抗車轍劑在S308線舊路改造工程中的應(yīng)用研究

孫海山1，趙建玲2，張清海3，吳領(lǐng)4

(1.錫林郭勒盟上都音高勒養(yǎng)路工區(qū)，錫林浩特 026000；2.錫林浩特養(yǎng)路工區(qū)，錫林浩特 026000；

3.錫林浩特邊防公路機(jī)械化養(yǎng)護(hù)隊(duì)，錫林浩特 026000；4.武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料

國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070)

摘要：以S308線舊路改造項(xiàng)目為依托，對(duì)AC-16C型抗車轍劑瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)與性能進(jìn)行了研究，探討了摻抗車轍劑的混合料的施工工藝。結(jié)果表明，抗車轍劑的摻入顯著改善了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)瀝青混合料的低溫性能和抗水損害性能也有一定的改善效果。

關(guān)鍵詞：抗車轍劑；舊路改造；應(yīng)用研究

doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2015.04.012

Abstract:Based on S308 line old road reconstruction project, this paper studied the design method and performance of AC-16C asphalt mixture containing anti-rutting agent, and discussed the construction technology. Results indicated that anti-rutting agent could significantly improve the high temperature stability, and it also showed some positive effect on crack resistance and moisture resistance. The construction method of asphalt mixture containing anti-rutting agent was simple.

收稿日期：2015-06-01.

作者簡(jiǎn)介：孫海山(1966- )，工程師.E-mail:13604794878@136.com

Application of Anti-rutting Agent in Old Road Reconstruction Project

of S308 Line

SUNHai-shan1,ZHAOJian-ling2,ZHANGQing-hai3,WULing4

(1.Xilingol League Shangdouyingaole County Road Maintenance Work Area, Xilinhot 026000,China;

2.Xilinhot City Road Maintenance Work Area, Xilinhot 026000,China;3.Xilinhot Border Road Mechanization

of Maintenance Teams, Xilinhot 026000,China;4.State Key Laboratory of Silicate Materials for Architectures,

Wuhan University of Technology, Wuhan 430070,China)

Key words:anti-rutting agent;old road reconstruction;application research

S308線改造工程上都至哈畢日嘎段為一級(jí)單幅公路，全長(zhǎng)40 km，目前已進(jìn)入維修改造階段，為保證維修工程施工質(zhì)量，延長(zhǎng)路面使用壽命，特依托該項(xiàng)目開展抗車轍劑在高海拔地區(qū)舊路改造工程中的應(yīng)用研究。

項(xiàng)目所在地屬中溫帶大陸性氣候，年平均氣溫為1.5 ℃，一月份平均氣溫-18.3 ℃，七月份平均氣溫18.7 ℃，極端最高溫度35.9 ℃，極端最低氣溫-36.6 ℃；全年降雨量為365.1 mm，絕大部分集中在7、8、9月份；全年無霜期104 d，冰雪期180 d，海拔高度1 200～1 300 m。該路段是錫林郭勒盟煤炭、蔬菜等經(jīng)濟(jì)資源外運(yùn)的主要通道，故要求瀝青混凝土路面具有較高的抗車轍能力和良好的水穩(wěn)定性。針對(duì)項(xiàng)目所處地區(qū)重載交通和降雨集中的特點(diǎn)，該研究擬通過向?yàn)r青混合料中摻加抗車轍劑來改善該段路面的高溫抗車轍能力，并對(duì)其施工工藝進(jìn)行研究。該路段瀝青面層設(shè)計(jì)厚度為5 cm ，采用AC-16C瀝青混合料進(jìn)行鋪筑。

1原材料性能

項(xiàng)目采用瀝青為中油遼河石化公司生產(chǎn)的90號(hào)A級(jí)重交通道路石油瀝青；粗、細(xì)集料均采用河北萬全碎石場(chǎng)生產(chǎn)的玄武巖碎石；填料采用正藍(lán)旗石灰?guī)r磨制石粉；抗車轍劑為北京中交路通科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的RPS3000橡塑類抗車轍劑?？管囖H劑主要成分為高分子聚合物，呈均勻顆粒狀，可在瀝青混合料拌和過程中快速、均勻熔融分散。研究表明其通過增粘、加筋、填充、彈性恢復(fù)等多重作用來大幅提高混合料的高溫穩(wěn)定性，并對(duì)水穩(wěn)定性和低溫抗裂性也有一定的改善。原材料主要性能指標(biāo)如表1～表5所示。

