自融雪瀝青混合料在橋面鋪裝層中的典型應(yīng)用研究

趙亞軍

摘 要：自融雪瀝青混合料由于物理和化學(xué)系的雙重作用，在降低路面冰點(diǎn)，延緩路表結(jié)冰和融雪化冰方面具有顯著的優(yōu)勢而在道路建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。文章通過對自融雪瀝青混合料原材料檢測、配合比設(shè)計(jì)、性能檢測、施工工藝介紹和質(zhì)量檢測，對寶天高速公路應(yīng)用自融雪瀝青混合料成套技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)研究說明，以期能為同類工程建設(shè)提供相應(yīng)的技術(shù)借鑒。

關(guān)鍵詞：自融雪瀝青混合料；原材料；配合比；施工工藝；質(zhì)量控制

中圖分類號：TU997 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）21-0161-02

1 工程概況

自融雪瀝青混合料，又稱為融雪抑冰瀝青混合料（Anti-freeze asphalt concrete，AFAC），在世界范圍內(nèi)引起了廣泛重視并得到了廣泛應(yīng)用。寶（雞）天（水）高速公路牛背至天水段是連霍高速G30在甘肅境內(nèi)的重要路段，也是甘肅省公路網(wǎng)“四縱四橫四重”主骨架的組成部分。路線起于陜甘兩省分界出的牛背，經(jīng)東岔、百花等地，終點(diǎn)是甘肅省第二大城市天水市北道區(qū)的甘泉鎮(zhèn)，全長90.908公里。全線采用雙向四車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算行車速度100km/h。寶天高速公路地處秦巴山地潤濕區(qū)，進(jìn)入冬季后氣溫低，降雪較多，加之重型車輛多，剎車水流到路面后極易結(jié)冰且不易解凍，嚴(yán)重影響過往車輛通行安全。為了防止冬季冰雪災(zāi)害，保障行車安全，在橋面鋪裝層養(yǎng)護(hù)維修中鋪筑自融雪瀝青混合料。

2 試驗(yàn)路原材料及配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料指標(biāo)

（1）改性瀝青。瀝青采用SBS I-C改性瀝青，按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004標(biāo)準(zhǔn)方法對其技術(shù)性能進(jìn)行檢測，其主要指標(biāo)為：25℃針入度為75（0.1mm）、軟化點(diǎn)84℃、5℃延度為40（cm）、135℃旋轉(zhuǎn)粘度為2.2 Pa.S、彈性恢復(fù)為96.3%。

（2）集料。集料選用武山鴛鴦?dòng)袷瘻狭蠄錾a(chǎn)的石料，其規(guī)格為：10-15mm、5-10mm、3-5mm及0-3mm石屑。按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004中高速公路面層用集料質(zhì)量相應(yīng)要求對其進(jìn)行檢測，主要指標(biāo)為：壓碎值6.6%、針片狀10～15mm6.1%；5～10mm4.4%、與瀝青的粘附性5級，其級配情況見下表1。

（3）融雪材料。所用融雪材料為自行研制的一種新型融雪劑，其0.075mm篩孔通過率為79.2%，鹽分含量為56%，pH為8.3。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

2.2.1 設(shè)計(jì)級配確定

自融雪瀝青混合料級配選用AC-13。為了最大限度地實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)室完成的目標(biāo)配合比，從各熱料倉取料進(jìn)行了礦料篩分以及確定級配，根據(jù)試驗(yàn)，最終確定混合料的生產(chǎn)配合比為：1#倉（22-11）：2#倉（11-6）：3#倉（6-3.5）：4#倉（0-3.5）：融雪劑=36：18：8：33：5，其級配圖如圖1。

2.2.2 最佳油石比確定

選擇4.5%、4.8%、5.0%、5.2%、5.5%五種油石比進(jìn)行馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表2。

其OAC1=5.13，OAC2=4.90，得最佳油石比為5.0%（換算成瀝青用量為4.8%）。

2.3 性能驗(yàn)證

（1）高溫穩(wěn)定性

為了檢驗(yàn)自融雪瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，在最佳油石比下，成型30cm×30cm×5cm的車轍板在60℃條件下進(jìn)行車轍試驗(yàn)，其動(dòng)穩(wěn)定度為7710（次/mm），總變形量為1.168mm。

（2）低溫抗裂性

在最佳油石比下成型30cm×30cm×5cm的車轍板，并切成250mm×30mm×35mm的小梁試件，進(jìn)行低溫小梁彎曲試驗(yàn)，其抗彎拉強(qiáng)度為8.08MPa，最大彎拉應(yīng)變?yōu)?677（με）。

（3）水穩(wěn)定性

在最佳油石比下，成型標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件，進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)及凍融劈裂試驗(yàn)，殘留穩(wěn)定度為85.2%，凍融劈裂強(qiáng)度比為84.6%。

（4）融雪性能評價(jià)

