青川新型巖改性瀝青SMA—13在京臺(tái)高速山東段路面施工中的應(yīng)用

董玉歡

摘要：本文通過青川新型巖改性瀝青SMA-13在京臺(tái)高速山東段施工中的應(yīng)用，敘述了SMA—13（瀝青瑪蹄脂碎石混合料）的特性、材料的選用、配合比、混合料拌合、運(yùn)輸、攤鋪、碾壓等施工工藝，以及在施工中如何控制質(zhì)量等事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：SMA—13；混合料；施工；控制

一、概述

（一）項(xiàng)目背景。京臺(tái)高速公路山東段是國(guó)道主干線北京至福州高速公路的一段，也是山東省“五縱四橫一環(huán)”綜合交通網(wǎng)中的“一縱”，起自魯冀交界處的主線收費(fèi)站，終點(diǎn)為魯蘇交界處的主線收費(fèi)站。本路的開通，為國(guó)家的南北方向交通提供了一條主要的快速通道，促進(jìn)了華北、華東地區(qū)經(jīng)濟(jì)的交流與發(fā)展，對(duì)推動(dòng)山東省經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了重要的促進(jìn)作用。

京臺(tái)高速公路濟(jì)南段于2000 年12 月建成通車，隨著京臺(tái)高速公路及京滬高速公路在山東段的全線貫通及與江蘇段高速公路的聯(lián)網(wǎng)，客貨車流量迅猛增加，車輛超載嚴(yán)重，路面出現(xiàn)瀝青老化、車轍、擁包、泛油、縱裂、橫裂、唧泥、沉陷、坑槽、網(wǎng)裂等病害現(xiàn)象。影響了高速公路功能的正常發(fā)揮，降低了道路的通行能力，只有進(jìn)行維修才能滿足不斷增長(zhǎng)的交通量的需求。

（二）青川新型巖瀝青簡(jiǎn)介。新型巖瀝青改性瀝青采用海瑞集團(tuán)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型加工技術(shù)，其獨(dú)特的加工工藝能夠?qū)⒑撩准?jí)的顆粒狀改性劑加工至微米級(jí)，增加反應(yīng)面積，使改性劑和瀝青達(dá)到均勻混合不離析的效果，從而提高改性瀝青的性能，改進(jìn)改性瀝青的生產(chǎn)、施工和應(yīng)用效果。新型巖瀝青改性瀝青混合料具有高溫穩(wěn)定性好、抗水損害能力強(qiáng)、抗老化、抗疲勞等特點(diǎn)，可進(jìn)一步改善瀝青路面的使用性能。

（三）SMA-13混合料的特性。SMA-13混合料路面是一種新型的路面，具有如下特性：（1）造價(jià)高，對(duì)路基與路面的施工質(zhì)量要求較高；（2）改性劑必須完全分散在瀝青中，才能充分發(fā)揮其效能：（3）改性瀝青及SMA混合料具有粗集料多，礦粉多，改性瀝青結(jié)合料多，細(xì)集料少，摻纖維穩(wěn)定劑，材料要求高的特點(diǎn)，特別是對(duì)粗集料的堅(jiān)韌性、顆粒形狀和棱角性的要求很高；（4）只有在高溫狀態(tài)下碾壓才能達(dá)到密實(shí)效果，且不產(chǎn)生推擁，這是SMA的一個(gè)重要特征；（5）改性瀝青及SMA混合料致冷后非常堅(jiān)硬，強(qiáng)度高。

（四）瀝青路面的功能特性。SMA-13混合料路面具有以下功能特性：（1）高溫穩(wěn)定性。（2）低溫性能。（3）水穩(wěn)定性。（4）抗滑性。

二、青川新型巖改性瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)

（一）瀝青。配合比采用的瀝青為山東高速建設(shè)材料有限公司生產(chǎn)的青川新型巖改性瀝青，檢查的結(jié)果為：

技術(shù)指標(biāo)為：針入度（25 ℃，5s，100g）35～50，135℃運(yùn)動(dòng)粘度≯3 Pa·s，軟化點(diǎn)R&B≥52 ℃，閃點(diǎn)≮260℃，溶解度 ≮98%。實(shí)測(cè)瀝青技術(shù)指標(biāo)：針入度（25 ℃，5s，100g，0.1mm）41，135℃運(yùn)動(dòng)粘度2.4 Pa·s，軟化點(diǎn)TR&B為60.5 ℃，閃點(diǎn)318℃，溶解度98.6%。

（二）粗細(xì)集料。上面層SMA-13瀝青混凝土，配合比設(shè)計(jì)采用粗集料為昌樂江北建材有限公司生產(chǎn)的10～15mm、章丘普集鎮(zhèn)玉巖石料廠生產(chǎn)5～10mm玄武巖；細(xì)集料為章丘普集鎮(zhèn)玉巖石料廠生產(chǎn)的0～3mm玄武巖。對(duì)于粗集料，其基本特點(diǎn)為石質(zhì)堅(jiān)硬、耐磨、潔凈，不含風(fēng)化巖粒，形狀接近立方體的優(yōu)質(zhì)石料（不能采用非堅(jiān)硬石料，如石灰?guī)r），粒徑大于4.75mm。針片狀顆粒含量不大于15%。針對(duì)采用硅質(zhì)石英砂巖的，由于石質(zhì)堅(jiān)硬，紋理紊亂，破碎集料的幾何形狀較差，針片狀顆粒含量波動(dòng)較大，石料表面粉塵較多，與瀝青的黏附性較差。對(duì)于細(xì)集料，顆粒級(jí)配較好，潔凈干燥，小于0.075mm的含量為0.43%，與瀝青的黏附性較差。采取了控制其細(xì)度摸數(shù)為2.0～2.3的措施，在滿足混合料級(jí)配的前提下，達(dá)到有效減少其用量的目的。

