新型間斷半開級配抑制反射裂縫瀝青混合料碾壓工藝探討

張會會

（中國水利水電第十一工程局有限公司,河南 鄭州 450001）

新型間斷半開級配抑制反射裂縫瀝青混合料碾壓工藝探討

張會會

（中國水利水電第十一工程局有限公司,河南 鄭州 450001）

新型抑制反射裂縫GSOG瀝青混合料采用石灰石作為粗集料,摻入膠粉,并采用70號基質(zhì)瀝青替代原90號瀝青；由于材料組成的變化,其碾壓工藝將隨之變化,制定合理的施工方案是該新技術(shù)能夠成功應用于工程實踐中的關鍵。借助旋轉(zhuǎn)壓實儀器,對比常規(guī)GSOG和新型GSOG瀝青混合料試件（石灰石作為粗集料的混合料）達到規(guī)定高度所需的壓實遍數(shù),制定了新型GSOG瀝青混合料的三種試驗段碾壓方案,并通過試驗段路面質(zhì)量驗收結(jié)果和芯樣斷面觀察等手段,對比分析選出最優(yōu)的碾壓方案,并證實了將石灰石作為粗集料應用在高粘度間斷半開級配瀝青混合料中可行性。

間斷半開級配；粗集料；石灰石；碾壓遍數(shù)

0 引言

舊水泥混凝土路面的改造工程仍是城市道路建設重要的工作之一。在舊水泥混凝土路面上加鋪抑制反射裂縫瀝青層,被實踐證明是適合該類工程的有效手段之一,即在舊水泥板塊上加鋪高粘度間斷半開級配瀝青混合料GSOG（Gap-Semi-Open-Graded）；該種瀝青混合料空隙率高達8%～12%,采用硬質(zhì)石料（玄武巖/輝綠巖）作為粗集料,采用木質(zhì)素纖維,與高粘度改性瀝青結(jié)合料拌合制得,強度、韌性兼具,在高溫穩(wěn)定性、抗剪切能力、抗疲勞性能與抗水損害方面表現(xiàn)優(yōu)良,可有效消散、吸收板塊產(chǎn)生的應力的同時,可兼作結(jié)構(gòu)層,減少施工工序。

新型GSOG-20瀝青混合料采用石灰石作為粗集料,引入廢舊膠粉與高粘度改性劑進行復合改性。GSOG瀝青混合料是一種間斷半開級配瀝青混合料,粗集料相互嵌擠形成占據(jù)混合料大部分強度的骨架結(jié)構(gòu),瀝青膠漿包裹在集料表面,起到增強和穩(wěn)定骨架結(jié)構(gòu)的功能；由于GSOG-20瀝青混合料在路面結(jié)構(gòu)體系中兼顧結(jié)構(gòu)層和功能層的雙重作用,形成骨架的石灰石集料,選擇怎樣的碾壓工藝,保證GSOG-20瀝青混合料這種大空隙率應力吸收層,在具有滿足預期要求壓實度的同時,形成骨架的石灰石不被壓碎,需要通過試驗判斷。因此,該種新型GSOG-20瀝青混合料碾壓工藝的選擇是該項新技術(shù)最終能否應用到實踐上的關鍵。本文擬通過旋轉(zhuǎn)壓實儀等儀器,對比常規(guī)GSOG和新型GSOG瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實到規(guī)定高度所需的壓實遍數(shù),以此指導新型GSOG瀝青混合料在試驗段的壓實工藝,并通過試驗段驗證,測試壓實度和觀察芯樣斷面等方法,獲得適合該種新型GSOG瀝青混合料的碾壓工藝[1-5]。

1 室內(nèi)試驗

1.1 原材料要求

表1給出的是常規(guī)GSOG-20和新型GSOG-20瀝青混合料的原材料類型。

表1 GSOG-20瀝青混合料原材料類型對比

其中:

（1）所有原材料質(zhì)量符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）和《GSOG瀝青混合料應用技術(shù)規(guī)程》（QBJ/CT184-2014）的要求；

（2）室內(nèi)試驗條件下,高粘度改性劑和纖維采用干拌方式加入；廢舊膠粉采用濕法工藝加入,即先預制膠粉改性瀝青,工藝要求180℃下攪拌40 min,高速剪切儀180℃下以3 500轉(zhuǎn)/min的速度剪切15 min。

1.2 試驗過程

常規(guī)GSOG-20礦料級配應用較為成熟,按照常規(guī)GSOG-20目標配合比設計結(jié)果取熱倉料,即1#（0～3）、3#（6～11）、4#（11～16）和5#（16～19）四檔熱倉料,對熱倉料篩分,并按《GSOG瀝青混合料應用技術(shù)規(guī)程》（QBJ/CT184-2014）規(guī)范要求設計配合比,篩分和配合比設計結(jié)果見表2。合成級配曲線見圖1。

