摘要：外摻劑作為提升路面材料性能的新型材料越來(lái)越多地得到開(kāi)發(fā)和利用。文章以高模量劑為對(duì)象進(jìn)行瀝青混合料的研究，分別以不同摻量的高模量劑（0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%）加入到瀝青混合料中，通過(guò)車(chē)轍試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)和分析混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗開(kāi)裂性及水穩(wěn)定性，并以柳州南外環(huán)路建設(shè)為依托進(jìn)行高模量瀝青混合料的實(shí)地試驗(yàn)段鋪筑應(yīng)用，通過(guò)后期的道路檢測(cè)表明高模量瀝青路面具有較好的路用性能表現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：高模量劑;瀝青混合料;路用性能;工程應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：U416.217文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI： 10. 13282/j. cnki. wccst.2019. 12. 017

文章編號(hào)：1673 - 4874（2019）12 - 0056 - 05

0 引言

瀝青路面是我國(guó)道路工程的重要組成部分，其較好的行車(chē)舒適性、路面平整性和施工周期較短等優(yōu)勢(shì)成為其被不斷推廣應(yīng)用的主要原因。然而，瀝青路面在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間服役后，會(huì)產(chǎn)生一些路面病害問(wèn)題，如車(chē)轍、龜裂等。相關(guān)研究表明：在已竣工運(yùn)營(yíng)2～3年的高速公路上會(huì)產(chǎn)生不同軸型程度的車(chē)轍病害問(wèn)題[1 -2]。當(dāng)車(chē)轍病害處于輕度階段時(shí)，會(huì)影響行車(chē)的舒適性并伴有一定的行車(chē)安全風(fēng)險(xiǎn);當(dāng)車(chē)轍病害處于中高等級(jí)階段時(shí)，會(huì)直接造成路面的橫縱向裂縫，嚴(yán)重情況下會(huì)造成大面積的坑槽，影響路面結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定性[3]。

關(guān)于路面結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題，國(guó)內(nèi)的相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了大量研究，肖鵬[4]等學(xué)者提出了采用玄武巖纖維外摻的方式來(lái)提升瀝青路面的高溫抗車(chē)轍能力，同時(shí)還能提升材料的低溫抗開(kāi)裂能力和抗疲勞性能。李剛[5]等學(xué)者研究了不同摻量下的路可比材料對(duì)瀝青混合料的影響，研究表明可以顯著改善瀝青路面的抗車(chē)轍能力。高模量劑[6]是一種聚合物提煉的聚酯材料，作為外摻材料可以應(yīng)用于道路工程中，改善瀝青混合料技術(shù)性能的不足。本文針對(duì)高模量劑在瀝青混合料中的應(yīng)用進(jìn)行研究，探究其合適的摻量使用要求和施工工藝，不僅可以提高高模量瀝青混合料的研究水平，而且對(duì)推動(dòng)瀝青路面技術(shù)水平提升具有重要作用。

1 原材料

1.1 集料

研究采用的集料為廣西產(chǎn)的石灰?guī)r，粗細(xì)集料都符合規(guī)定要求。粗細(xì)集料的篩分通過(guò)率如表1所示。

1.2 填料

研究采用的填料為廣西產(chǎn)的石灰?guī)r礦粉，其符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中的標(biāo)準(zhǔn)要求。礦粉質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

1.3 瀝青

研究采用的瀝青為SBS改性瀝青，其各項(xiàng)性能指標(biāo)如表4所示。

1.4 高模量劑（PR）

研究試驗(yàn)采用的高模量劑（ PR）由上海道路新材料公司生產(chǎn)，其外表為黑色的顆粒狀固體，具有較好的物理力學(xué)性能，其技術(shù)參數(shù)如表5所示。

2 高模量瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

結(jié)合試驗(yàn)要求，本研究選定的目標(biāo)級(jí)配為AC -13瀝青混合料，其通過(guò)率如表6所示。

以0. 4%高模量劑（PR）為例，其混合料的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如表7所示，其最佳油石比為5.0%。同理分別確定不同高模量劑摻量下混合料的最佳油石比，結(jié)果如表8所示。

3 高模量瀝青混合料路用性能

3.1 高溫穩(wěn)定性

試驗(yàn)采用300 mm×300 mm×50 mm試件，選用HDCZ-01- 09A車(chē)轍試驗(yàn)機(jī)測(cè)試，用動(dòng)穩(wěn)定度評(píng)價(jià)高模量瀝青混合料的高溫性能。試驗(yàn)結(jié)果如圖1和圖2所示。

