國道G205線駱湖至佗城段瀝青路面罩面維修工程試驗(yàn)方案

陳京俐

摘要：通過對瀝青瑪蹄脂碎石混合料 （SMA）各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)的試驗(yàn)分析，找到最佳油石比為5.7%—6.0%之間、纖維添加量為4‰，應(yīng)用到國道G205線駱湖至佗城段三級(jí)路原有瀝青公路罩面維修工程中獲得成功，效益明顯。

關(guān)鍵詞：瀝青路面; 罩面; 維修;試驗(yàn)

國道G205線駱湖至佗城段，全長40多KM，是河源連接梅州、汕頭的重要通道，對河源的發(fā)展具有重要的政治、經(jīng)濟(jì)意義。

該路于2017年7月開始施工，主線為雙向2車道，瀝青路面寬2×3.5m。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，其單車道累計(jì)交通量（換算成標(biāo)準(zhǔn)車軸BZ-100）已達(dá)8千車次。由于多年行車荷載作用加上自然因素的影響，其表面層的瀝青已嚴(yán)重老化，經(jīng)檢測瀝青殘余針入度僅為16×0.1mm，接近臨界狀態(tài);且工程所在地為南方多雨地區(qū)，夏季高溫持續(xù)時(shí)間長，路面普遍存在坑槽、車轍等多種病害，其表面的服務(wù)功能衰減，直接影響到行車的安全。為了恢復(fù)路面的服務(wù)水平，公路局機(jī)械公司管理者們決定在原路面基礎(chǔ)上進(jìn)行全線的保護(hù)性罩面處理。

基于SMA優(yōu)越的抗車轍和抗?jié)B水性能，公路局機(jī)械公司設(shè)計(jì)方案研討會(huì)的與會(huì)專家一致認(rèn)同瀝青瑪蹄脂碎石混合料 （SMA）為罩面層材料，由公路局監(jiān)理公司與河源市公路局監(jiān)理公司聯(lián)合監(jiān)理，由河源市公路局質(zhì)檢站試驗(yàn)室進(jìn)行了瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）混合料配合比設(shè)計(jì)和路用性能的試驗(yàn)，為施工提供理論依據(jù)。考慮到廣東地區(qū)主要為花崗巖等酸性石料，灰綠巖、玄武巖等堿性石料貯量不大，本次試驗(yàn)采用花崗巖石料，路安特改性瀝青，并對西安奧利新公司生產(chǎn)的BA3型抗剝落劑的物理力學(xué)及路用性能進(jìn)行了檢測與評(píng)價(jià)。

1、配合比設(shè)計(jì)

1.1 集料

廣東河源生產(chǎn)的花崗巖石料的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)匯總?cè)缦拢?/p>

不同瀝青摻加不同抗剝落劑后花崗巖石料粘附性試驗(yàn)結(jié)果比較如下：

以上試驗(yàn)結(jié)果表明：集料的物理力學(xué)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，摻入0.4%的抗剝劑后路安特改性瀝青與花崗巖石料的粘附性等級(jí)均有所提高，但BA-3和TW-1兩抗剝落劑的效果優(yōu)于AR-68。經(jīng)比較確定采用西安奧利新材料有限公司生產(chǎn)的BA-3型液體抗剝落劑，并摻礦粉用量一半的水泥以鞏固抗剝落效果。

1.2 集料級(jí)配及配合組成

表面層用花崗巖集料篩分試驗(yàn)結(jié)果如下表：

按照SMA設(shè)計(jì)方法的要求，以4.75mm孔徑為控制點(diǎn)，在各孔徑通過率均滿足級(jí)配規(guī)范要求的前提下，調(diào)整各礦料用量，使4.75mm篩孔的通過率分別接近級(jí)配范圍的上限（級(jí)配一），中限（級(jí)配二）及下限（級(jí)配三）。進(jìn)行級(jí)配合成后，SMA-13的合成級(jí)配和各礦料的配合比例分別如下：

1.3 確定設(shè)計(jì)級(jí)配及最佳油石比

通過選定初試瀝青用量5.8%分別對三個(gè)級(jí)配成型馬歇爾試件，進(jìn)行各項(xiàng)體積指標(biāo)的檢測后可以看出：三條級(jí)配曲線的粗骨架間隙均滿足VCAmix≤VCADRC的基本要求，級(jí)配一的礦料間隙略低于17%，但級(jí)配二、級(jí)配三在5.8%的油石比情況下（由于花崗巖集料吸附瀝青膜較薄，5.8%的油石比從拌和出的混合料看明顯感到偏大（木質(zhì)素纖維用量3‰））瀝青混合料馬歇爾試件的空隙率仍然偏大，同時(shí)為減少施工過程中離析的發(fā)生，選擇級(jí)配一作為SMA-13的設(shè)計(jì)級(jí)配。其不同油石比條件下馬歇爾試件體積指標(biāo)結(jié)果匯總?cè)缦拢?/p>

2、配合比檢驗(yàn)

