雙層聯(lián)鋪瀝青路面瀝青用量研究

袁正兵

（1.重慶交通大學(xué)，重慶 400074；2.山西交通控股集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006）

傳統(tǒng)4 cm AC13+6 cm AC20路面在建設(shè)中，由于溫度散失、施工組織等問(wèn)題導(dǎo)致出現(xiàn)車(chē)轍、水損害等病害，而雙層聯(lián)鋪技術(shù)為路面結(jié)構(gòu)一體化施工帶來(lái)了全新的解決方案。根據(jù)現(xiàn)有的研究與應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)能實(shí)現(xiàn)雙層瀝青同時(shí)攤鋪并碾壓成型，大厚度瀝青路面溫度散失更慢，更長(zhǎng)的壓實(shí)時(shí)間能保證更好的壓實(shí)特性[1-2]。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)道路工作者對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究。邵云沖發(fā)現(xiàn)，在壓實(shí)過(guò)程中因下面層混合料散發(fā)的熱量傳遞到上層混合料中，可使上面層混合料在外界氣溫下降時(shí)仍能保持一定熱量，從而達(dá)到更好的壓實(shí)效果[3]；趙華軍通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)芯樣測(cè)試發(fā)現(xiàn)，雙層聯(lián)鋪技術(shù)能提高層間結(jié)合性能與抗剪強(qiáng)度[4]。穆柯對(duì)該技術(shù)的理論模型、室內(nèi)試驗(yàn)以及施工方法進(jìn)行了系統(tǒng)的研究[5]。以上對(duì)雙層聯(lián)鋪技術(shù)的研究集中在相對(duì)于傳統(tǒng)分層攤鋪的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)性在于節(jié)省分層攤鋪的施工成本以及黏層油，對(duì)于該技術(shù)下瀝青用量的研究較少，且依然采用馬歇爾方法分別確定上、下面層的瀝青用量。雙層瀝青同時(shí)攤鋪會(huì)減少上、下面層結(jié)合時(shí)的瀝青用量，且更厚的面層厚度需要更大的壓實(shí)功，因此用傳統(tǒng)方法確定的瀝青用量有待商榷。鑒于此，本文研究雙層聯(lián)鋪技術(shù)下是否能節(jié)約瀝青用量。

1 原材料與方案

1.1 原材料

1.1.1 瀝青

上、下面層瀝青均采用70號(hào)道路石油瀝青，技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 70號(hào)瀝青技術(shù)性質(zhì)

1.1.2 粗集料

粗集料采用湖北某石材廠生產(chǎn)的玄武巖碎石，其技術(shù)性質(zhì)見(jiàn)表2。

表2 粗集料的技術(shù)性質(zhì)

1.1.3 細(xì)集料

細(xì)集料采用石灰?guī)r機(jī)制砂，其技術(shù)性質(zhì)見(jiàn)表3。

表3 細(xì)集料的技術(shù)性質(zhì)

1.1.4 礦粉

礦粉采用石灰?guī)r碎石自行加工生產(chǎn)，其技術(shù)性質(zhì)見(jiàn)表4。

表4 礦粉技術(shù)性質(zhì)

1.2 成型方法

為與傳統(tǒng)攤鋪方法進(jìn)行對(duì)比，先成型傳統(tǒng)路面的試件，馬歇爾方法中先成型下面層6 cm AC-20馬歇爾試件，后在其上成型4 cm AC-13上面層。車(chē)轍試驗(yàn)步驟同馬歇爾試件，成型10 cm車(chē)轍板。

雙層聯(lián)鋪試件參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E20—2011）》中馬歇爾擊實(shí)方法，由于雙層聯(lián)鋪的專(zhuān)用攤鋪機(jī)預(yù)壓時(shí)能達(dá)到90%的壓實(shí)度[6]，因此雙層聯(lián)鋪馬歇爾試件制作過(guò)程中先將下面層混合料裝入試模后進(jìn)行預(yù)壓夯實(shí)，使其不少于90%的壓實(shí)度，然后放置于烘箱內(nèi)拌和上面層混合料，取出試模裝入并插搗、預(yù)壓，再放入馬歇爾擊實(shí)儀進(jìn)行成型。馬歇爾擊實(shí)次數(shù)根據(jù)試件空隙率確定（空隙率要求小于4%）。無(wú)論圓柱體馬歇爾試件還是車(chē)轍板均進(jìn)行下面層預(yù)壓后再裝入上面層混合料。