表1　90號(hào)道路石油瀝青主要性能

表2　粗集料主要性能指標(biāo)

表3　細(xì)集料主要性能指標(biāo)

表4　石灰?guī)r礦粉主要性能指標(biāo)

表5　抗車轍劑主要性能指標(biāo)

2配合比設(shè)計(jì)與混合料性能評(píng)價(jià)

2.1　摻抗車轍劑的AC-16C配合比設(shè)計(jì)

摻抗車轍劑的混合料配合比設(shè)計(jì)采用JTGF 40—2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中熱拌瀝青混合料設(shè)計(jì)方法進(jìn)行。各檔玄武巖集料(9.5~19 mm、4.75~9.5 mm、2.36~4.75 mm、0~2.36 mm)摻量分別為30%、25%、14%、26%；石灰石礦粉的摻量為5%。合成級(jí)配曲線如圖1所示。

2.2　最佳油石比優(yōu)選

根據(jù)合成級(jí)配中各檔原材料摻配比例進(jìn)行試驗(yàn)備料，抗車轍劑摻量為混合料質(zhì)量的0.4%，采用4.4%、4.7%、5.0%、5.3%、5.6%五個(gè)初試油石比進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，確定瀝青混合料的最佳油石比，具體試驗(yàn)結(jié)果見表6所示。

表6　AC-16C馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表6，擊實(shí)密度最大值對(duì)應(yīng)的油石比a1為5.30%；穩(wěn)定度最大值對(duì)應(yīng)的油石比a2為4.95%；目標(biāo)空隙率為4.5%時(shí)所對(duì)應(yīng)的油石比a3為5.20%；瀝青飽和度范圍的中值對(duì)應(yīng)的油石比a4為5.00%，因此OAC1為

OAC1=(a1+a2+a3+a4)/4=5.11%

各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求的油石比范圍為：4.60%～5.40%。因此OAC2為

OAC2=(OACmin+OACmax)/2=5.00%

計(jì)算得最佳油石比

OAC=(OAC1+OAC2)=5.06%

取整得5.1%。即摻抗車轍劑的AC-16C混合料最佳油石比為5.1%。采用相同配合比進(jìn)行不摻抗車轍劑的AC-16C混合料的馬歇爾試驗(yàn)，確定最佳油石比為5.0%。

2.3　混合料性能驗(yàn)證

在最佳油石比條件下進(jìn)行摻抗車轍劑混合料和不摻抗車轍劑混合料的馬歇爾試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、水穩(wěn)定性試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)等，并對(duì)比兩者性能。具體試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7　AC-16C 混合料性能驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

從表7試驗(yàn)結(jié)果可以看出，摻0.4%抗車轍劑后，混合料車轍動(dòng)穩(wěn)定度由1 236次/mm提高到5 191次/mm，提高3倍以上；最大低溫彎拉應(yīng)變也由2 524提高到2 962，提高約17%；浸水殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比均有所提高。因此抗車轍劑的摻入顯著改善了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)瀝青混合料的低溫性能和抗水損害性能也有一定的改善效果。

3摻抗車轍劑的混合料施工技術(shù)

摻抗車轍劑的瀝青混合料在生產(chǎn)、運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)、開放交通等方面與普通瀝青混合料基本相同，但在拌和時(shí)間、施工溫度、壓實(shí)工藝方面需要更加嚴(yán)格的控制，該項(xiàng)目采用如下工藝進(jìn)行控制。

3.1　摻抗車轍劑的混合料拌制工藝

1)抗車轍劑的添加工藝：項(xiàng)目采用FM-5000型自動(dòng)顆粒投料機(jī)自動(dòng)投料。骨料進(jìn)拌和鍋時(shí)，投料機(jī)按使用比例同時(shí)投入抗車轍劑，自動(dòng)計(jì)量，自動(dòng)投料；延時(shí)10 s投料瀝青和礦粉，保證添加劑與骨料有不少于10 s的干拌時(shí)間。

