瀝青混凝土隔熱性能現(xiàn)場測試與研究

摘????? 要：為緩解瀝青路面的高溫車轍病害，優(yōu)選多種原材料，制備了具備隔熱降溫屬性的瀝青混凝土路面材料。在此基礎(chǔ)上，在隔熱瀝青混凝土試驗段進行光柵式溫度傳感器布置和埋設(shè)，系統(tǒng)測試和評價了隔熱瀝青混凝土的隔熱降溫功效及各項路用性能。試驗結(jié)果表明：隔熱瀝青混凝土具有良好的隔熱降溫性能，在實際工程中取得了良好的應(yīng)用效果。

關(guān)? 鍵? 詞：道路工程;隔熱瀝青混凝土;現(xiàn)場測試;隔熱功效;試驗段;路用性能

中圖分類號：TQ177.6⁺3??????? 文獻標(biāo)識碼： A?????? 文章編號： 1671-0460（2020）07-1313-04

Field Test and Laboratory Performance Test of

Thermal Insulation Asphalt Concrete

SONG Wen-jia

（Xian International University， Shaanxi Xian 710077， China）

Abstract： For the purpose of mitigating the high temperature disease of asphalt pavement， a few kinds of raw materials were selected， and thermal insulation asphalt concrete was prepared. The thermal insulation performance was studied systematically through using climate resistance test machine. The grating temperature sensor was buried into the experimental pavement of thermal insulation asphalt concrete. The thermal insulation performance and road performance were tested and evaluated in the field. The results showed that thermal insulation asphalt concrete had good thermal insulation performance and was well performed in the engineering application.

Key words： Road engineering; Thermal insulation asphalt concrete; Field test; Thermal insulation performance; Experimental road; road property

瀝青路面主要病害類型之一就是高溫病害^[1]。瀝青會在高溫狀態(tài)下由彈性逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)，其承載能力出現(xiàn)大幅度下降現(xiàn)象^[2]。隨著交通量的增大，當(dāng)外界行車荷載反復(fù)作用于路面上時，輪轍部分的瀝青混合料密實度會不斷提高，最終造成車轍病害，嚴(yán)重影響瀝青路面的路用性能^[3-4]。針對以上情況，國內(nèi)外研究人員及學(xué)者提出了隔熱瀝青混合料，作為應(yīng)對瀝青路面高溫病害的重要對策之一^[5]。對于隔熱瀝青混凝土，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀主要為：Miao等^[6]研究了熱阻材料的阻熱性能及穩(wěn)定性;孟凡奇等^[7-8]基于熱物性研究了陶瓷瀝青混凝土的阻熱性能;范海東^[9]研究了隔熱混凝土鋪裝梁橋的溫度場和溫度應(yīng)力;任永利^[10]評價了陶瓷廢料用于瀝青路面隔熱層混合料的性能。

本文優(yōu)選多種原材料制備了隔熱瀝青混凝土，在隔熱瀝青混凝土試驗段進行溫度傳感器布置和埋設(shè)，對瀝青混凝土的隔熱降溫功效及各項路用性能進行了系統(tǒng)的分析和研究，為其在道路領(lǐng)域的普及應(yīng)用提供依據(jù)。

1? 隔熱瀝青混凝土制備

1.1 ?原材料組成

1.1.1 ?熱阻改性劑

制備隔熱瀝青混合料時，采用了煅燒鋁礬石和蛭石粉等兩種不同類型的隔熱材料作為熱阻改性劑，其中煅燒鋁礬石粒徑范圍為4.75～9.5 mm，而蛭石粉細(xì)度具體為300目（48 μm）。通過替換對應(yīng)粒徑的集料或填料來應(yīng)用熱阻改性劑，煅燒鋁礬石和蛭石粉的摻入量分別為礦料總質(zhì)量的6.5%和8.5%，鋁礬石和蛭石粉的技術(shù)性能指標(biāo)如表1和表2所示。

1.1.2? 瀝青

選用SBS（I-C）改性瀝青作為主要的膠結(jié)材料，其實際檢測技術(shù)性能指標(biāo)如表3所示。

1.1.3? 集料

集料主要采用玄武巖碎石，依據(jù)公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTG F40-2004）的要求對集料進行檢測，其技術(shù)指標(biāo)值如表4所示。

填料主要采用石灰石礦粉，其實際測試的技術(shù)性能指標(biāo)如表5所示。

1.2? 級配信息

選擇常用的SMA-13級配進行隔熱瀝青混合料的制備，SMA-13的級配設(shè)計曲線在規(guī)范的上下限值之間，接近于規(guī)范中值，無超限狀況出現(xiàn)，在部分篩孔通過率略高于規(guī)范中值。采用級配條件下的最佳油石比為6.3%。SMA-13的具體級配組成如下圖1所示。

1.3? 制備流程

采用替代集料的方法來制備隔熱瀝青混合料，制備流程如圖2所示：

2? 溫度傳感器埋設(shè)施工與現(xiàn)場測試

2.1? 試驗段概況

采用試驗所優(yōu)選的原材料進行現(xiàn)場試驗段鋪筑，在某市政道路進行了里程約為500 m的試驗段鋪筑工作，試驗段為雙向四車道，在兩個半幅路分別鋪筑了隔熱瀝青混凝土和普通瀝青混凝土，從而對二者的隔熱降溫性能及路用性能進行對比評價。試驗路的具體現(xiàn)場狀況如圖3所示。

