楊侶珍，張 平

(1.湖南交通職業(yè)技術(shù)學院，湖南長沙 410004;2.長沙理工大學，湖南長沙 410076)

近年來，在高速公路建設(shè)的飛速發(fā)展給人們出行帶來方便的同時，也提高了發(fā)生交通事故的概率。造成交通事故的原因很多，主要原因有行駛者安全意識差和路面狀況運行條件不佳等方面。前者可以通過強化教育加以提高，而改善路面運行條件最直接最有效的方法之一就是鋪筑抗滑表層。據(jù)調(diào)查，高速公路上，構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)大的路段的事故率要低于構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)小的路段［1］。本文通過室內(nèi)試驗，研究兩種不同類型的瀝青路面抗滑級配:AC—13K、Superpave—13。

1 瀝青混合料的設(shè)計

1.1 AC—13K瀝青混合料的設(shè)計

1.1.1 AC—13K 級配的選擇

根據(jù)篩分結(jié)果，對AC—13K配制三種級配方案，分別代表兩種級配范圍內(nèi)的粗、中、細三種狀況，其級配設(shè)計計算結(jié)果如表1、表2、表3所示。

表1 三種不同級配的材料用量%

表2 AC—13K合成級配

表3 三種AC—13K合成級配的表觀相對密度和毛體積相對密度

對上述配制的級配，按下式計算混合料的初始瀝青用量Pbi:

式中:Pbi為初始瀝青含量，按混合料質(zhì)量記，%;VMA為壓實混合料集料間隙率，對于AC—13K取14.5%;VV為壓實混合料空隙率，可取設(shè)計空隙率4%;Gsb為混合料毛體積相對密度。

按照三種合成級配，可計算得:Pbi=5.1%。按照標準的方法制件，通過對各種級配的混合料進行馬歇爾試驗并對其體積參數(shù)計算，結(jié)果如表4。按照最佳級配確定原則，即VMA、VFA、粉膠比、馬歇爾穩(wěn)定度與流值均符合設(shè)計要求，空隙率又接近4%設(shè)計值的一種級配，被確定為最佳級配或設(shè)計集料級配［2］。故對于 AC—13K，選取級配2為最佳級配。

表4 AC—13K最佳級配選擇表

1.1.2 AC—13K 最佳瀝青用量的確定

根據(jù)最佳設(shè)計集料級配，分別采用 4.6%，5.1%、5.6%、6.0%的瀝青用量，按照上述制件方法制備馬歇爾試件，并實測最大理論相對密度。確定不同瀝青含量壓實混合料的體積參數(shù):VV、VMA、VFA等如表5。

表5 AC—13K馬歇爾試驗匯總表

繪制 VV、VMA、VFA、DP、馬歇爾穩(wěn)定度與流值分別與瀝青含量的關(guān)系曲線，在VV與Pb的關(guān)系曲線上，與設(shè)計空隙率4%對應的瀝青含量，即為最佳瀝青含量，對于AC—13K為5.2%。并在此瀝青含量從其余關(guān)系曲線上找出相應的 VMA、VFA、粉膠比、馬歇爾穩(wěn)定度與流值。并將這些數(shù)值與設(shè)計標準進行對照，可知所有特性值均符合設(shè)計要求，則此瀝青含量即為最佳瀝青含量。

1.1.3 AC—13K 馬歇爾試驗

采用上述確定的級配與瀝青用量，制備各1組馬歇爾試件，測定其體積參數(shù)、穩(wěn)定度與流值，并進行了析漏試驗，如表6，可知:所有特性值完全符合設(shè)計要求，因此所選定的級配與瀝青用量滿足預期的要求［3］。

表6 AC—13K驗證試驗結(jié)果匯總表

1.2 Superpave—13 瀝青混合料設(shè)計

1.2.1 Superpave—13 級配的選擇

按照AC—13K的設(shè)計程序，同樣配制符合Superpave—13級配范圍內(nèi)的粗、中、細三種級配，其級配結(jié)果如表7、表8、表9所示。

同樣按式(1)計算初始瀝青用量Pbi=5.2%，按設(shè)計旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)Ndes=100次成型試件，按上述方法測試計算試件的體積參數(shù)如表10，從表中可以看出，只有Blend2的VMA滿足技術(shù)要求，因此選擇Blend2為設(shè)計級配。

