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(yīng)用于工程實(shí)踐中的關(guān)鍵。借助旋轉(zhuǎn)壓實(shí)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(dá)到規(guī)定高度所需的壓實(shí)遍數(shù),制定了新型GSOG瀝青混合料的三種試驗(yàn)段碾壓方案,并通過試驗(yàn)段路面質(zhì)量驗(yàn)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(shí)了將石灰石作為粗集料應(yīng)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(shè)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(shí)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(dá)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(qiáng)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(yīng)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(jìn)行復(fù)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(qiáng)度的骨架結(jié)構(gòu),瀝青膠漿包裹在集料表面,起到增強(qiáng)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(yīng)力吸收層,在具有滿足預(yù)期要求壓實(shí)度的同時,形成骨架的石灰石不被壓碎,需要通過試驗(yàn)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(xiàng)新技術(shù)最終能否應(yīng)用到實(shí)踐上的關(guān)鍵。本文擬通過旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀等儀器,對比常規(guī)GSOG和新型GSOG瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)到規(guī)定高度所需的壓實(shí)遍數(shù),以此指導(dǎo)新型GSOG瀝青混合料在試驗(yàn)段的壓實(shí)工藝,并通過試驗(yàn)段驗(yàn)證,測試壓實(shí)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(yàn)

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(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（QBJ/CT184-2014）的要求；

（2）室內(nèi)試驗(yàn)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(yù)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(yàn)過程

常規(guī)GSOG-20礦料級配應(yīng)用較為成熟,按照常規(guī)GSOG-20目標(biāo)配合比設(shè)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(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（QBJ/CT184-2014）規(guī)范要求設(shè)計配合比,篩分和配合比設(shè)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(shè)計結(jié)果

圖1 合成級配曲線圖

按JTG E20—2011進(jìn)行新型GSOG-20瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn),拌合溫度為180℃,擊實(shí)溫度為160℃,雙面擊實(shí)各50次。確定廢舊膠粉復(fù)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(biāo)

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(dá)到預(yù)期要求的空隙率、穩(wěn)定度和流值等指標(biāo)?；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(biāo)見表4。

表4 新型GSOG-20瀝青混合料性能指標(biāo)

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(dǎo)試驗(yàn)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(yàn)和研究測試數(shù)據(jù)可知,當(dāng)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(shí)試驗(yàn)

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

采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀制備樣品,試驗(yàn)方法為:旋轉(zhuǎn)壓實(shí)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(shí)高度數(shù)值和所需旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù),具體見表5。

表5 兩種類型混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)遍數(shù)記錄

2 試驗(yàn)段驗(yàn)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(chǔ)上,試驗(yàn)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(yàn)段碾壓方案

現(xiàn)場觀察到在三種碾壓方案下,試驗(yàn)段沒有出現(xiàn)表面骨料被壓碎的現(xiàn)象,將取芯樣進(jìn)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J(rèn)TG E60-2008規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工質(zhì)量驗(yàn)收,進(jìn)行取芯檢測壓實(shí)度和厚度檢測試驗(yàn),壓實(shí)度計算結(jié)果見表6。壓實(shí)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(shí)度數(shù)值,但方案1壓實(shí)度計算結(jié)果為98.1%,接近壓實(shí)度98%的下限規(guī)定,方案3的壓實(shí)度計算結(jié)果為101.3%,方案2的壓實(shí)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(shí)度數(shù)值較為接近,為獲得與常規(guī)GSOG-20相當(dāng)?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(yàn)段運(yùn)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(xiàng)性能指標(biāo)滿足規(guī)范要求；

（2）旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)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(shí)需要更大的壓實(shí)功；

（3）試驗(yàn)段結(jié)果表明:石灰石作為粗集料應(yīng)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(shí)度數(shù)據(jù)方面考慮,碾壓方案2是最佳的碾壓方案。

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[5]QBJ/CT184-2014,GSOG瀝青混合料應(yīng)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(xiàng)目管理工作。