高速公路改擴(kuò)建工程高模量瀝青混合料路用性能研究

王琛琳

摘要：克拉瑪依9O號(hào)石油的基本相為石油瀝青，并與模數(shù)含量分別為0.3%、0.6%、0.9%的瀝青改性劑和模數(shù)含量為4%的改性瀝青進(jìn)行了比較。研究成果顯示了摻加改性劑的高調(diào)制瀝青混合料能顯著提高瀝青的耐熱性和在水中的穩(wěn)定性，但從性能上看不影響瀝青混合料的低溫?cái)嗔褟?qiáng)度和抵抗交變載荷的能力。優(yōu)質(zhì)瀝青混合料具有良好的抗車轍性能，能有效解決瀝青混凝土的車轍問(wèn)題。文章結(jié)合某高速公路改建工程的詳細(xì)過(guò)程，研究了高模量瀝青混合料的相關(guān)施工工藝。

關(guān)鍵詞：高速公路;高模量;瀝青混合料;性能

1、前言

隨著交通的快速發(fā)展和道路交通量的增加，特別是重型車輛的增加和高壓輪胎的使用，導(dǎo)致瀝青路面的損壞非常嚴(yán)重。車轍的存在造成了極大的安全隱患，其修復(fù)需要大量的資金和精力。由于我國(guó)高端道路主要采用半剛性混凝土路面，中間層對(duì)道路交通的影響最大。長(zhǎng)期觀測(cè)表明，即使在北方大部分地區(qū)，瀝青層的最高冰銅溫度也低于55度。在長(zhǎng)期高溫高荷載作用下，瀝青層殘余變形迅速累積，形成滑動(dòng)。近年來(lái)的研究表明，通過(guò)提高瀝青混合料的模量性能，提高瀝青混凝土對(duì)路面高溫變形的穩(wěn)定性，減緩車輛荷載作用下的變形和殘余變形。為此，本文對(duì)高調(diào)制度瀝青與德國(guó)杜洛夫浸膏混合料進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并與SBS基質(zhì)和改性瀝青混合料進(jìn)行了比較。

2、瀝青混合料

2.1材料組成

試驗(yàn)采用河北承德生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)石灰石粗骨料，細(xì)骨料采用砂石機(jī)械。各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求。試驗(yàn)用瀝青為#90石油瀝青和改性瀝青外殼。驗(yàn)證指標(biāo)符合我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范要求。采用設(shè)計(jì)方法對(duì)混合物進(jìn)行分類，采用旋轉(zhuǎn)蒸汽制備樣品。在125旋轉(zhuǎn)蒸汽作用下，由德國(guó)杜洛沃萊克斯特種瀝青組成，真空度為4%。為了充分了解高模量指標(biāo)對(duì)瀝青混凝土路面性能的影響與作用，試驗(yàn)了4種不同劑量的高模量瀝青。

2.2高模量瀝青的研制

在90號(hào)瀝青中加入不同含量的改性劑制備SBS改性瀝青，具體處理方法：將90號(hào)瀝青加熱至180℃，恒溫選煤機(jī)采用高速選煤機(jī)60min，切割速度600～700R/min，然后對(duì)老化前后不同劑量SBS改性瀝青的性能進(jìn)行了分析。隨著SBS含量的增加，瀝青針狀物減少，軟化溫度升高，強(qiáng)度先降低，最大速率為5%。

3、瀝青混合料性能

為了系統(tǒng)地考察SBS基質(zhì)和改性瀝青混合料的路用組成，將SBS基質(zhì)和改性瀝青混合料的不同摻量分別為0.3%、0.6%、0.9%。

3.1高溫穩(wěn)定性

瀝青混合料的棕色試驗(yàn)應(yīng)符合現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)定的試驗(yàn)方法。在0.3%條件下，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)劑改性的瀝青動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性是原瀝青的2倍以上，但仍略低于4%SBS改性的瀝青混合料。其配合比為0.6%，是基礎(chǔ)瀝青的4.4倍，是改性SBS瀝青的1.6倍?？紤]到測(cè)量裝置的測(cè)量精度，當(dāng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性超過(guò)6000倍時(shí)，誤差很大，因此對(duì)0.9%的劑量的測(cè)試結(jié)果研究較少。

3.2低溫特性

按現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)范規(guī)定的試驗(yàn)方法，對(duì)瀝青烘箱窒息進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)。加載速度為50mm/min，如果改性瀝青混合料在低彎曲溫度下使用，彎曲形成值與瀝青等級(jí)相對(duì)應(yīng)。當(dāng)摻量為6%時(shí)彎曲成形值，其變形率略高于瀝青，但低于SBS改性瀝青混合料。改性瀝青混合料的低溫性能不會(huì)得到改善，但其低溫性能不會(huì)降低。SBS改性瀝青更適合解決涂料低溫開裂的問(wèn)題。

3.3疲勞強(qiáng)度

載荷的疲勞效應(yīng)與載荷控制有關(guān)。一般有兩種控制方式：應(yīng)力控制和變形控制。本研究符合現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)范中的試驗(yàn)方法，瀝青混合料攪拌梁在變形模式下進(jìn)行彎曲疲勞試驗(yàn)：對(duì)混凝土載體加載，頻率為10Hz，加載量為疲勞時(shí)間，結(jié)果表明SBS改性瀝青混合料具有良好的抗變形性能，而SBS改性瀝青混合料具有良好的疲勞性能，其疲勞性能基本是原本的0.9～1.2倍，低摻量（0.3%）時(shí)，混合料的抗疲勞性能較基體略有下降，但隨著摻量的增加，特別是變形量控制在400%以上時(shí)，混合料的抗疲勞性能超過(guò)了瀝青摻量。

