瀝青高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)料應(yīng)用與高模量瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)探討

【摘 要】對(duì)AC類瀝青混凝土添加瀝青高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)料，提高瀝青混凝土力學(xué)性能，減少瀝青路面車轍，對(duì)配合比設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】AC瀝青混凝土 路面 車轍 配合比設(shè)計(jì)

1、前言

江蘇地區(qū)為夏炎熱冬冷1-3區(qū)，最熱月平均最高氣溫>30℃， 年極端最低氣溫處于-21.5—-9.0℃之間，雨量較多， AC類瀝青混凝土是最為常見和最為合適的瀝青路面結(jié)構(gòu)類型。AC類瀝青混凝土具有瀝青用量低，水穩(wěn)定性好，滲水小，抗老化性能好，施工簡(jiǎn)便，成本適中的巨大優(yōu)勢(shì)。但是也正是因?yàn)槠渥陨淼慕Y(jié)構(gòu)類型，存在難以避免的缺點(diǎn)，那就是抗車轍性能差，難以滿足重載交通的時(shí)代需求。針對(duì)這個(gè)問題，在宜興104國(guó)道梅園段改建工程中在宜興市范圍內(nèi)首次使用了一種新型抗車撤劑，ZQ-1高強(qiáng)度（模量）結(jié)構(gòu)瀝青直投料，加入到瀝青混凝土生產(chǎn)中，能夠在提高一定施工成本的基礎(chǔ)上，大幅度提高AC類瀝青混凝土的抗車轍性能和高溫工作性能。

2、車轍產(chǎn)生的原因與抗車轍劑作用機(jī)理

2.1 車轍類型和產(chǎn)生的原因

2.1.1 由于路面磨損，集料顆粒逐漸脫落產(chǎn)生的磨耗型車轍（主要產(chǎn)生在瀝青上面層）。

2.1.2由于路面及以下結(jié)構(gòu)層永久變形產(chǎn)生結(jié)構(gòu)型車轍（主要產(chǎn)生在AC瀝青結(jié)構(gòu)層）。

2.1.3 由于混合料失穩(wěn)橫側(cè)向蠕變位移形成的失穩(wěn)型車轍（主要產(chǎn)生在AC瀝青結(jié)構(gòu)層）。

2.1.4 由于碾壓不足，開放交通后被車輛壓密而形成的壓密型車轍。

2.2 車轍產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)部位

車轍主要產(chǎn)生在輪跡帶上，紅燈區(qū)、十字路口由于車輛急剎，尤其嚴(yán)重。在通過對(duì)部分路面取芯研究，發(fā)現(xiàn)在鋪有SMA面層的路面，車轍變形主要產(chǎn)生在AC結(jié)構(gòu)層上，所以加強(qiáng)AC類結(jié)構(gòu)層的抗車撤性能是尤為必要的。

2.3 抗車轍劑成分及作用機(jī)理

2.3.1 抗車轍劑成分

本次采用的抗車撤劑為江蘇寶利瀝青公司生產(chǎn)的ZQ-1高強(qiáng)度（模量）結(jié)構(gòu)瀝青直投料，主要成分為聚合物與樹脂類物質(zhì)，抗車轍劑主要用于防止結(jié)構(gòu)型車轍的產(chǎn)生。

2.3.2 抗車轍劑作用機(jī)理

2.3.2.1 集料增粘作用：高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)料首先和集料干拌，部分熱熔于集料表面，對(duì)集料改性，增加集料粘結(jié)性能。

2.3.2.2 改性瀝青作用：高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)料在和瀝青拌和及運(yùn)輸過程中，部分溶解或溶脹于瀝青中，形成膠結(jié)作用，從而提高瀝青軟化點(diǎn)、增加粘度。

2.3.2.3 纖維加筋作用：高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)料聚合物形成的微結(jié)晶區(qū)具有相當(dāng)?shù)膭哦?，在拌和過程中拉絲成塑料纖維，在集料骨架內(nèi)搭橋交聯(lián)而形成纖維加筋作用。

2.3.2.4 變形恢復(fù)作用：高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)料彈性成分在較高溫度時(shí)具有使路面的變形部分彈性恢復(fù)的功能，因而降低了成型瀝青路面的永久變形。

