摘 要:【目的】研究熱拌薄層Thus-10在干線公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用?!痉椒ā炕隗w積-性能平衡方法進(jìn)行Thus-10配合比設(shè)計(jì),并對(duì)其路用性能進(jìn)行室內(nèi)驗(yàn)證?!窘Y(jié)果】確定了Thus-10的生產(chǎn)配合比,其中1#(5~10 mm)∶2#(3~5 mm)∶3#(0~3 mm)∶礦粉=45∶23∶25∶7,最佳油石比為6.3%,瀝青∶高黏添加劑=96∶4,纖維摻量為混合料的0.3%。Thus-10具有較優(yōu)的高溫性能、水穩(wěn)定性和低溫性能,相對(duì)于其他同類型超薄罩面瀝青混合料相應(yīng)的指標(biāo)較優(yōu)。依托宿遷市S324省道養(yǎng)護(hù)工程進(jìn)行Thus-10應(yīng)用,形成了熱拌超薄Thus-10施工技術(shù)指南?!窘Y(jié)論】將Thus-10在江蘇、貴州、浙江等地區(qū)干線公路養(yǎng)護(hù)中進(jìn)行了應(yīng)用,具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
關(guān)鍵詞:熱拌薄層Thus-10;配合比;路用性能;養(yǎng)護(hù);工藝
中圖分類號(hào):TU312.1" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A" " "文章編號(hào):1003-5168(2024)09-0070-04
DOI:10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.09.014
Application of Hot Mix Ultra Thin Cover Thus-10 in Mainline Highway Maintenance
GENG Xingxing ZHANG Yang WU Min
(JSTI Group Co.,Ltd., Nanjing 211112, China)
Abstract: [Purposes] The application of hot mix thin layer Thus-10 in trunk highway maintenance is studied.[Methods] This article is based on the volume-performance balance method to design the Thus-10 mix ratio and conduct indoor verification of its road performance.[Findings] The production mix ratio of Thus-10 has been determined∶1# (5~10 mm)∶2# (3~5 mm)∶3# (0~3 mm)∶mineral powder=45∶23∶25∶7, the optimal oil stone ratio is 6.3%, asphalt: high viscosity additive=96:4, and fiber content is 0.3% of the mixture. Thus-10 has excellent high-temperature performance, water stability, and low-temperature performance, which is superior to other ultra-thin overlay asphalt mixtures of the same type. Based on the maintenance project of Provincial Highway S324 in Suqian City, Thus-10 has been applied, forming a construction technology guide for hot mix ultra-thin Thus-10.[Conclusions] Thus-10 has been applied in the maintenance of trunk highways in Jiangsu, Guizhou, Zhejiang and other regions, and has good promotion and application scenarios.
Keywords: hot mixed thin layer Thus-10; mix ratio; road performance; maintenance; workmanship
0 引言
瀝青路面作為典型的路面結(jié)構(gòu),隨著服役年限的增加,路表裂縫、車轍、抗滑不足等問題頻發(fā),為保持路面結(jié)構(gòu)和功能穩(wěn)定,預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。薄層罩面作為常用的預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù),熱拌、溫拌、冷拌瀝青混合料在公路養(yǎng)護(hù)中得到應(yīng)用,施工后檢測(cè)指標(biāo)滿足規(guī)范要求[1-2]。沈建成等[3]對(duì)薄層罩面AC-10瀝青混合料進(jìn)行研究,結(jié)果表明,玄武巖AC-10具有較好的路用性能。吳建強(qiáng)[4]研究發(fā)現(xiàn)PAC薄層罩面對(duì)路面車轍和排水性能具有較好的改善作用?;谝陨详P(guān)于薄層罩面技術(shù)的分析,本研究針對(duì)熱拌薄層罩面Thus-10配比設(shè)計(jì)、室內(nèi)路用性能驗(yàn)證以及工程應(yīng)用,研究了Thus-10在干線公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用。