1.3 面層配合比

上、下面層瀝青混合料的礦料級(jí)配見(jiàn)表5。采用常規(guī)馬歇爾試驗(yàn)方法進(jìn)行瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，上、下面層混合料在最佳油石比下的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表5 上、下面層礦料級(jí)配

表6 最佳油石比下的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

1.4 試驗(yàn)方案

考慮到雙層聯(lián)鋪在上、下面層的結(jié)合面會(huì)有較厚的瀝青膜厚度，同時(shí)攤鋪能節(jié)省黏層油，因此本文通過(guò)降低最佳油石比來(lái)驗(yàn)證雙層聯(lián)鋪路面的路用性能，瀝青用量的降低幅度以最佳油石比為基準(zhǔn)，分別從上面層降低0.1%、下面層降低0.1%、上下面層同時(shí)降低0.1%進(jìn)行試驗(yàn)。其中性能驗(yàn)證中0%是指按1.2馬歇爾成型方法確定的最佳油石比下的試件對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果。

2 性能驗(yàn)證

2.1 高溫性能

油石比降幅從0～0.2%的動(dòng)穩(wěn)定度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 不同油石比降幅下的動(dòng)穩(wěn)定度

由表7可知，隨著瀝青用量的降低，動(dòng)穩(wěn)定度呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，可見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾設(shè)計(jì)方法得出的最佳油石比并不能保證有最優(yōu)的高溫性能。

2.2 低溫性能

低溫性能測(cè)試時(shí)，將車(chē)轍板切割成長(zhǎng)、寬、高分別為250 mm、30 mm、35 mm的立方體小梁，通過(guò)低溫彎曲應(yīng)變來(lái)評(píng)價(jià)其低溫性能，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 不同油石比降幅下的低溫彎曲破壞應(yīng)變

由表8可知，隨著瀝青用量的降低，低溫彎曲破壞應(yīng)變呈降低趨勢(shì)，為兼顧高、低溫性能，瀝青用量不宜降低過(guò)多。

2.3 力學(xué)性能

力學(xué)性能測(cè)試包括抗壓強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度，其中抗壓強(qiáng)度測(cè)試采用規(guī)程方法，抗剪強(qiáng)度測(cè)試采用單軸貫入試驗(yàn)[7]，力學(xué)性能試驗(yàn)均在20℃下進(jìn)行，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 不同油石比降幅下的抗壓、抗剪強(qiáng)度

由表9可知，隨著瀝青用量的降低，抗壓強(qiáng)度呈升高趨勢(shì)，抗剪強(qiáng)度呈降低趨勢(shì)，這是由于沒(méi)有足夠的瀝青提供黏結(jié)力。綜合路用性能與力學(xué)性能，建議上、下面層瀝青用量在最佳油石比的基礎(chǔ)上分別降低0.1%。

3 結(jié)論

雙層聯(lián)鋪技術(shù)的應(yīng)用中，在馬歇爾分別確定上、下面層的最佳油石比的基礎(chǔ)上，同時(shí)降低油石比，通過(guò)路用性能與力學(xué)性能驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，上、下面層的瀝青用量分別降低0.1%能保證路用性能，并能發(fā)揮該技術(shù)較好的經(jīng)濟(jì)性，但瀝青混合料的最佳瀝青用量不僅考慮高、低性能，更多地還考慮了疲勞性能與耐久性能，因此。在實(shí)際生產(chǎn)中，還應(yīng)視實(shí)際情況，確定雙層聯(lián)鋪?zhàn)罴延褪取?/p>