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        開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層在南友高速公路中的應(yīng)用

        2015-11-05 02:24:50奕唐忠國(guó)周興業(yè)謝國(guó)瑞
        中國(guó)科技信息 2015年6期
        關(guān)鍵詞:礦料油石空隙

        劉 奕唐忠國(guó)周興業(yè)謝國(guó)瑞

        1.廣西交通投資集團(tuán)崇左高速公路運(yùn)營(yíng)有限公司;2.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院

        開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層在南友高速公路中的應(yīng)用

        劉 奕1唐忠國(guó)1周興業(yè)2謝國(guó)瑞2

        1.廣西交通投資集團(tuán)崇左高速公路運(yùn)營(yíng)有限公司;2.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院

        概述

        南友高速公路是廣西區(qū)內(nèi)第一條采用瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)的高速公路,通車至今道路整體使用狀況較好,僅有部分路段的瀝青面層出現(xiàn)輕微病害、老化和抗滑性能衰減等問(wèn)題。為恢復(fù)這些路段的表面功能、延長(zhǎng)使用壽命,需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修,而鋪筑超薄磨耗層是目前較為成熟的技術(shù)之一。

        開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層(OGFC)是一種代表性的超薄鋪裝材料,其厚度薄、粒徑小、抗滑性能優(yōu)異,能夠有效緩解裂縫等病害的進(jìn)一步發(fā)展,改善路面的抗滑性能、恢復(fù)道路的表面功能,是一種用于高等級(jí)公路表面層的優(yōu)質(zhì)瀝青混凝土。研究開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層在南友高速公路中的應(yīng)用具有十分重要的意義,不僅能夠推遲道路大修周期、延長(zhǎng)道路使用壽命,而且能夠?yàn)閺V西區(qū)內(nèi)同類工程提供有益的借鑒和指導(dǎo)。

        開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層設(shè)計(jì)思想

        開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層粗集料含量多、約占整個(gè)混合料的75%~80%,瀝青混合料空隙率較大、通常為20%~25%,依靠足夠的宏觀構(gòu)造深度來(lái)提供優(yōu)異的抗滑性能。根據(jù)這些特點(diǎn),開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層配合比設(shè)計(jì)主要考慮的設(shè)計(jì)指標(biāo)為析漏率、空隙率、飛散磨耗率及浸水條件下的飛散磨耗率等,其主要設(shè)計(jì)思想如下。

        (1)析漏率是施工和易性指標(biāo),混合料中過(guò)大的油石比將導(dǎo)致瀝青在拌和、運(yùn)輸中流淌,嚴(yán)重情況下將會(huì)影響到混合料的碾壓成型。因此,將該指標(biāo)確定為開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層混合料油石比的控制上限值ωmax1。

        (2)空隙率影響到混合料的各種路用性能。當(dāng)級(jí)配確定后,油石比過(guò)大將會(huì)降低混合料的空隙率,使其喪失或降低一些主要的路用性能。因此,根據(jù)設(shè)計(jì)空隙率的要求確定混合料油石比,是配合比設(shè)計(jì)中的第二個(gè)控制上限ωmax2。

        取這兩個(gè)控制上限的最小值,即min{ωmax1,ωmax2},作為開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層混合料設(shè)計(jì)油石比的上限。

        (3)為了保證這種混合料具有一定的強(qiáng)度、穩(wěn)定性,采用飛散試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,一種是在干燥、常溫環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn),另一種是在高溫飽水之后進(jìn)行試驗(yàn)。兩種條件各自有不同的磨耗率標(biāo)準(zhǔn),分別得到兩個(gè)滿足磨耗率標(biāo)準(zhǔn)的混合料最小油石比下限值,即ωmin1,ωmin2。當(dāng)?shù)陀诖擞褪葧r(shí),混合料的磨耗率不能滿足要求。

        取這兩個(gè)控制下限的最大值,即max{ωmin1,ωmin2},作為這種混合料設(shè)計(jì)油石比的下限。

        (4)最后,?。╩in{ωmax1,ωmax2}+ max{ωmin1,ωmin2})/2作為開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層材料的最佳油石比初始值,并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整后確定最佳油石比最終取值。

        南友高速公路開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層配合比設(shè)計(jì)