由圖1和圖2可知，隨著高模量劑摻量的增加，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度不斷增長(zhǎng)，但其增長(zhǎng)速率卻逐漸降低，高模量劑摻量在0.6%、0. 8%和1.0%時(shí)，其對(duì)應(yīng)的瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度分別是普通瀝青混合料的1. 45、1.56和1.62倍。與此同時(shí)，隨著高模量劑摻量的提升，混合料對(duì)應(yīng)的60 min相對(duì)變形也逐漸降低，摻量在0. 4%以上時(shí)，瀝青混合料的相對(duì)變形逐漸趨于平緩。高模量劑是聚合物材料，能夠顯著提升材料的粘聚特性，提升瀝青混合料的整體強(qiáng)度，在一定程度上促使混合料的抗車(chē)轍能力得到改善。

3.2 低溫抗裂性

本試驗(yàn)在UTM - 25試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為-10℃±0.5℃，加載速率為50 mm/min，試驗(yàn)所用試件尺寸為250 mm×30 mm×35 mm棱柱體瀝青混合料小梁。試驗(yàn)結(jié)果如表9所示。

由表9可知，隨著高模量劑摻量的提升，瀝青混合料的抗彎拉強(qiáng)度和彎拉勁度模量下降，破壞應(yīng)變?cè)龃?。?dāng)高模量劑摻量在0.6%、0. 8%和1.0%時(shí)，其對(duì)應(yīng)的瀝青混合料破壞應(yīng)變較普通瀝青混合料分別提升了33%、36%和38%，說(shuō)明高模量瀝青混合料的低溫抗裂性能得到有效提升。

3.3 水穩(wěn)定性

采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性，其測(cè)試結(jié)果如表10～11和圖3～4所示。

由表10～11和圖3～4可知，隨著高模量劑摻量的提升，瀝青混合料的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比呈先上升后下降的趨勢(shì)，但混合料的水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果均滿(mǎn)足《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20 - 2011）中的設(shè)計(jì)要求。

4 工程應(yīng)用

柳州南外環(huán)路是連接航嶺路、門(mén)頭路和柳石路的一條西東向通道，同時(shí)該路與陽(yáng)和大道、古亭大道等連通成為柳州市外環(huán)路的一部分。道路計(jì)算行車(chē)速度為80 km/h，為城市快速路，快車(chē)道為雙向六車(chē)道。其路面結(jié)構(gòu)如表12所示。

實(shí)際工程中，本研究在DKO+ OOO～DK6+ 000路段進(jìn)行了6 km的高模量瀝青路面的鋪筑，高模量劑的摻量選擇為0. 6%。在道路鋪筑完成，車(chē)輛運(yùn)營(yíng)后，對(duì)高模量瀝青混合料生產(chǎn)路段300 m的路段進(jìn)行檢測(cè)。由于跟蹤觀測(cè)時(shí)，路面已經(jīng)通車(chē)，為安全起見(jiàn)，檢測(cè)主要集中在行車(chē)道進(jìn)行。檢測(cè)結(jié)果如表13所示。

從滲水系數(shù)、構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)的檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，高模量瀝青路面均滿(mǎn)足上面層技術(shù)要求，試驗(yàn)路與生產(chǎn)路段檢測(cè)結(jié)果基本一致，表明路面結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的承載力，路面結(jié)構(gòu)狀況良好。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)高模量劑對(duì)瀝青混合料路用性能的影響進(jìn)行研究，分別選取了6種不同摻量進(jìn)行瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性研究。研究表明：高模量劑摻量在0. 6%時(shí)，混合料的動(dòng)穩(wěn)定度較普通瀝青混合料提升了45%;低溫抗裂性能較普通瀝青混合料提升了33%;隨著纖維摻量的增加，瀝青混合料的水穩(wěn)定性呈先上升后下降的趨勢(shì)。研究結(jié)合柳州南外環(huán)路建設(shè)工程進(jìn)行了6 km的高模量瀝青混合料的試驗(yàn)段鋪筑，后期檢測(cè)表明路面使用達(dá)到較好效果。

參考文獻(xiàn)

[1]常曦.瀝青路面常見(jiàn)病害產(chǎn)生原因與防治措施[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，201 9，27（10）：71.

[2]田錦鵬.瀝青路面抗車(chē)轍性能提高對(duì)策探析[J].山西建筑，2019，45（10）：140， 258.

[3]呂麗君.瀝青路面抗車(chē)轍性能提高對(duì)策的探析[J].山西建筑，2 019，45（9）：148 - 149.

[4]肖鵬，仲星全，丁春梅，等.玄武巖纖維高模量瀝青混合料路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析[J].施工技術(shù)，2018，47（5）：73 -76.

[5]李剛.路可比改性劑摻量對(duì)瀝青混合料路用性能影響規(guī)律研究[J].中外公路，2018，38（2）：277- 281。

[6]李劍波，肖雷.高模量瀝青混合料在高速公路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用分析[J].中國(guó)建材科技，2018，27（6）：28 - 29，6.

作者簡(jiǎn)介：楊波（1978-），高級(jí)工程師，碩士，研究方向：道路橋梁工程與職業(yè)教育。