2.1? 析漏試驗(yàn)檢驗(yàn)

當(dāng)油石比為5.7%，木質(zhì)素纖維用量為3‰時(shí)，析漏率為0.075%，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范≤0.1%的要求;當(dāng)油石比為6%，纖維用量為3‰時(shí)，析漏率為0.28%。不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范≤0.1%的要求;采用6%的油石比，4‰的木質(zhì)素纖維時(shí)，析漏率為0.068%，滿足要求。因此，從析漏指標(biāo)看，要增加瀝青用量必然增加纖維用量，同時(shí)從瀝青和纖維兩方面增加工程造價(jià)。

2.2? 瀝青混合料高溫車轍試驗(yàn)檢驗(yàn)

當(dāng)油石比由5.7%增加至6.0%，纖維用量由3‰增加至4‰時(shí)，瀝青混合料車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度分別為6351（次/mm）和6424（次/mm），幾乎沒有產(chǎn)生變化，均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2.3? 水穩(wěn)定性檢驗(yàn)

現(xiàn)行規(guī)范是用測定瀝青混合料凍融劈裂殘留強(qiáng)度來評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性的。但對SMA而言，雙面擊實(shí)50次的試件的空隙率為3～4%，如此小的空隙率條件下水分難以進(jìn)入到試件內(nèi)部，經(jīng)過凍融后不會(huì)對試件的劈裂強(qiáng)度產(chǎn)生多大的影響。因此對SMA擬按美國ASTMT283試驗(yàn)方法進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)時(shí)按雙面擊實(shí)25次成型凍融劈裂試件，同時(shí)比較不同水泥參量情況下SMA-13瀝青混合料抗水損害能力的變化趨勢，試驗(yàn)結(jié)果見下表：

試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著水泥摻量的增加，SMA-13瀝青混合料凍融劈裂殘留強(qiáng)度比（TSR）逐漸增加，但瀝青混合料更難于壓實(shí)，但其不同水泥摻量條件下的SMA-13的TSR均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2.4? 試驗(yàn)段檢驗(yàn)

2017年9月20日，維修工程項(xiàng)目組對所選定的配合比在駱湖段10公里處進(jìn)行試驗(yàn)段的攤鋪。試驗(yàn)段選擇為205國道駱湖段現(xiàn)行路面狀況代表性路段，施工前對局部坑槽和松散、麻面較為嚴(yán)重的路面先進(jìn)行調(diào)平層施工，然后再進(jìn)行罩面作業(yè)。施工過程中及施工完成后，對瀝青混合料、壓實(shí)度、路面摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度及平整度進(jìn)行檢測，結(jié)果如表（1）所示。

從施工后的檢測結(jié)果來看，各參數(shù)均符合設(shè)計(jì)要求，取得預(yù)期的效果。施工中同時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于罩面層厚度較薄，混合料攤鋪時(shí)溫度散失較快，碾壓過程容易造成推移，壓路機(jī)必須緊跟在攤鋪機(jī)后面碾壓，按照“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則進(jìn)行。實(shí)踐證明，當(dāng)壓實(shí)遍數(shù)相同時(shí)，采用壓路機(jī)并列成梯隊(duì)的方式比首位相接的縱列方式能獲得更好的壓實(shí)效果。

3、結(jié)束語

我們知道瀝青是一種感溫性材料，其在各個(gè)不同的溫度段體現(xiàn)出不同的粘度。通過用Brookfield旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)分別測定路安特改性瀝青在135℃、165℃175℃條件下的相對粘度及不同的施工階段所對應(yīng)的粘度范圍及得出的各施工工藝溫度控制范圍如下表：

通過對以上各施工工藝的溫度控制后攤鋪形成的罩面層試驗(yàn)段來看，采用6%的油石比時(shí)，結(jié)構(gòu)表面層較黑，顏色較亮，瀝青膜較厚，有利于路面的耐久性。而采用5.7%的油石比時(shí)顏色較淡，瀝青膜較薄，但不易形成油斑。為了既有利于耐久性的要求，又不致于產(chǎn)生油斑而在高溫季節(jié)泛油，施工時(shí)油石比以控制在5.7%—6.0%之間較好，同時(shí)增加纖維用量到4‰并添加準(zhǔn)確，同時(shí)適當(dāng)增加拌和時(shí)間保證拌和均勻。

根據(jù)試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)結(jié)果和試驗(yàn)段取得的數(shù)據(jù)，205國道駱湖至佗城段三級(jí)路歷青罩面維修工程已如期在2017年7月中旬開始施工，2018年1月春運(yùn)前完成通車。

參考文獻(xiàn)：

1、《公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTJ036—98人民交通出版社

2、《改性瀝青與SMA路面》 沈金安編著人民交通出版社

3、《公路工程瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)規(guī)程》? JTJ052—2000 人民交通出版社

4、《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》 JTJ058—2000人民交通出版社

5、《瀝青路面施工及驗(yàn)收規(guī)范》? GBJ 92—96 人民交通出版社