(jì)造價(jià)上沒(méi)有增加投資負(fù)擔(dān)，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

2 配制成適應(yīng)該地區(qū)氣候環(huán)境條件的纖維瀝青混合料

通過(guò)對(duì)纖維瀝青、瀝青瑪蹄脂和纖維瀝青混凝土材料加筋機(jī)理、常規(guī)性能的試驗(yàn)比較，評(píng)價(jià)了摻加纖維材料后對(duì)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、間接抗拉性能、低溫凍融劈裂性能。表明纖維的摻入，明顯改善了劈裂強(qiáng)度，降低了低溫劈裂模量、提高了疲勞壽命。特別是通過(guò)低溫測(cè)力延度試驗(yàn)、直接拉伸(DT)和彎曲梁(BBR)試驗(yàn)，測(cè)試了纖維瀝青材料的斷裂韌度、蠕變勁度和應(yīng)力松弛能力，用精密的細(xì)觀物理力學(xué)分析方法論證了纖維瀝青材料的加勁作用和斷裂韌度變化。從而顯示纖維材料提高了瀝青混合料的抗裂能力。通過(guò)纖維品種的評(píng)選和纖維用量的變化，配制出適應(yīng)本地區(qū)氣候環(huán)境條件的改性瀝青纖維SMA混合料。

3 制備了具有防治裂縫反射功能的瀝青穩(wěn)定碎石過(guò)渡層材料

瀝青穩(wěn)定碎石混合料不同于通常的瀝青碎石材料。根據(jù)功能分析，采用有一定細(xì)集料數(shù)量的連續(xù)級(jí)配的集料組合，提出的瀝青穩(wěn)定碎石ATS-25及ATS-30兩種混合料集料建議級(jí)配值介于瀝青混凝土(AC)和瀝青碎石(AM)之間，它的抗車轍穩(wěn)定性優(yōu)于瀝青混合料土材料，其強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高于瀝青碎石。形成具有整體結(jié)構(gòu)密實(shí)，又有一定空隙的大集料嵌擠型連結(jié)過(guò)渡層混合料。同時(shí)為指導(dǎo)施工生產(chǎn)和質(zhì)量控制，提出了ATS混合料的穩(wěn)定度、流值、空隙率和建議瀝青用量等材料試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)。改變了AM材料嵌擠失穩(wěn)，空隙過(guò)大的不利傾向。

4 形成了一套可操作的施工工藝技術(shù)

本次研制的摻纖維的改性瀝青SMA混合料，特別粘稠，摻加纖維也需要嚴(yán)格控制。特別是SMA混合料是間斷級(jí)配，瀝青用量多、礦粉多、粗集料多，與常規(guī)瀝青混合料拌制、攤鋪、碾壓成型等各工序均有明顯不同。所形成的施工工藝技術(shù)要點(diǎn)對(duì)各工序的控制溫度，每盤拌和時(shí)間提出了明確的要求。

5 施工質(zhì)量和使用品質(zhì)良好

本項(xiàng)目的研究成果在室內(nèi)性能試驗(yàn)反復(fù)測(cè)試比較的基礎(chǔ)上，形成了各項(xiàng)瀝青混合料生產(chǎn)施工技術(shù)要點(diǎn)，施工單位遵照技術(shù)要點(diǎn)，嚴(yán)格控制各種原材料、纖維和瀝青的規(guī)格和質(zhì)量，在試驗(yàn)段成功鋪筑后，迅速地應(yīng)用到烏魯木齊市外環(huán)路2003年及2004年施工的各標(biāo)段瀝青路面中去?？傆?jì)完成了1 200m試驗(yàn)段和16.4萬(wàn)m2實(shí)鋪路段。瀝青面層所用的改性瀝青纖維加筋SMA等混合料組配設(shè)計(jì)符合本項(xiàng)目立項(xiàng)要求和相關(guān)規(guī)范技術(shù)指標(biāo)，物理力學(xué)強(qiáng)度試驗(yàn)值，如馬氏穩(wěn)定度高于6.0kN，空隙率在3％～4％，流值在40(0.1mm)之內(nèi)，均符合設(shè)計(jì)目標(biāo)，特別是低溫凍融劈裂強(qiáng)度和凍融粘結(jié)強(qiáng)度明顯提高，表明瀝青面層混合料具有良好的低溫抗裂品質(zhì)。經(jīng)過(guò)一年多行車使用，特別是目前交通量已達(dá)到2～3萬(wàn)輛/日，路況良好、表面紋理構(gòu)造粗糙如初，夏季高溫后未出現(xiàn)車行道車轍變形和泛油光面。瀝青面層堅(jiān)實(shí)平整、行車舒適安全，沒(méi)有其他表面損壞現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀察，在1 200m長(zhǎng)的試驗(yàn)段中僅發(fā)現(xiàn)二條細(xì)微裂縫。遠(yuǎn)少于前兩年瀝青路面出現(xiàn)的橫向收縮裂縫數(shù)量。表明本項(xiàng)目的研究成果達(dá)到立項(xiàng)時(shí)的預(yù)期目標(biāo)，不僅指導(dǎo)了烏市外環(huán)路瀝青路面設(shè)計(jì)和施工，而且為其他類似地區(qū)防治半剛性基層裂縫反射提供了豐富的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。本項(xiàng)目總體達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，并具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。