硅藻精土改性瀝青混凝土技術(shù)在農(nóng)路改造中的應(yīng)用

【摘要】硅藻精土改性瀝青混凝土，是一種新型的改性混合料，國(guó)內(nèi)外的許多專家學(xué)者對(duì)其都做了大量的研究，通過(guò)應(yīng)用取得了顯著的效果。目前就我國(guó)從我國(guó)應(yīng)用情況來(lái)看，對(duì)硅藻精土的應(yīng)用時(shí)間尚短，在這樣的條件下要想充分了解硅藻精土改性瀝青混合料的相關(guān)路用性能應(yīng)對(duì)其通過(guò)試驗(yàn)、應(yīng)用后分析得到其路用性能。本文就將主要以硅藻精土改性瀝青混合料在農(nóng)路改造中的應(yīng)用施工為切入點(diǎn)，對(duì)其性能指標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)要的比較和分析。

【關(guān)鍵詞】硅藻精土；瀝青混合料；應(yīng)用

引言

硅藻土主要是由硅藻遺骸和軟泥固結(jié)形成的沉積礦，經(jīng)過(guò)選礦，除去與硅藻土共生的粘土、石英砂等雜物之后，將硅藻聚集純度達(dá)92%以上的硅藻土稱作硅藻精土。大量的實(shí)踐研究表明，在瀝青混凝土中添加硅藻精土材料后，改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性得到了大大的提高，提高了瀝青路面的高溫抗車轍能力。這是由于硅藻精土表面較為粗糙具有耐酸堿、耐磨以及抗滑等多種特點(diǎn)且在性能上比較穩(wěn)定，獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)和活性成分能夠在很大程度上改善瀝青混合料的使用效果。

一.項(xiàng)目應(yīng)用的背景

近幾年，江蘇省正處于十二五規(guī)劃期間，全省農(nóng)村公路提檔升級(jí)工作已全面展開。高淳四園至港口公路改造工程就是列入十二五期間農(nóng)村公路提檔升級(jí)中的其中一條道路。近年來(lái)，隨著全球氣候的變暖，該地區(qū)氣候夏季連續(xù)氣溫在37攝氏度以上（地表溫度50多攝氏度）的天數(shù)已達(dá)24天之多，而目前農(nóng)村公路瀝青路面設(shè)計(jì)中瀝青原材料選擇基本為普通AH-70石油瀝青，普通AH-70石油瀝青A級(jí)規(guī)范要求的軟化點(diǎn)大于46℃，所以存在瀝青軟化點(diǎn)偏低，瀝青路面高溫穩(wěn)定性差，在夏季高溫時(shí)易產(chǎn)生車轍、擁抱等早期病害。結(jié)合上述情況，取得業(yè)主單位同意后，在四園至港口公路改造工程中的K2+100～K3+100段進(jìn)行了硅藻精土改性瀝青試驗(yàn)段施工。

二、硅藻精土瀝青混凝土路面新技術(shù)可行性分析

1、理論可行性分析 硅藻精土是由硅藻的壁殼組成的，壁殼上有多級(jí)、大量、有序排列的微孔。這種獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu)，賦予它許多優(yōu)良的性能：孔隙率高、比表面積大、比重小、吸附性強(qiáng)、耐磨、耐酸、熱導(dǎo)性低等。瀝青混合料強(qiáng)度來(lái)源于粘結(jié)力和內(nèi)摩阻力，是由瀝青結(jié)合料和礦料兩種材料提供的。硅藻精土改性瀝青混合料是通過(guò)在混合料拌和時(shí)添加硅藻精土，通過(guò)試驗(yàn)研究表明，硅藻精土改性瀝青混合料在不改變?yōu)r青分子結(jié)構(gòu)及礦物級(jí)配的情況下，提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，明顯的改善其路用性能，從而表明該新技術(shù)在理論上可行。

2、操作可行性分析 硅藻精土改性瀝青混合料路面施工與普通瀝青混合料相比，不需要添加任何專用設(shè)備，配合比設(shè)計(jì)方法與普通瀝青混凝土相同，通過(guò)試驗(yàn)確定硅藻精土的最佳摻量，然后按照最佳摻量等量替代礦粉，硅藻精土改性瀝青混合料的拌和中，硅藻精土的添加采用礦粉添加筒與礦粉分開依次添加，并適當(dāng)增加混合料的拌和時(shí)間。硅藻精土瀝青混合料的運(yùn)輸、攤鋪、碾壓及質(zhì)量控制與驗(yàn)收與普通瀝青混凝土施工均相同。