表2 篩分和配合比設計結(jié)果

圖1 合成級配曲線圖

按JTG E20—2011進行新型GSOG-20瀝青混合料馬歇爾試驗,拌合溫度為180℃,擊實溫度為160℃,雙面擊實各50次。確定廢舊膠粉復合改性瀝青用量為6.7%,木質(zhì)素纖維添加量為瀝青混合料質(zhì)量的4‰,新型GOSG-20瀝青混合料性能檢測結(jié)果見表3。

表3 新型GSOG-20瀝青混合料馬歇爾體積指標

如表3所示,新型GSOG-20瀝青混合料具有滿足規(guī)范要求,并達到預期要求的空隙率、穩(wěn)定度和流值等指標?；旌狭系母邷胤€(wěn)定性、水穩(wěn)定性和低溫抗裂性能測試指標見表4。

表4 新型GSOG-20瀝青混合料性能指標

結(jié)果顯示,該新型GSOG-20瀝青混合料具有滿足規(guī)范要求的高溫穩(wěn)定性,抗水損性能和低溫抗裂性能,可用于指導試驗段生產(chǎn)；其中0℃劈裂勁度模量值為10 221 MPa,并結(jié)合以往經(jīng)驗和研究測試數(shù)據(jù)可知,當0℃勁度劈裂值在7 000～11 000 MPa范圍內(nèi)時,瀝青混合料具有較好的低溫抗裂能力。

1.3 旋轉(zhuǎn)壓實試驗

采用美國pine公司生產(chǎn)的型號為AFG1的旋轉(zhuǎn)壓實機,該儀器用于制備測定熱拌瀝青混合料力學和體積性質(zhì)的試件,試件模擬在正確施工方法下實際路面的密度、集料排列和結(jié)構(gòu)特性,其壓實機理高度模擬了現(xiàn)場碾壓荷載對道路搓揉壓實作用。

采用旋轉(zhuǎn)壓實儀制備樣品,試驗方法為:旋轉(zhuǎn)壓實常規(guī)GSOG-20/新型GSOG-20瀝青混合料至規(guī)定高度范圍（60±1 mm）,記錄兩種瀝青混合料共10個樣品的旋轉(zhuǎn)壓實高度數(shù)值和所需旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù),具體見表5。

表5 兩種類型混合料旋轉(zhuǎn)壓實遍數(shù)記錄

2 試驗段驗證

根據(jù)上述分析結(jié)論,在常規(guī)GSOG-20瀝青混合料的成熟碾壓工藝基礎上,試驗段階段制定新型GSOG-20瀝青混合料如下的三個碾壓方案體見表6。

表6 試驗段碾壓方案

現(xiàn)場觀察到在三種碾壓方案下,試驗段沒有出現(xiàn)表面骨料被壓碎的現(xiàn)象,將取芯樣進行切割,觀察截面粗集料破碎情況,結(jié)果顯示三種碾壓方案下粗集料沒有出現(xiàn)破碎現(xiàn)象,見圖2。

圖2 新型GSOG-20芯樣結(jié)構(gòu)切面圖

按照JTG E60-2008規(guī)范標準進行施工質(zhì)量驗收,進行取芯檢測壓實度和厚度檢測試驗,壓實度計算結(jié)果見表6。壓實度檢測結(jié)果表明,三種碾壓方案下,新型GSOG-20瀝青混合料都具有滿足規(guī)范要求（QBJ/CT184-2014,98%～102%）的壓實度數(shù)值,但方案1壓實度計算結(jié)果為98.1%,接近壓實度98%的下限規(guī)定,方案3的壓實度計算結(jié)果為101.3%,方案2的壓實度計算結(jié)果為99.4%,與常規(guī)GSOG-20瀝青混合料99.2%的壓實度數(shù)值較為接近,為獲得與常規(guī)GSOG-20相當?shù)牧己靡种品瓷淞芽p性能,并避免局部粗集料被壓碎的可能性出現(xiàn),選擇方案2是該種新型混合料的最佳碾壓方案。

試驗段運行1 a后,三種碾壓方案下的加鋪瀝青層都沒有出現(xiàn)反射裂縫。

3 結(jié)論

綜上,結(jié)論如下:

（1）新型GSOG-20瀝青混合料各項性能指標滿足規(guī)范要求；

（2）旋轉(zhuǎn)壓實試驗表明:與常規(guī)GSOG-20瀝青混合料相比,新型GSOG-20瀝青混合料現(xiàn)場壓實需要更大的壓實功；

（3）試驗段結(jié)果表明:石灰石作為粗集料應用在該種間斷半開級配瀝青混合料GSOG-20中是可行的；單從壓實度數(shù)據(jù)方面考慮,碾壓方案2是最佳的碾壓方案。

[1]宮北辰,呂得保,孫秀東.SMA車轍試驗碾壓次數(shù)的探討[J].公路, 2013(8):271-274.

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[5]QBJ/CT184-2014,GSOG瀝青混合料應用技術(shù)規(guī)程[S].

U414

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1009-7716（2017）07-0184-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.056

2017-04-05

張會會（1984-）,女,河南偃師人,助理工程師,從事工程項目管理工作。