采用電導(dǎo)率試驗(yàn)評價(jià)自融雪瀝青混合料的融雪性能，在水質(zhì)分析中，水的電導(dǎo)率與其中所含有的有機(jī)酸、堿及鹽量有一定關(guān)系[1]。當(dāng)它們的含有量比較低時(shí)，電導(dǎo)率隨著水中的氯離子濃度的增加而增加，根據(jù)溶液電導(dǎo)率值就能間接推測水中氯離子的濃度，由此可評價(jià)融雪效果。本次試驗(yàn)采用電導(dǎo)法測定水的鹽分濃度，所用儀器為DDS-11D電導(dǎo)率儀。本文所測電導(dǎo)率都是溶液在25℃時(shí)的電導(dǎo)率。

成型標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件，將試件浸泡在5000ml的燒杯中，每個(gè)燒杯盛有2500ml水，測定溶液隨時(shí)間變化的電導(dǎo)率，并與普通的馬歇爾試件作對比[2-4]，試驗(yàn)結(jié)果見下圖2。

3 自融雪瀝青混凝土橋面鋪裝施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 混合料的生產(chǎn)

根據(jù)試驗(yàn)，自融雪瀝青混合料的制備流程如下：原材料的準(zhǔn)備、石料用量的計(jì)算、加熱、加纖維干拌、瀝青噴射、加融雪劑、濕拌、出料。在生產(chǎn)流程中要保證以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：

（1）各種熱礦料按設(shè)定的重量投放至攪拌倉。

（2）在熱料進(jìn)料結(jié)束后，把設(shè)定重量的聚酯纖維投入攪拌倉。

（3）將礦料和聚酯纖維干拌6～8s。

（4）加入瀝青后拌合2～4s。

（5）濕拌時(shí)間45～55s。

（6）自融雪瀝青混合料出料溫度控制為：>170℃。

（7）自融雪瀝青混合料廢棄溫度控制：>195℃。

3.2 混合料運(yùn)輸

需保證足夠數(shù)量的運(yùn)輸車輛，并在車廂底板和側(cè)板均勻涂抹一層隔離劑，隔離劑一般采用油水混合物，并且擦凈積存的余液，建議在運(yùn)輸車上包裹雙層帆布或棉被保溫，防止熱量散失，拌合好的自融雪瀝青混合料必須及時(shí)地運(yùn)至攤鋪現(xiàn)場，以保證攤鋪質(zhì)量。

3.3 混合料的攤鋪

為保證攤鋪的連續(xù)性，攤鋪機(jī)前必須有5輛以上的運(yùn)輸車等候才能進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，禁止出現(xiàn)攤鋪機(jī)等候運(yùn)料車的情況。攤鋪時(shí)單幅一次成型。瀝青混合料的松浦系數(shù)應(yīng)根據(jù)混合料類型由試鋪試壓確定。本試驗(yàn)段松鋪系數(shù)取1.15，攤鋪過程中應(yīng)隨時(shí)檢查攤鋪層厚度及路拱、橫坡，由使用混合料總量與面積校驗(yàn)平均厚度?；旌狭系臄備?、碾壓要一次成型，在盡可能高的溫度下進(jìn)行，所有施工工序必須在混合料溫度降至100℃以前全部結(jié)束。攤鋪溫度是指螺旋布料器附近瀝青混合料的溫度，必須嚴(yán)格控制攤鋪質(zhì)量。

3.4 混合料的碾壓

使用雙鋼輪壓路機(jī)和輪胎壓路機(jī)并列成梯隊(duì)的方式碾壓，按初壓、復(fù)壓和終壓（包括成型）三個(gè)階段進(jìn)行。

施工過程溫度控制：

（1）混合料到達(dá)現(xiàn)場的溫度控制在170℃以上。

（2）攤鋪溫度：165～170℃。

（3）初壓溫度：不低于160℃。

（4）終壓：因氣候原因，終壓結(jié)束時(shí)表面溫度不低于

110℃。

在對自融雪瀝青混合料進(jìn)行攤鋪以后，要用鋼輪壓路機(jī)及時(shí)進(jìn)行初壓，并緊跟膠輪壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓，終壓仍采用鋼輪壓路機(jī)。施工時(shí)壓實(shí)度管理標(biāo)準(zhǔn)要比通常的混合料高2%。

4 結(jié)束語

文章通過室內(nèi)試驗(yàn)，首先選用了適合自融雪瀝青混合料的原材料并進(jìn)行了性能驗(yàn)證，接著按照路面和融雪除冰的要求，選用了合適的混合料級配類型以馬歇爾方法進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)，通過高低溫和水穩(wěn)定性試驗(yàn)驗(yàn)證表明所設(shè)計(jì)的配合比具有優(yōu)良的性能。文章最后按照設(shè)計(jì)的配合比對自融雪瀝青混合料用于橋面鋪裝層中的施工工藝進(jìn)行了詳細(xì)說明，并對施工中的關(guān)鍵點(diǎn)質(zhì)量控制也進(jìn)行了相應(yīng)說明，可為同類工程的施工提供一定的技術(shù)指導(dǎo)。

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