（三）填料。配合比采用的填料是濟(jì)南乾森貿(mào)易有限公司生產(chǎn)的礦粉，要求礦粉始終保持干燥不起團(tuán)，能自由地從礦粉倉(cāng)中流出，不得使用回收礦粉，為減少粉塵的排出量，在軋制石屑及碎石時(shí)，應(yīng)盡量采用潔凈的塊石料加工。當(dāng)使用消石灰粉和水泥改善瀝青結(jié)合料與集料的粘附性時(shí)，其用量不宜超過礦料總質(zhì)量的2%。

三、青川新型巖改性瀝青混凝土室內(nèi)評(píng)價(jià)結(jié)果

（一）級(jí)配選定。生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)級(jí)配，礦料比例為11～15mn碎石：5～11mm碎石：3～5mm碎石：0～3mm石屑：礦粉=33：42：0：14.5：10.5。

（二）最佳油石比確定。在根據(jù)目標(biāo)配比的最佳瀝青含量，采用理論計(jì)算并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際預(yù)估合適的瀝青用量，利用拌和機(jī)按正常生產(chǎn)方式拌料、取樣，取樣進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，根據(jù)馬歇爾設(shè)計(jì)結(jié)果和設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，采用理論分析再進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)級(jí)配。用該優(yōu)化的級(jí)配進(jìn)行試驗(yàn)段鋪筑，進(jìn)行相應(yīng)的體積指標(biāo)和性能驗(yàn)證，確定最終的級(jí)配和最佳瀝青含量。

檢查指標(biāo)如下：穩(wěn)定度要求值為大于6KN，實(shí)測(cè)值為10.82KN，滿足；流值要求值為2—5mm，實(shí)測(cè)值為2.83mm，滿足；孔隙率要求值為3.0—4.5%，實(shí)測(cè)值為3.4%，滿足；礦料間隙率要求值為大于17%，實(shí)測(cè)值為17.1%，滿足；瀝青飽和度要求值為75—85%，實(shí)測(cè)值為79.8%；謝倫堡瀝青析漏試驗(yàn)的結(jié)合料損失要求值為小于0.1%，實(shí)測(cè)值為0.03%，滿足；肯塔堡飛散試驗(yàn)的混合料損失或浸水飛散試驗(yàn)要求值為小于15%，實(shí)測(cè)值為4.4%，滿足。由此可見SMA-13新型青川巖瀝青混合料馬歇爾技術(shù)指標(biāo)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中“SMA混合料馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求”的要求。

（三）車轍試驗(yàn)。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）對(duì)青川巖瀝青改性瀝青混凝土進(jìn)行車轍動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)。試驗(yàn)中采用3個(gè)試件，求其平均值為動(dòng)穩(wěn)定為4613次/mm。

（四）凍融劈裂試驗(yàn)。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）對(duì)新型巖瀝青改性瀝青混凝土進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)。試驗(yàn)中采用8個(gè)試塊，凍融組的四個(gè)試塊的劈裂抗拉強(qiáng)度均值為0.905，非凍融組的四個(gè)試塊的劈裂抗拉強(qiáng)度均值為0.9775，凍融劈裂強(qiáng)度比為92.4%。

（五）青川新型巖瀝青改性瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)結(jié)論。青川新型巖瀝青改性瀝青混凝土，馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)符合JTG F40-2004SMA混合料馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求及設(shè)計(jì)要求；瀝青混凝土水穩(wěn)定性符合JTG F40-2004改性瀝青SMA混合料水穩(wěn)定性檢驗(yàn)技術(shù)要求；瀝青混凝土車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度符合JTG F40-2004改性瀝青SMA混合料車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)要求。

四、結(jié)論

2014年8月29日，在京臺(tái)高速泰安至濟(jì)南方向K447+810-K448+110超+行1車道鋪設(shè)了長(zhǎng)度為300m的青川新型巖瀝青改性瀝青混合料試驗(yàn)路，該路段縱坡大于2%。

SMA-13青川新型巖瀝青改性瀝青混合料試驗(yàn)路段，經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，熱拌瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)符合JTG F40-2004 SMA混合料馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求；熱拌瀝青混合料水穩(wěn)定性符合JTG F40-2004改性瀝青混合料水穩(wěn)定性檢驗(yàn)技術(shù)要求；熱拌瀝青混合料車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度符合JTG F40-2004改性瀝青混合料SMA車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)要求及設(shè)計(jì)文件技術(shù)要求；熱拌瀝青混合料礦料級(jí)配、瀝青含量滿足JTG F40-2004熱拌瀝青混合料的質(zhì)量要求；瀝青路面芯樣厚度、壓實(shí)度和滲水系數(shù)滿足JTG F40-2004公路熱拌瀝青混合料路面施工過程中工程質(zhì)量的控制標(biāo)準(zhǔn)的要求，構(gòu)造深度、平整度滿足設(shè)計(jì)文件要求。

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