2.2? 溫度傳感器埋設(shè)

在試驗段兩個半幅路分別埋設(shè)溫度傳感器。在平面上，溫度傳感器布設(shè)在道路中線與距離起點和終點150 m處垂直線的交點處;而在縱斷面上，溫度傳感器則主要布設(shè)在上面層底部，埋深約為5 cm。溫度傳感器主要采用Kinsen進口高精度溫度傳感器，測量準(zhǔn)確度：0.01級，分辨率0.1 uV和0.1 mΩ，測量不確定度優(yōu)于0.7 ℃，重復(fù)性誤差<0.25 ℃。

2.3 ?現(xiàn)場性能測試

2.3.1 ?隔熱性能檢測

借助現(xiàn)場埋設(shè)的溫度傳感器對隔熱瀝青混凝土和普通瀝青混凝土試驗段的路面表面及內(nèi)部溫度進行了全面檢測，對比評價了隔熱瀝青混凝土的隔熱降溫功效。測試時間段選擇日氣溫高于35 ℃的晴朗天氣進行測試，測試具體在上午10：00至下午17：00進行。隔熱降溫現(xiàn)場測試結(jié)果主要如圖7所示。

由圖7分析可知，隨著光照的持續(xù)，隔熱瀝青混凝土逐漸表現(xiàn)出良好的隔熱降溫效果，在測試第1天，當(dāng)路面溫度達(dá)到49.6 ℃時，隔熱效果達(dá)到5.6 ℃;隨著路面溫度的繼續(xù)升高，隔熱瀝青混凝土的降溫功效出現(xiàn)了小幅度的降低，但在測試終點時隔熱降溫效果也可達(dá)到4.3 ℃，均能夠?qū)崿F(xiàn)對瀝青路面良好的隔熱降溫功效。

2.3.2 ?路用性能檢測

依據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40- 2004）對試驗段的路用性能及鋪筑施工質(zhì)量進行了現(xiàn)場檢測，檢測結(jié)果主要如表6所示。

由表6分析可知，隔熱瀝青混凝土的抗滑性能、最大間隙、滲水系數(shù)等各項路用性能良好，與普通瀝青混凝土路面基本一致，能夠達(dá)到《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）的相關(guān)要求，可滿足道路的應(yīng)用需要。

3? 結(jié) 語

（1）在實際工程應(yīng)用中，隔熱瀝青混凝土發(fā)揮了良好的隔熱降溫功效，最高可達(dá)5.7 ℃，可在公路工程領(lǐng)域開展應(yīng)用。

（2）隔熱瀝青混凝土的抗滑性能、最大間隙、滲水系數(shù)等各項路用性能良好，相關(guān)的測試結(jié)果均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）的要求。

（3）本文完成了隔熱瀝青混凝土材料的試驗段鋪筑及現(xiàn)場性能檢測，在后續(xù)的研究中，應(yīng)針對隔熱瀝青混凝土的耐久性、隔熱屬性的長期性等方面開展相應(yīng)的研究工作，為隔熱瀝青混凝土能夠長期、穩(wěn)定的發(fā)揮其功效提供保證。

參考文獻：

[1]張增平，韓繼成，南曉粉，等. 熱阻式瀝青路面組成及降溫技術(shù)研究[J]. 筑路機械與施工機械化，2016，33（6）：75-78.

[2]譚華， 胡松山，劉斌清，等. 基于流變學(xué)的復(fù)合改性橡膠瀝青黏彈特性研究[J]. 土木工程學(xué)報，2017（1）：115-122.

[3]劉建勛，聶滿意，王選倉，等. 瀝青瑪蹄脂碎石混合料高溫抗車轍性能試驗研究[J]. 筑路機械與施工機械化，2014，31（2）：45-47.

[4]黃杰.高速公路瀝青路面車轍與路面使用性能影響分析[J]. 筑路機械與施工機械化，2014，31（11）：67-71.

[5]宋文佳. 溫拌瀝青及其混合料性能研究及微觀表征[J].當(dāng)代化工， 2018，47（4）：727-730.

[6]MIAO J， TAO J， LIU Y. Research on Self-thermal Insulation Wall Construction Technology of Autoclaved Aerated Concrete Block[J]. International Journal of Thermal Sciences， 2015， 48（8）：1574-1585.

[7]孟凡奇，錢振東，楊理廣. 基于熱物性的陶瓷瀝青混凝土阻熱性能研究[J].公路交通科技，2015，32（11）：20-26.

[8]錢振東，孟凡奇，楊理廣. 利用陶瓷廢料的瀝青混合料路用性能及隔熱性能[J]. 公路交通科技，2015，32（5）：19-24.

[9] 范海東. 隔熱混凝土鋪裝梁橋的溫度場和溫度應(yīng)力研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2016.

[10]任永利. 陶瓷廢料用于瀝青路面隔熱層混合料的性能研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2011.

基金項目： 陜西省教育廳專項基金項目（項目編號：19JK0729）。

收稿日期： 2019-12-30

作者簡介： 宋文佳（1987-），女，河北邢臺人，碩士，講師， 2013年畢業(yè)于長安大學(xué)巖土工程專業(yè)，主要從事道路工程、巖土工程方面的教學(xué)及科研工作。E-mail：1140242693@qq.com。