1 原材料
本研究所用原材料為:高黏添加劑采用南京興佑交通科技有限公司的HVE型高黏添劑;瀝青采用新越瀝青有限公司生產(chǎn)的改性瀝青;粗、細(xì)集料選用玄武巖,按粒徑分為1#(0~3 mm)、2#(3~5 mm)、3#(5~10 mm),填料采用石灰?guī)r磨細(xì)礦粉。
2 熱拌超薄罩面Thus-10配合比設(shè)計(jì)
2.1 級(jí)配選擇
熱拌超薄罩面Thus-10級(jí)配選擇見表1。選擇6.5%的瀝青用量作為初試級(jí)配的瀝青用量。
由三種試級(jí)配馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果可知,級(jí)配C的VFA不滿足要求,級(jí)配B的空隙率比較接近目標(biāo)空隙率,因此選擇級(jí)配B為設(shè)計(jì)級(jí)配。
2.2 最佳瀝青用量的確定
選擇設(shè)計(jì)級(jí)配B,初選高黏瀝青用量6.0%,SBS改性瀝青與高黏添加劑的比例分別為92∶8和96∶4,分別進(jìn)行馬歇爾體積和性能試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見表2。根據(jù)以上研究結(jié)果和體積-性能平衡設(shè)計(jì)理念,確定了Thus-10的最佳瀝青用量為6.0%(瀝青∶高黏添加劑=96∶4)。
2.3 生產(chǎn)配合比
高黏Thus-10混合料施工現(xiàn)場(chǎng)原材料包括1#(5~10 mm)、2#(3~5 mm)、3#(0~3 mm)、礦粉、高黏添加劑、木質(zhì)素纖維。瀝青∶高黏添加劑為96∶4,纖維摻量為混合料的0.3%。對(duì)AMMANN-4000型拌和樓進(jìn)行了生產(chǎn)配合比級(jí)配組合設(shè)計(jì),材料配合比見表3。
3 路用性能
3.1 高溫性能
對(duì)Thus-10混合料進(jìn)行車轍試驗(yàn),并與其他同類型超薄罩面瀝青混合料(瀝青膠結(jié)料為SBS改性瀝青)的高溫性能進(jìn)行對(duì)比分析,試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。
試驗(yàn)結(jié)果表明,Thus-10混合料動(dòng)穩(wěn)定度均達(dá)到了10 000次/mm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于指標(biāo)要求,并且比其他同類型超薄罩面瀝青混合料的高溫性能較優(yōu),分析原因可知,Thus-10屬于間斷級(jí)配,比同粒徑的SMA混合料的4.75~2.36 mm間斷程度更高,跨越區(qū)間更大,有足夠的骨架,具有較高的內(nèi)摩阻力,同時(shí)采用高性能瀝青膠結(jié)料可形成較高的內(nèi)聚力。因此,Thus-10高溫性能優(yōu)異。
3.2 抗水損害性能
采用殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比對(duì)Thus-10混合料的水穩(wěn)定性開展研究,并與其他同類型超薄罩面瀝青混合料(瀝青膠結(jié)料為SBS改性瀝青)進(jìn)行對(duì)比分析,試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。
試驗(yàn)結(jié)果表明,Thus-10混合料殘留穩(wěn)定度均達(dá)到85%,凍融劈裂強(qiáng)度均達(dá)到了80%,滿足指標(biāo)要求,均比其他同類型的超薄罩面瀝青混合料殘留穩(wěn)定度值和劈裂強(qiáng)度比值高。
試驗(yàn)結(jié)果表明,Thus-10混合料殘留穩(wěn)定度均達(dá)到85%,凍融劈裂強(qiáng)度均達(dá)到了80%,滿足指標(biāo)要求,均比其他同類型的超薄罩面瀝青混合料殘留穩(wěn)定度值和劈裂強(qiáng)度比值高。
3.3 低溫抗裂性能
對(duì)Thus-10瀝青混合料進(jìn)行低溫小梁試驗(yàn),并與其他同類型超薄罩面瀝青混合料(瀝青膠結(jié)料為SBS改性瀝青)進(jìn)行對(duì)比分析,試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。
試驗(yàn)結(jié)果表明,Thus-10混合料的最大彎拉應(yīng)變均達(dá)到了2 800 με,均能滿足指標(biāo)要求,均比其他同類型的超薄罩面瀝青混合料彎拉應(yīng)變值大,由此說(shuō)明Thus-10混合料具有較優(yōu)的低溫抗裂性能。
4 工程應(yīng)用
4.1 工程概況
宿遷市S324省道隨著交通量的迅猛增長(zhǎng)和服役時(shí)間的慢慢推移,瀝青路面出現(xiàn)了橫向裂縫等現(xiàn)象,部分路段有坑槽、車轍等病害,推薦使用熱拌超薄Thus-10混合料罩面的養(yǎng)護(hù)方案。
4.2 施工工藝