3.4.水穩(wěn)定性

瀝青混合料浸水后，瀝青與礦物材料之間的粘結(jié)力降低，導(dǎo)致?lián)p壞，最終使瀝青混合料的總厚度減小。本研究依據(jù)現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)程中的試驗(yàn)方法進(jìn)行，強(qiáng)度系數(shù)是基于對(duì)瀝青混合料水穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)，將拉伸強(qiáng)度比與TSR進(jìn)行比較，并根據(jù)拉伸強(qiáng)度比計(jì)算斷裂試驗(yàn)中的最大載荷值。SBS改性瀝青混合料的抗裂強(qiáng)度和抗凍露性能均高于普通瀝青混合料。改性劑對(duì)混合料的抗裂強(qiáng)度和霜露抗裂強(qiáng)度影響不大，但殘余強(qiáng)度明顯較小，其性能優(yōu)于瀝青基體和SBS改性瀝青混合料。

4高模量瀝青施工技術(shù)

4.1工藝流程

施工工程包括準(zhǔn)備、攪拌、輸送、攪拌和破碎。

4.2施工準(zhǔn)備

首先對(duì)原路進(jìn)行徹底清洗，并對(duì)其各部分進(jìn)行徹底清洗，保證路面的清潔，然后在原路上噴一層瀝青乳化油，粘油層一般為0.2kg/m2～0.3kg/m2。然后現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)劣質(zhì)瀝青顆粒，確保其符合要求。

4.3混合物

拌制高模量瀝青混合料前，應(yīng)根據(jù)混合料和設(shè)備的用途及瀝青用量進(jìn)行計(jì)算，用瀝青造粒容器拌制不同的混合料，將劣質(zhì)瀝青顆粒以外摻的形式加入攪拌容器中。質(zhì)量不高，應(yīng)嚴(yán)格控制按需消耗，瀝青顆粒含量過(guò)高，影響混合料的拌和效果，一般來(lái)說(shuō)，混合料會(huì)出現(xiàn)結(jié)塊、干燥、表面無(wú)光澤等問(wèn)題，如果劑量太小，混合模塊不能滿足要求。在攪拌過(guò)程中，應(yīng)適當(dāng)添加各種材料。先拌粗細(xì)摻合料，再摻劣質(zhì)瀝青顆粒，在路面上摻加瀝青和礦粉。高模量瀝青混合料是在完全混合后形成的。

4.4配料和運(yùn)輸

拌和完成及時(shí)送至施工現(xiàn)場(chǎng)。在高模量瀝青混合料運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)覆蓋該層，以有效避免混合料溫度的損失，高模量瀝青混合料的運(yùn)輸溫度為170～180度。

4.5混合灰泥

在混合塊的生產(chǎn)中，必須保證連續(xù)穩(wěn)定的布局，這是平整道路、保證道路進(jìn)度的重要措施，要保證最佳的停留速度、混合特性與設(shè)計(jì)過(guò)程的兼容性，必須充分考慮該層的厚度和其他因素。速度一般設(shè)定在2m/min～4m/min的范圍內(nèi)，具體速度根據(jù)具體條件設(shè)定。支座應(yīng)均勻、緩慢地對(duì)應(yīng)托盤樁溫度150～160及以上。

4.6.粉碎混合物

在高模量瀝青破碎過(guò)程中，項(xiàng)目主要分為三個(gè)階段。在預(yù)壓中，12噸的雙輥用于兩倍的靜壓。在壓縮階段，22噸輪胎壓路機(jī)用于高頻和低頻范圍內(nèi)的9次振動(dòng)模板。在最后的壓力階段，一個(gè)12噸的雙輥是用來(lái)獲得一個(gè)或兩個(gè)輕重量靜態(tài)印刷。拋光后，涂層表面必須均勻，無(wú)離析和油污?；旌衔锏牡谝幻芏葴囟仍?45℃以上，C磨削結(jié)束時(shí)表面溫度在100℃以上。

4.7質(zhì)量控制

高模數(shù)瀝青混合料破碎完成后，即可進(jìn)行質(zhì)量控制。巖心樣品可通過(guò)滲透性質(zhì)量試驗(yàn)進(jìn)行選擇。通過(guò)對(duì)高模量瀝青混合料取芯的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定了顆粒樣品的完整性。通過(guò)對(duì)內(nèi)部密度質(zhì)量的檢測(cè)，確定涂層滲透試驗(yàn)后的密度為99.7%～100%，高度調(diào)制瀝青混合料的透水性不應(yīng)超過(guò)60ml/min，工程竣工后對(duì)其路用性能進(jìn)行了對(duì)比監(jiān)測(cè)。經(jīng)檢測(cè)，本工程瀝青含量高的在6個(gè)月內(nèi)未出現(xiàn)開裂和滑動(dòng)問(wèn)題，在同等條件下，改性瀝青涂料現(xiàn)場(chǎng)痕跡問(wèn)題不大。

結(jié)語(yǔ)：

結(jié)合修復(fù)車輪損壞的工作，采用高模量瀝青混合料對(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造。高頻瀝青混合料對(duì)提高路面限界具有重要意義。對(duì)改性復(fù)合瀝青混合料的生產(chǎn)適應(yīng)性進(jìn)行了滲漏試驗(yàn)和室內(nèi)分散試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)研究了復(fù)合瀝青混合料的可行性、耐水性和低溫性。

參考文獻(xiàn)：

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