改性瀝青和木質(zhì)素纖維對(duì)提高瀝青混凝土路面使用壽命的分析與探究

焦凌峰

(貴州貴安建設(shè)投資有限公司，貴州貴安新區(qū)550031)

改性瀝青和木質(zhì)素纖維對(duì)提高瀝青混凝土路面使用壽命的分析與探究

焦凌峰

(貴州貴安建設(shè)投資有限公司，貴州貴安新區(qū)550031)

結(jié)合貴州省貴安新區(qū)市政道路百馬路建設(shè)實(shí)例，對(duì)提高瀝青混凝土路面使用壽命，從瀝青混凝土材料選用角度進(jìn)行了分析和探討。

瀝青混凝土;改性瀝青;木質(zhì)素纖維

1 工程背景及概況

貴州省貴安新區(qū)是國(guó)家第八個(gè)國(guó)家級(jí)新區(qū)，是黔中經(jīng)濟(jì)區(qū)核心地帶，將建設(shè)成為經(jīng)濟(jì)繁榮、社會(huì)文明、環(huán)境優(yōu)美的西部地區(qū)重要的增長(zhǎng)極，內(nèi)陸開(kāi)放型經(jīng)濟(jì)新高地和生態(tài)文明示范區(qū)。

貴安新區(qū)百馬路路面工程總施工長(zhǎng)度為27.6 km，為八車道市政道路，是貴安新區(qū)核心區(qū)的南北向交通干道，工程沿線地帶是貴安新區(qū)建設(shè)用地最為集中的區(qū)域，設(shè)計(jì)行車速度為80 km/h，本工程主線瀝青路面結(jié)構(gòu)采用5 cm厚瀝青瑪蹄脂瀝青混凝土上面層+5 cm厚中粒式瀝青混凝土中面層+7 cm厚粗粒式瀝青混凝土下面層。

2 材料的有效選取

瀝青混合料所用碎石主要起骨架作用，其母材強(qiáng)度決定瀝青混凝土的承載能力，貴安新區(qū)為典型的喀斯特地貌，巖石大多為石灰?guī)r，從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，中、下面層瀝青混合料所用粗細(xì)集料均為當(dāng)?shù)厥規(guī)r軋制，其強(qiáng)度能滿足瀝青混凝土用碎石強(qiáng)度要求。本工程路面表面層為瀝青瑪蹄脂混凝土，表面層的主要功能為抗滑與耐磨，因此面層所用石料為清鎮(zhèn)所產(chǎn)玄武巖，瀝青瑪蹄脂混凝土具有很好的高溫穩(wěn)定性與低溫抗裂性，由于其“三多一少”(粗集料多、礦粉多、瀝青多、細(xì)集料少)的組成特性，為避免其高溫泛油，需在其中加入一定摻量的纖維穩(wěn)定劑，工程瀝青混合料所用碎石均為當(dāng)?shù)亟ú?，因此瀝青混凝土路面使用壽命的差異性主要體現(xiàn)在所選瀝青及纖維穩(wěn)定劑上。

3 瀝青對(duì)路面使用壽命的影響

本工程瀝青均選用殼牌公司生產(chǎn)的基質(zhì)瀝青和改性瀝青，與國(guó)產(chǎn)瀝青相比，殼牌進(jìn)口瀝青其蠟含量更低，在瀝青混合料中，瀝青的主要作用是填充與膠結(jié)，瀝青與礦粉及部分細(xì)集料組成瀝青膠漿分布于礦料間隙中，可有效防止水、氣、光侵入混合料內(nèi)部，減慢其老化，延長(zhǎng)使用壽命，而蠟的存在，使瀝青與礦料的親和力變小，影響瀝青的粘結(jié)力，路面容易出現(xiàn)微裂紋，此外，蠟還會(huì)影響混合料的高溫穩(wěn)定性與低溫抗裂性，因此瀝青混凝土路面應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制瀝青蠟含量。目前由于原油及提煉工藝原因，國(guó)產(chǎn)瀝青的蠟含量遠(yuǎn)高于進(jìn)口瀝青。

改性瀝青是在基質(zhì)瀝青的基礎(chǔ)上，根據(jù)一定的比例在其中加入改性劑SBS，通過(guò)剪切攪拌等方法使SBS均勻地放散在瀝青中，同時(shí)加入一定比例的穩(wěn)定劑，形成SBS共混材料，改性后的瀝青能夠抵抗高溫、高壓的作用，增強(qiáng)其耐久性，延長(zhǎng)路面使用壽命，選用改性瀝青的混合料與選用基質(zhì)瀝青混合料相比，其在承載能力、高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)性方面有著較大的優(yōu)勢(shì)，表1為項(xiàng)目試驗(yàn)室就AC－20C瀝青混合料選用基質(zhì)與改性瀝青試驗(yàn)對(duì)比。