2)濕拌時(shí)間：亦即瀝青加入拌鍋后的拌和時(shí)間，摻抗車轍劑瀝青混合料濕拌時(shí)間為以瀝青能均勻裹覆礦料為度，雙臥軸式拌和設(shè)備濕拌時(shí)間不少于35 s，該項(xiàng)目中瀝青投料完成后的拌和時(shí)間為40 s。

3)拌和溫度：項(xiàng)目采用日工3000型拌和站，骨料加熱溫度為185 ℃，普通瀝青加熱溫度為160 ℃，經(jīng)拌和站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)混合料出料溫度在165～175 ℃之間，混合料光澤度均勻、瀝青膜裹附飽滿。

3.2　摻抗車轍劑的混合料攤鋪與壓實(shí)工藝

1)混合料的運(yùn)輸：采用15臺(tái)自卸汽車進(jìn)行混合料運(yùn)輸，運(yùn)料車四周擋板采用厚棉被覆蓋保溫，頂部再用雙層加厚帆布，能完全覆蓋整個(gè)車廂頂部并包裹住箱體1/3的高度。

2)混合料的攤鋪：采用兩臺(tái)ABG8620攤鋪機(jī)梯隊(duì)攤鋪，兩臺(tái)攤鋪機(jī)中間搭接15～30 cm，正常攤鋪時(shí)前后間距不超過3 m。

3)混合料的壓實(shí)：初壓采用1臺(tái)12 t戴納派克壓路機(jī)進(jìn)行，初壓1遍，方式為：前進(jìn)靜壓，后退振壓；復(fù)壓采用2臺(tái)12 t戴納派克壓路機(jī)進(jìn)行，復(fù)壓3遍，方式為：振動(dòng)壓實(shí)，后面配一臺(tái)30 t徐工輪胎壓路機(jī)緊跟搓揉碾壓；終壓采用一臺(tái)11 t寶馬格壓路機(jī)靜壓收光。

4)摻抗車轍劑的混合料施工溫度控制如表8所示。

表8　摻抗車轍劑的混合料施工溫度控制　/℃

3.3　施工質(zhì)量檢測(cè)

在S308線改造工程中總計(jì)約3.5 km采用摻抗車轍劑的混合料進(jìn)行鋪筑，生產(chǎn)混合料約3 800 t。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取芯檢測(cè)，所有芯樣單點(diǎn)壓實(shí)度均大于98%，空隙率在4.5%～6.8%之間；滲水試驗(yàn)除個(gè)別點(diǎn)在100 mL/min以內(nèi)，其余測(cè)點(diǎn)基本不滲水；手工鋪砂法檢測(cè)路面構(gòu)造深度在0.6～0.7 mm；八輪儀檢測(cè)路面平整度代表值為0.8，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均滿足公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范要求。

4結(jié)論

a.0.4%抗車轍劑后，混合料車轍動(dòng)穩(wěn)定度由1 236次/mm提高到5 191次/mm，提高3倍以上；最大低溫彎拉應(yīng)變也由2 524提高到2 962，提高約17%；浸水殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比均有所提高。因此抗車轍劑的摻入顯著改善了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)瀝青混合料的低溫性能和抗水損害性能也有一定的改善效果。

b.摻抗車轍劑的瀝青混合料的施工溫度較普通瀝青混合料高，存在碾壓溫度敏感區(qū)，振動(dòng)壓實(shí)階段應(yīng)盡量控制在120 ℃以上，以保證壓實(shí)效果和路面質(zhì)量。同時(shí)為了使抗車轍劑能充分地熔融和分散在混合料中，需延長(zhǎng)骨料的干拌時(shí)間10～15 s，濕拌時(shí)間不少于40 s。抗車轍劑使用方法簡(jiǎn)單，無需增加施工工序，對(duì)于造價(jià)較低的舊路改造工程具有較高的性價(jià)比。

參考文獻(xiàn)

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