        原材料

        南友高速公路超薄磨耗層用瀝青為SBS改性瀝青,產(chǎn)地為廣東茂名,所檢三大指標(biāo)符合規(guī)范要求,檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

        OGFC-8瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)所用集料產(chǎn)地、規(guī)格、材質(zhì)分別為:崇左料場(chǎng)0mm~5mm石灰?guī)r機(jī)制砂、江州鎮(zhèn)渠座村料場(chǎng)5mm~10mm英安巖碎石,檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

        表1 SBS改性瀝青檢測(cè)結(jié)果

        表2 瀝青混合料用粗集料(英安巖)的技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

        表3 超薄磨耗層OGFC-8瀝青混合料用礦料級(jí)配曲線

        表4 OGFC-8超薄磨耗層瀝青混凝土層目標(biāo)配合比馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

        表5 OGFC-8超薄磨耗層瀝青混合料析漏試驗(yàn)結(jié)果

        表6 OGFC-8超薄磨耗層瀝青混合料飛散試驗(yàn)結(jié)果

        級(jí)配設(shè)計(jì)

        南友高速公路超薄鋪裝層厚度設(shè)計(jì)為2cm,因此開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層采用OGFC-8級(jí)配,最大公稱粒徑為7.2mm,4.75mm通過(guò)率為23%,設(shè)計(jì)空隙率取為20%~25%。

        (1)礦料級(jí)配組成

        本工程O(píng)GFC-8瀝青混合料礦料級(jí)配曲線如表3所示。

        (2)礦料級(jí)配合成計(jì)算

        在拌和場(chǎng)冷料堆取料進(jìn)行篩分,并按上表礦料級(jí)配要求進(jìn)行目標(biāo)配比級(jí)配合成計(jì)算。采用水洗法對(duì)各種礦料進(jìn)行水洗篩分,篩分結(jié)果及級(jí)配合成計(jì)算結(jié)果如表3所示。

        油石比確定

        (1)馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)

        由表4可知,開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層OGFC-8在最佳空隙率下的油石比為5.0%。

        (2)析漏試驗(yàn)

        為了確定OGFC-8瀝青混合料的最佳油石比,開(kāi)展了8個(gè)油石比的析漏試驗(yàn)。

        由表5可知,開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層OGFC-8析漏損失率最大允許值對(duì)應(yīng)的油石比為4.37%,因此對(duì)于本工程而言,最佳油石比應(yīng)不大于4.37%。

        (3)飛散試驗(yàn)

        為了驗(yàn)證OGFC-8瀝青混合料的飛散損失情況,開(kāi)展了5個(gè)油石比的肯塔堡飛散試驗(yàn)。

        從表6中數(shù)據(jù)可知,本工程O(píng)GFC-8瀝青混合料飛散損失率為20%時(shí)對(duì)應(yīng)的油石比為4.2%,因此對(duì)于本試驗(yàn)路而言,最佳油石比應(yīng)不小于4.2%。

        最佳油石比

        綜合上述馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)、析漏試驗(yàn)和飛散試驗(yàn)結(jié)果,最終確定本試驗(yàn)路OGFC-8開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層的最佳油石比為4.37%。

        路用性能驗(yàn)證

        在上述確定的最佳油石比基礎(chǔ)上成型試件,開(kāi)展路用性能驗(yàn)證。60℃高溫車轍試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度為3802次/ mm,凍融劈裂強(qiáng)度比TSR為89.7%,可見(jiàn)在最佳油石比下開(kāi)級(jí)配瀝青混合料具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性,可用于南友高速公路養(yǎng)護(hù)維修工程當(dāng)中。

        結(jié)語(yǔ)

        利用開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層設(shè)計(jì)思想,結(jié)合南友高速公路的具體情況,設(shè)計(jì)了適用于南友高速公路養(yǎng)護(hù)維修工程使用的開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層混合料OGFC-8,混合料最大公稱粒徑為7.2mm;通過(guò)混合料空隙率、析漏試驗(yàn)和飛散試驗(yàn)綜合確定了開(kāi)級(jí)配超薄磨耗層的最佳油石比,通過(guò)路用性能驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),其具有較好的高溫性能和水穩(wěn)定性,可應(yīng)用于南友高速公路的薄層罩面工程中。

        10.3969/j.issn.1001-8972.2015.06.037

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