4.2.1 原路面處理。本次試驗(yàn)段總長(zhǎng)250 m,寬11 m,試驗(yàn)段的原路面存在橫向裂縫、輕微車轍病害,通過(guò)統(tǒng)計(jì)共有10條橫向裂縫,1處輕微車轍(15 mm以內(nèi))。橫向裂縫處理方案:先銑刨,再貼抗裂貼(50 cm寬),最后進(jìn)行回填混合料壓實(shí)。沿著原路面橫向裂縫處銑刨寬度1 m,長(zhǎng)度為整個(gè)橫向裂縫,深度為4 cm。輕微車轍不處理,直接鋪筑即可。試驗(yàn)段鋪筑前應(yīng)對(duì)原路面標(biāo)線進(jìn)行徹底清理。
4.2.2 黏層油撒布。使用路面清掃車對(duì)原路面進(jìn)行清掃,保持原路面干燥和整潔,然后鋪高黏改性乳化瀝青,高黏改性乳化瀝青加熱溫度為60~65 ℃,用量為0.6 kg/m2。最后進(jìn)行高黏改性乳化瀝青鋪設(shè)作業(yè)。
4.2.3 拌和。根據(jù)調(diào)整后的礦料比例,AMMANN-4000拌和參數(shù)見表6。從混合料出料情況看,目測(cè)混合料整體較均勻。拌和樓共生產(chǎn)42盤料,每盤料包含4 t混合料,總共生產(chǎn)168 t高黏Thus-10混合料。瀝青加熱溫度控制在175~185 ℃,拌和溫度180~185 ℃,出料溫度控制在175~190 ℃,超過(guò)195 ℃予以廢棄。
4.2.4 運(yùn)輸。Thus-10混合料出廠溫度應(yīng)嚴(yán)格控制,超過(guò)190 ℃作為廢料處理,Thus-10混合料運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)防止混合料的離析,運(yùn)輸過(guò)程應(yīng)采用保溫措施。
4.2.5 攤鋪。待鋪設(shè)的高黏改性乳化瀝青破乳后進(jìn)行熱拌超薄罩面Thus-10攤鋪。采用兩臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)作業(yè),松鋪系數(shù)設(shè)定為1.2,攤鋪機(jī)攤鋪速度為2~3 m/min。
4.2.6 壓實(shí)。初壓雙鋼輪壓路機(jī)碾壓速度為3 km/h左右,靜壓2遍;復(fù)壓雙鋼輪壓路機(jī)速度為3 km/h,振動(dòng)碾壓5遍;終壓雙鋼輪壓路機(jī)速度為3 km/h,靜壓2遍。從試驗(yàn)段碾壓完畢后正常斷面鋪面效果來(lái)看,鋪面較為均勻,無(wú)明顯油斑和大面積離析現(xiàn)象。
4.3 工后檢測(cè)
一是滲水試驗(yàn)。滲水試驗(yàn)采用隨機(jī)法,試驗(yàn)段共進(jìn)行了3個(gè)滲水試驗(yàn),基本不滲水。二是路面平整度。試驗(yàn)段鋪筑后,使用3 m直尺進(jìn)行平整深度檢測(cè)。試驗(yàn)段的平整度檢測(cè)結(jié)果為0.7 mm,遠(yuǎn)小于規(guī)范要求的5 mm,罩面較平整。三是現(xiàn)場(chǎng)抗滑性能試驗(yàn)。對(duì)鋪筑后的面層抗滑性能進(jìn)行檢測(cè),其中構(gòu)造深度均值為0.91 mm,路面擺值(BPN)均值為63,構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果滿足施工指導(dǎo)意見要求。四是長(zhǎng)期性能跟蹤觀測(cè)。為了驗(yàn)證Thus-10的長(zhǎng)期使用性能,檢測(cè)了通車6個(gè)月和1年的路面情況,未發(fā)現(xiàn)裂縫及其他病害,至今通車效果良好,表明Thus-10罩面使用性能較優(yōu)。
5 結(jié)論
本研究深入分析了熱拌超薄罩面Thus-10在干線公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用,主要研究結(jié)論如下。①基于體積-性能平衡方法進(jìn)行了熱拌超薄罩面Thus-10配合比設(shè)計(jì),確定了Thus-10的生產(chǎn)配合比,其中1#(5~10 mm)∶2#(3~5 mm)∶3#(0~3 mm)∶礦粉=45∶23∶25∶7,最佳油石比為6.3%,瀝青∶高黏添加劑=96∶4,纖維摻量為混合料的0.3%。②熱拌超薄罩面Thus-10具有較優(yōu)的高溫性能、水穩(wěn)定性和低溫性能,比其他同類型超薄罩面瀝青混合料相應(yīng)的指標(biāo)優(yōu)。③依托宿遷市S324省道養(yǎng)護(hù)工程進(jìn)行了Thus-10應(yīng)用,形成了熱拌超薄Thus-10施工技術(shù)指南,施工后檢測(cè)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求,長(zhǎng)期性能較好。
參考文獻(xiàn):
[1]宋立軍.薄層罩面養(yǎng)護(hù)技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2023(9):196-198.
[2]張澤峰.高速公路養(yǎng)護(hù)常溫密實(shí)型超薄罩面施工技術(shù)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2023(16):164-166.
[3]沈建成,任全生,韓方元,等.玄武巖纖維薄層罩面AC-10瀝青混合料性能研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2023,13(6):77-80.
[4]吳建強(qiáng).PAC排水瀝青薄層罩面技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J].交通世界,2023(Z2):86-88.