3、經(jīng)濟(jì)性可行性分析 硅藻精土摻量范圍易為瀝青用量的6%～16%，硅藻精土改性瀝青混合料與普通瀝青混合料相比每噸成本增加約2.4%，而SBS改性瀝青混合料與普通瀝青混合料相比每噸成本增加約10.8%，使用硅藻精土改性瀝青混凝土，在保證路用性能得到明顯的改善的情況下，可節(jié)省造價(jià)，與普通瀝青混凝土相比，雖然施工成本略有增加，但路面的高溫抗車轍能力得到了明顯的提高，從而降低了小修保養(yǎng)費(fèi)用，延長(zhǎng)了大、中修周期。

4、發(fā)展可持續(xù)性分析

我國(guó)硅藻土資源豐富，目前我國(guó)已在全國(guó)14個(gè)省、市、自治區(qū)發(fā)現(xiàn)硅藻土礦70多處，已經(jīng)探明儲(chǔ)量4.06億噸，占世界探明儲(chǔ)量的19.11%，居世界第二位，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量超過(guò)20億噸，豐富的儲(chǔ)量，具備了可持續(xù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。

三、硅藻精土改性瀝青路面的施工技術(shù)

1、材料

1.1一般規(guī)定 硅藻精土改性瀝青混合料的原材料應(yīng)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)，其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）、《硅藻土及其試驗(yàn)方法》（JC/T 414）中的技術(shù)要求。

1.2硅藻精土 本項(xiàng)目中采用的硅藻精土為南京嘉慶公司提供的硅藻精土，質(zhì)量經(jīng)檢測(cè)符合要求并提供了出廠檢驗(yàn)證明，硅藻精土采用易融化的防潮塑料袋密封包裝，每袋質(zhì)量為5kg。質(zhì)量能滿足下表的技術(shù)指標(biāo)要求。

1.3填料 本項(xiàng)目使用的礦粉為江寧生產(chǎn)的石灰?guī)r石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，經(jīng)檢測(cè)其質(zhì)量應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中表4.10.1的質(zhì)量要求。

1.4粗、細(xì)集料 本項(xiàng)目使用的粗、細(xì)集料均為安徽貍橋礦生產(chǎn)的石灰?guī)r，經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中4.8和4.9相關(guān)規(guī)定。

1.5瀝青 該項(xiàng)目根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，瀝青選用的揚(yáng)子產(chǎn)的AH-70普通道路石油瀝青，經(jīng)檢測(cè)其質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中4.2相關(guān)規(guī)定。

2、配合比設(shè)計(jì)

2.1不摻加硅藻精土瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì) 根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中附錄B相關(guān)方法首先進(jìn)行不摻加硅藻精土瀝青混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)，通過(guò)目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)調(diào)整優(yōu)化礦料級(jí)配、確定最佳瀝青用量OAC。

2.2硅藻精土最佳摻量的確定 根據(jù)已有類似工程成功的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)采用硅藻精土摻量為瀝青用量的8%為起配點(diǎn)，采用2%間隔，擬定5種硅藻精土摻量，保持最佳瀝青用量、集料用量不變進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)檢測(cè)瀝青混合料各項(xiàng)體積指標(biāo)與物理力學(xué)指標(biāo)，最終確定硅藻精土摻量為瀝青用量的12%。

3、普通瀝青混合料與硅藻精土改性瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

3.1標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)下穩(wěn)定度對(duì)比結(jié)果

從穩(wěn)定度值對(duì)比來(lái)看，硅藻精土改性瀝青混合料穩(wěn)定度得到一定的提升。

3.2浸水條件下馬歇爾試驗(yàn)殘留穩(wěn)定度對(duì)比結(jié)果

通過(guò)測(cè)定殘留穩(wěn)定度，硅藻精土改性瀝青混合料殘留穩(wěn)定度得到一定的提升。

3.3車轍試驗(yàn)對(duì)比結(jié)果

通過(guò)車轍試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較，硅藻精土改性瀝青混合料抗車轍能力提高了近50%。