表1

改性瀝青因其較高的粘度能提高與集料的粘附性等級(jí)，本工程使用石料為當(dāng)?shù)剀堉?，與基質(zhì)瀝青的粘附性通過(guò)項(xiàng)目部試驗(yàn)室粘附性試驗(yàn)達(dá)到三級(jí)，采用改性瀝青則可達(dá)到四級(jí)，當(dāng)瀝青與礦料的粘附性較差時(shí)，在行車荷載及雨水侵蝕下，集料表面瀝青膜易脫落，瀝青粘結(jié)力減低，路面容易出現(xiàn)水損，出現(xiàn)路面集料脫落的病害，降低其使用壽命，因此本工程中面層即采用進(jìn)口改性瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層。

4 纖維穩(wěn)定劑對(duì)路面使用壽命的影響

本工程上面層采用SBS瀝青瑪蹄脂混凝土(SMA)，瀝青瑪蹄脂混凝土是由高含量粗集料、高含量礦粉，較大瀝青用量，低含量中間粒徑顆粒組成的骨架密實(shí)瀝青混合料，因?yàn)闉r青含量較高，需在混合料中摻入一定比例的纖維穩(wěn)定劑，在SMA混合料中，纖維、瀝青結(jié)合料與礦粉形成瑪蹄脂膠漿，填充在骨料間隙中，具有以下作用:吸附、吸收瀝青的作用，分散作用、穩(wěn)定作用、增粘作用，因此其品質(zhì)好壞直接影響面層的使用性能與壽命。

在SMA瀝青混合料中摻加的纖維穩(wěn)定劑宜選用木質(zhì)素纖維、礦物纖維等，本工程選用德國(guó)進(jìn)口CFF顆粒狀木質(zhì)素纖維，該纖維由木材造的紙漿裹覆瀝青采用特殊成型工藝制成，具有吸油能力強(qiáng)，運(yùn)輸、存儲(chǔ)、添加方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于纖維之間靠瀝青粘結(jié)壓擠而成，可以克服傳統(tǒng)顆粒狀纖維不易分散的缺點(diǎn)，表2為國(guó)產(chǎn)容歐顆粒狀纖維與德國(guó)CFF顆粒狀纖維的材料性能比對(duì)。

表2

結(jié)果評(píng)價(jià):從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，德國(guó)CFF顆粒狀纖維滿足規(guī)范對(duì)纖維的技術(shù)要求。

木質(zhì)素纖維能夠吸附及吸收瀝青，從而使SMA瀝青混合料瀝青用量增加，瀝青膜變厚，提高混合料的耐久性，延長(zhǎng)路面使用壽命，木質(zhì)素纖維均勻分散在SMA瀝青瑪蹄脂中，其纖維狀的存在可以增加瀝青與礦料的粘附性，增強(qiáng)集料之間的粘結(jié)力，提高瀝青層的承載能力及高溫抗車轍能力，項(xiàng)目部試驗(yàn)室分別從瀝青混合料析漏試驗(yàn)與高溫車轍試驗(yàn)驗(yàn)證在同一最佳纖維摻量(3.5%)、同等試驗(yàn)條件下兩種纖維的對(duì)比。

0.1動(dòng)穩(wěn)定度/(次/mm)8 2506 300≥3 000國(guó)產(chǎn)容歐技術(shù)指標(biāo)SMA混合料析漏損失/%0.080.23≤德國(guó)CFF

結(jié)果評(píng)價(jià):從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，德國(guó)CFF顆粒狀纖維在同一摻量，同等試驗(yàn)條件下，其吸油能力更強(qiáng)，路面出現(xiàn)油斑的幾率更小，摻加CFF木質(zhì)素纖維的SMA瀝青瑪蹄脂路面高溫穩(wěn)定性越好，其抗車轍能力更強(qiáng)，耐久性越好。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，貴安新區(qū)路面中、上面層采用改性瀝青以及上面層采用進(jìn)口顆粒狀木質(zhì)素纖維，從材質(zhì)上保證了瀝青路面的使用性能，工程完工后取得了良好的使用效果，完工至今無(wú)病害。

［1］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F40－2004)［S］.

［2］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D50－2006)［S］.

［3］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).瀝青路面用木質(zhì)素纖維(JT/T 535－2004)［S］.

U416.217

C

1008－3383(2017)04－0075－02

2016－12－28

焦凌峰(1974－)，男，貴州納雍人，高級(jí)工程師，主要從事建設(shè)項(xiàng)目管理工作。