表7 三種不同級配的材料用量

表8 Superpave—13合成級配

表9 三種Superpave—13合成級配的表觀相對密度和毛體積相對密度

1.2.2 Superpave—13 最佳瀝青用量的確定

分別采用 4.2%、4.7%、5.2%、5.7%、6.2% 的瀝青用量制備試件，確定不同瀝青含量壓實混合料的體積參數(shù)，VV、VMA、VFA、粉膠比DP如表11。

繪制VV、VMA、VFA、DP等參數(shù)分別與瀝青含量的關(guān)系曲線，在VV與Pb的關(guān)系曲線上，與設(shè)計空隙率4%對應的瀝青含量為5.1%，即為最佳瀝青含量［3］。并在此瀝青含量從其余關(guān)系曲線上找出相應的VMA、VFA、粉膠比，并將這些數(shù)值與設(shè)計標進行對照，可知所有特征值均符合設(shè)計要求，則此瀝青含量即為最佳瀝青含量。

表10 Superpave—13最佳級配選擇表

表11 Superpave—13體積參數(shù)試驗匯總表

1.2.3 Superpave—13 混合料的馬歇爾特性

按設(shè)計集料級配與5.1%瀝青含量制備馬歇爾試件(雙面 75擊次)，制備試件壓實溫度均按160℃ ±5℃控制。其馬歇爾特性如表12。

從試驗結(jié)果可以看出，當瀝青含量為5.1%時，馬歇爾試件的空隙率約為4.1%，該體積參數(shù)與旋轉(zhuǎn)壓實次數(shù)100次試件體積參數(shù)相當。

表12 Superpave—13混合料的馬歇爾特性

2 瀝青混合料路用性能試驗

瀝青路面抗滑表層主要解決高溫抗車轍和抗水損害等性能，在混合料的性能試驗方面也就主要圍繞這兩方面進行。

2.1 抗水損害試驗

對于設(shè)計的AC—13K瀝青混合料采用兩種方法分別檢驗抗水損害性能，一為按JTJ 052—2000試驗規(guī)程的浸水馬歇爾試驗，而對于Superpave—13則采用了T—283的試驗方法進行檢驗［4］。通過實驗分析，AC—13K具有較強的抗水損害能力，同時將殘留穩(wěn)定度與凍融劈裂強度比(TSR)兩者的試驗結(jié)果對比來看，兩者具有較好的一致性，殘留穩(wěn)定度高時，凍融劈裂強度比(TSR)也高，因此對于工地試驗室，當進行T—283試驗有困難時，應進行浸水馬歇爾試驗，初估瀝青混合料的抗水損害能力［5］。

2.2 車轍試驗

車轍試驗按照JTJ 052—2000試驗規(guī)程進行，試驗采用的條件為試驗溫度60℃，輪壓為0.7 MPa。兩種級配的瀝青混合料的動穩(wěn)定度試驗結(jié)果如表13所示。由此可知，在高溫抗車轍方面，AC—13K與Superpave—13均能滿足技術(shù)要求。

表13 車轍試驗結(jié)果

3 結(jié)束語

選定兩種抗滑類型瀝青混合料:AC—13K、Superpave—13，主要性能技術(shù)指標如表14所示。

表14 兩種混合料性能主要指標對比表

由上表可以看出:馬歇爾力學性能方面，兩種混合料均滿足要求。動穩(wěn)定度均滿足要求，對比試驗結(jié)果可以看出在高溫抗車轍性能方面，兩種混合料的優(yōu)劣次序為:AC—13K＞Superpave—13。通過以上室內(nèi)試驗可以看出，AC—13K較Superpave—13，在高溫抗車轍與抗水損害能力等性能上均得到了不同程度的改善與提高，AC—13K使用性能明顯優(yōu)越于Superpave—13型混合料。

［1］JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］黃曉明，吳少鵬.瀝青與瀝青混合料［M］.南京:東南大學出版社，2002.

［3］趙戰(zhàn)利.瀝青路面抗滑表層研究［D］.西安:長安大學，2007.

［4］紀耀輝.瀝青路面抗滑級配類型工程應用研究［D］.長沙:長沙理工大學，2008.

［5］莫百金，李躍軍.新型抗滑磨耗層混合料級配設(shè)計及路用性能研究［J］.公路，2008(10).