4、施工質(zhì)量管理及驗(yàn)收

4.1施工前的檢查

4.1.1工程開始前，必須對(duì)材料的存放場(chǎng)地、防雨和排水措施進(jìn)行確認(rèn)，不符合要求的材料不得進(jìn)場(chǎng)。進(jìn)場(chǎng)的各種材料的來(lái)源、品種、質(zhì)量應(yīng)與招標(biāo)、設(shè)計(jì)及提供的樣品一致，不符合要求的材料嚴(yán)禁使用。

4.1.2施工前應(yīng)對(duì)拌和機(jī)、攤鋪機(jī)、壓路機(jī)等各種施工機(jī)械和設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，對(duì)機(jī)械設(shè)備的配套情況、技術(shù)性能等進(jìn)行認(rèn)真檢查、標(biāo)定。

4.1.3正式開工前，應(yīng)完成各種原材料的試驗(yàn)結(jié)果以及據(jù)此進(jìn)行的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)和生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)。

4.2試驗(yàn)段的鋪筑

4.2.1在確定鋪筑硅藻土改性瀝青路面時(shí)，必須針對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂颉⒔煌ㄌ攸c(diǎn)和材料情況，鋪筑試驗(yàn)段，試驗(yàn)段的長(zhǎng)度通常宜為（200～300）m，驗(yàn)證配合比設(shè)計(jì)的硅藻精土摻量、瀝青用量、礦料級(jí)配，試驗(yàn)施工工藝等。4.2.2熱拌熱鋪瀝青混合料路面試驗(yàn)段鋪筑分試拌及試鋪兩個(gè)階段，應(yīng)包括下列試驗(yàn)內(nèi)容：a）檢驗(yàn)各種施工機(jī)械的類型、數(shù)量及組合方式是否匹配。b）通過(guò)試拌確定拌和機(jī)的操作工藝，考察計(jì)算機(jī)打印裝置的可信度。c）通過(guò)試鋪確定透層或封層的施工工藝和效果。d）通過(guò)試鋪確定瀝青路面攤鋪、壓實(shí)工藝及松鋪系數(shù)等。e）驗(yàn)證瀝青混合料生產(chǎn)配合比，提出生產(chǎn)用的標(biāo)準(zhǔn)配合比、硅藻精土摻量和最佳瀝青用量。f）檢測(cè)試驗(yàn)段各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

4.3施工過(guò)程中的質(zhì)量管理與檢查

4.3.1對(duì)各種原材料、混合料、施工質(zhì)量檢查的要求應(yīng)符合JTG F40-2004中11.4的規(guī)定。

4.3.2對(duì)于硅藻精土改性瀝青混合料路面，應(yīng)重視材料質(zhì)量、硅藻精土添加工藝控制管理。

4.4交工驗(yàn)收階段的工程質(zhì)量檢查與驗(yàn)收

硅藻精土改性瀝青混合料路面交工驗(yàn)收階段的工程質(zhì)量檢查與驗(yàn)收參照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中11.5條及《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 第一冊(cè) 土建工程》（JTG F80/1）執(zhí)行。

結(jié)束語(yǔ)

高淳區(qū)四園至港口K2+100～K3+100試驗(yàn)段，該處有一個(gè)小型的碼頭，交通量相對(duì)較大，經(jīng)過(guò)了近兩年的運(yùn)營(yíng)使用，經(jīng)歷了兩個(gè)夏季高溫季節(jié)后，目前路面狀況仍較好。通過(guò)應(yīng)用表明，普通瀝青混合料摻加硅藻精土后，其高溫穩(wěn)定性得到了大大提高，改善了水穩(wěn)定性，提高了瀝青混凝土路面的高溫抗車轍能力。在農(nóng)村公路提檔升級(jí)中，因受到等級(jí)、投資、設(shè)計(jì)等方面的原因，導(dǎo)致普通瀝青混凝土路面使用性能低于干線公路路面使用性能，通過(guò)向普通瀝青混合料中摻加硅藻精土后，使得路用性能得到顯著的改善，延長(zhǎng)了公路的使用壽命，降低了公路維護(hù)成本。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣玲.硅藻精土改性瀝青混合料在瀝青路面工程中的應(yīng)用研究[D].南京林業(yè)大學(xué)，2007.

[2]《硅藻精土改性瀝青混合料施工技術(shù)規(guī)范》DB32/T 2619-2014.