3、使用常規(guī)AC類配合比設(shè)計(jì)方法進(jìn)行高模量配合比設(shè)計(jì)的思路

AC類瀝青混凝土摻加抗車轍劑后，達(dá)到或接近高模量瀝青混凝土的路面性能，高模量瀝青混合料（EME）起源于法國(guó)，以其優(yōu)越的高溫穩(wěn)定性、良好的抗疲勞性能，特別是較高的性價(jià)比，在法國(guó)得到廣泛的應(yīng)用。高模量瀝青混凝土有專門的設(shè)計(jì)方法和儀器，和我國(guó)的常規(guī)AC類瀝青混凝土設(shè)計(jì)方法是不一樣的。高模量瀝青混凝土設(shè)計(jì)方法十分注重原材料的力學(xué)質(zhì)量包括集料和瀝青，給定瀝青混合料一個(gè)空隙率范圍后，其他注重的全是力學(xué)類性能指標(biāo)，對(duì)于間隙率和飽和度是沒有具體要求的。所以在沒有高模量瀝青混合料試驗(yàn)儀器的條件下，我們不可能進(jìn)行完全的高模量瀝青混凝土的設(shè)計(jì)；只能借鑒高模量瀝青混凝土的部分設(shè)計(jì)參數(shù)，按照常規(guī)AC類瀝青混凝土設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)，而用高模量瀝青混凝土的豐度系數(shù)校核瀝青油石比。

3.1 計(jì)算最佳瀝青用量

以本次瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)為例，抗車轍劑相對(duì)密度為0.92，軟化點(diǎn)為160℃，與熱骨料拌和時(shí)融化，具有和瀝青相似的物理性能，在形成瀝青混凝土后，在瀝青混凝土空隙中，和瀝青一起受熱膨脹，體積增大；遇冷收縮，體積縮小，按照AC瀝青混凝土的設(shè)計(jì)思路應(yīng)該把抗車轍劑看做與瀝青同樣的地位對(duì)待。

抗車轍劑不需改變集料級(jí)配，廠方的說明摻加量為集料質(zhì)量部分的0.4-0.5%，最佳瀝青用量可增加0.2-0.3%。

3.1.1 抗車轍劑參與計(jì)算最大理論相對(duì)密度中

由于其密度和瀝青相近，在實(shí)測(cè)或計(jì)算瀝青混凝土最大理論相對(duì)密度時(shí)，理論相對(duì)密度均有下降，在本次的生產(chǎn)配合比計(jì)算書中，根據(jù)添加抗車轍劑用量占熱骨料比例的0.45%計(jì)算，以下表一為理論相對(duì)密度計(jì)算數(shù)據(jù)。

表一

油石比（%）3.54.04.55.05.5

最大理論相對(duì)密度

（參與計(jì)算）2.5712.5522.5332.5152.497

最大理論相對(duì)密度

（不參與計(jì)算）2.5912.5712.5522.5342.515

兩者相差0.0200.0190.0190.0190.018

3.1.2 抗車轍劑參與到粒料間隙率計(jì)算參數(shù)中。

以油石比4.5%為例，抗車轍劑參與到粒料間隙率計(jì)算參數(shù)中的數(shù)據(jù)。見表二和表三，油石比4.5%摻加0.45%抗車轍劑和油石比5.03%的空隙率、粒料間隙率、飽和度計(jì)算指標(biāo)是相同的。

或受拉構(gòu)件的加固。因此，施工時(shí)，要徹底清理干凈加固結(jié)構(gòu)表面，選擇合適的膠粘劑，嚴(yán)格按照施工工藝進(jìn)行施工。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁檢測(cè)是一項(xiàng)復(fù)雜而細(xì)致的工作，不僅要求工作人員有豐富的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，而且同時(shí)需要堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)作為指導(dǎo)。只有把理論和實(shí)際充分結(jié)合起來，再加上指揮者與各試驗(yàn)人員之間的默契配合，才能做好檢測(cè)工作并取得滿意的數(shù)據(jù)，也只有這樣才有可能做出準(zhǔn)確的評(píng)估。

參考文獻(xiàn)：

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