周　暉　鄭文俊　李士友　馬志雪

(浙江省衢州市交通工程質(zhì)量安全監(jiān)督站　衢州　324000)

IBIND瀝青混合料路面在省道中的應(yīng)用研究*

周暉鄭文俊李士友馬志雪

(浙江省衢州市交通工程質(zhì)量安全監(jiān)督站衢州324000)

摘要為評(píng)價(jià)IBIND瀝青混合料路面在地方干線公路中的應(yīng)用效果，依托浙江省S222龍麗線龍游段路面大中修工程，對(duì)IBIND瀝青混合料進(jìn)行了瀝青路面上面層的工程應(yīng)用。在確定IBIND瀝青混合料AC-13配合比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，分析了IBIND瀝青混合料的物理力學(xué)性質(zhì)，并對(duì)試驗(yàn)路進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)混合料和鉆心取樣，路用性能、平整度檢測(cè)等，驗(yàn)證了IBIND瀝青混合料在省道路面中應(yīng)用的可行性。

關(guān)鍵詞瀝青路面省道IBIND應(yīng)用研究

近年來(lái)，浙江省公路建設(shè)規(guī)模迅速發(fā)展，但隨著超載、重載作用，加之浙江高溫多雨環(huán)境的影響，瀝青路面出現(xiàn)大量的早期病害，而有機(jī)改性活性礦物(IBIND)改性瀝青混合料是緩解瀝青路面早期病害的重要途徑之一。IBIND最早由以色列DSI公司開(kāi)發(fā)并進(jìn)行初步探索應(yīng)用[1-2]，在以色列、歐洲、愛(ài)爾蘭、澳大利亞、中國(guó)等多個(gè)國(guó)家的路面工程中應(yīng)用。呂委等人[3]研究了摻加IBIND的SMA改性瀝青混合料的路用性能；江蘇交通科學(xué)研究院在長(zhǎng)江大道輔道和市政瀝青路面進(jìn)行過(guò)應(yīng)用[4]。

目前有機(jī)改性活性礦物瀝青混合料路面應(yīng)用研究剛剛起步，僅處于室內(nèi)微觀試驗(yàn)改性分析的探索階段[5-8]，在省道上未見(jiàn)應(yīng)用和性能研究報(bào)道。本文以浙江省S222線龍麗線龍游段路面大中修改造工程為依托，對(duì)IBIND瀝青混合料進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的設(shè)計(jì)和性能檢測(cè)，以改善瀝青混合料的使用性能，緩解瀝青路面的早期病害，延長(zhǎng)路面的使用壽命。

1原材料

1.1　瀝青

采用AH-70瀝青，經(jīng)檢測(cè)合格進(jìn)場(chǎng)后儲(chǔ)入瀝青罐以備用，其性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　現(xiàn)場(chǎng)瀝青3大指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

1.2　集料和礦粉

集料和礦粉質(zhì)量直接關(guān)系到混合料生產(chǎn)的穩(wěn)定性，也直接影響著路面攤鋪、碾壓效果，同時(shí)對(duì)級(jí)配控制起著至關(guān)重要的作用。通過(guò)對(duì)進(jìn)場(chǎng)的集料分開(kāi)堆放以防混倉(cāng)，礦粉采用礦粉罐車(chē)直接將礦粉打入拌和樓礦粉罐，以備生產(chǎn)時(shí)使用，表2和表3給出了集料性質(zhì)和密度參數(shù)。

表2　集料性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果匯總表　%

表3　集料密度試驗(yàn)

1.3　IBIND外摻劑

IBIND是一種硅藻土活性礦物，粒徑約40 μm，可用于瀝青混合料中代替部分粘結(jié)劑，通過(guò)進(jìn)行表面有機(jī)活化改性，使其在瀝青中可以形成特有的環(huán)扣型結(jié)構(gòu)，提高瀝青性能。IBIND緩慢添加到加熱165~170 ℃的瀝青中，同時(shí)邊加入邊攪拌，以防止IBIND顆粒結(jié)團(tuán)，5～10 min后放入烘箱保溫，30 min后繼續(xù)攪拌5～10 min,以使IBIND與瀝青充分混融；然后將IBIND瀝青保溫用于拌和瀝青混合料，見(jiàn)圖1。

圖1　IBIND添加瀝青及攪拌狀況

基于瀝青混合料性能及其經(jīng)濟(jì)性考慮，選擇IBIND添加劑的用量為瀝青用量(質(zhì)量比)的10%。

2礦料配合比、外摻劑摻量確定

2.1　礦料配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中AC-13級(jí)配對(duì)應(yīng)的上限、下限級(jí)配范圍，分別選擇1,2,3號(hào)3條級(jí)配曲線作為調(diào)試級(jí)配，擬選AC-13型3種調(diào)試級(jí)配具體的通過(guò)率見(jiàn)表4。

表4　擬選AC-13型3種調(diào)試級(jí)配的通過(guò)率

由表4可見(jiàn)，項(xiàng)目所選擇的3種試驗(yàn)用級(jí)配在我國(guó)現(xiàn)有瀝青路面建設(shè)工程中廣泛應(yīng)用，涵蓋面廣，具有一定的代表性。比較通過(guò)率發(fā)現(xiàn)，所選的3種級(jí)配中所含細(xì)料多少順序依次為：1號(hào)中值所含細(xì)料最多，2號(hào)次之，3號(hào)最少。參照浙江地區(qū)AC-13設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，油石比取4.8%，經(jīng)測(cè)試，3種級(jí)配下馬歇爾試件的各項(xiàng)物理指標(biāo)結(jié)果見(jiàn)表5，從表中可以看出，1號(hào)和3號(hào)級(jí)配的VV和VFA指標(biāo)達(dá)不到技術(shù)要求。

表5　AC-13 3種調(diào)試級(jí)配馬歇爾試件指標(biāo)(油石比4.8%)

結(jié)合浙江地區(qū)高溫多雨的氣候特點(diǎn)和以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，擬選擇AC-13中的2號(hào)級(jí)配作為IBind瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)的目標(biāo)級(jí)配。圖2示出了AC-13型2號(hào)級(jí)配曲線與AC-13級(jí)配上下限及中值曲線的對(duì)比圖。

圖2　AC-13型級(jí)配上限、下限、中值

2.2　IBIND外摻劑摻量確定

通過(guò)IBIND產(chǎn)品說(shuō)明及前期試驗(yàn)分析，確定IBIND添加劑摻量為瀝青用量的10%，拌和樓每盤(pán)拌制瀝青混合料3 t，計(jì)算得每盤(pán)料中外摻劑添加量為13.5 kg。鋪筑前先將大袋裝外摻劑全部分裝成21 kg小袋，以便在鋪筑當(dāng)天通過(guò)人工方式添加。

3試驗(yàn)路檢測(cè)與性能分析

3.1　混合料性能

(1)標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)。試驗(yàn)當(dāng)天代表性抽取運(yùn)料車(chē)的混合料進(jìn)行室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6　鋪筑段與對(duì)比段標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

由表6可見(jiàn)，與對(duì)比段相比，IBIND混合料的穩(wěn)定度值較大，但流值卻表現(xiàn)出非常接近。說(shuō)明外摻劑IBIND能明顯提高瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定值，并不影響混合料的流值。

(2)浸水馬歇爾試驗(yàn)。對(duì)料車(chē)中抽取試樣分別按2種溫度成型的馬歇爾試件浸水后測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表7。

表7　鋪筑路當(dāng)天與前期室內(nèi)試驗(yàn)

鋪筑路當(dāng)天成型馬歇爾試件的穩(wěn)定度特性與前期室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果是相合的，即160 ℃成型的馬歇爾比165 ℃成型的馬歇爾穩(wěn)定度值要大；165 ℃成型的馬歇爾比160 ℃成型的馬歇爾殘留穩(wěn)定度值要大。

3.2　路性能分析

(1)路面心樣檢測(cè)。本次試驗(yàn)路采用隨機(jī)抽檢的方式鉆取8個(gè)心樣，表8給出了試驗(yàn)路心樣物理指標(biāo)與壓實(shí)度的測(cè)試結(jié)果。

由表8可見(jiàn)，IBIND鋪筑路段的壓實(shí)度整體滿足規(guī)范要求，且比對(duì)比路段瀝青路面壓實(shí)度略微大。這說(shuō)明IBIND在施工中表現(xiàn)出的粘性大及碾壓中出現(xiàn)的輕微推移，并沒(méi)有給鋪筑段的整體壓實(shí)度帶來(lái)負(fù)面影響，同時(shí)也說(shuō)明IBIND在今后的施工中采用本次試驗(yàn)段中的碾壓方式及組合是合理可行的。

表8　S222省道IBIND試驗(yàn)路心樣測(cè)試結(jié)果

(2)平整度檢測(cè)。試驗(yàn)段采用全自動(dòng)平整度儀進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表9。

表9　平整度檢測(cè)結(jié)果

由表9可以看出，試驗(yàn)路段與對(duì)比段平整度均滿足要求；鋪筑段的平整度值比較均勻，說(shuō)明現(xiàn)場(chǎng)攤鋪厚度及碾壓遍數(shù)基本一致。

4結(jié)語(yǔ)

(1)從對(duì)原材料的基本測(cè)試、IBIND瀝青混合料室內(nèi)外試驗(yàn)及試驗(yàn)路鋪筑及檢測(cè)看，IBIND瀝青混合料中，除了添加有機(jī)改性活性礦物IBIND添加劑外，原材料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ F40-2004)中對(duì)密級(jí)配瀝青混合料原材料的基本規(guī)定。

(2)通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)和試驗(yàn)路驗(yàn)證，IBIND瀝青混合料添加劑的最佳摻量為瀝青用量總質(zhì)量的10%，并且與普通瀝青混凝土相比，IBIND添加劑因采用人工投入外摻劑方式，從其添加時(shí)間、劑量、混合攪拌均勻性等方面來(lái)看，IBIND對(duì)混合料的性能有顯著影響。

(3)選取公稱(chēng)最大粒徑為13 mm的礦料級(jí)配進(jìn)行有機(jī)改性活性礦物瀝青混合料試驗(yàn)，工程施工時(shí)，應(yīng)因地制宜、結(jié)合實(shí)際情況選擇合適的級(jí)配，并進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

(4)IBIND在S222線試驗(yàn)路的瀝青混合料試驗(yàn)結(jié)果表明，其物理力學(xué)性質(zhì)、鉆心強(qiáng)度、路用性能、平整度和壓實(shí)度等指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求，驗(yàn)證了IBIND瀝青混合料在省道路面中應(yīng)用的可行性。

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收稿日期：2015-10-09

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.037

*浙江省交通運(yùn)輸廳科技項(xiàng)目(2012H67)資助