賈 睿

（新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830006）

0 引言

巖瀝青存在于巖層夾縫中， 由于長(zhǎng)期與自然環(huán)境共存， 性能穩(wěn)定， 巖瀝青作為改性材料應(yīng)用于瀝青混合料中，具有非常優(yōu)良的路用性能，如高溫穩(wěn)定性能好、抗水損壞能力強(qiáng)、抗老化能力強(qiáng)、耐候性好等特點(diǎn)[1-2]。

林曉光等[3]對(duì)布敦巖瀝青和國(guó)產(chǎn)青川巖瀝青研究對(duì)比發(fā)現(xiàn)，巖瀝青的摻入對(duì)基質(zhì)瀝青的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及抗老化性能均有很大的提高， 且青川巖瀝青在高溫性能、抗老化性能等方面均優(yōu)于布敦巖瀝青。鄒桂蓮等[4]通過(guò)布敦巖瀝青和A-70 瀝青混合料進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)，研究顯示，巖瀝青的水穩(wěn)定性明顯高于A-70，這表明巖瀝青改性瀝青混合料能夠很好的滿足潮濕土地水穩(wěn)定性的要求。 但目前我國(guó)尚無(wú)灌注式巖瀝青混合料施工設(shè)計(jì)規(guī)范，只有一些工程經(jīng)驗(yàn)的建議指標(biāo)。在公路行業(yè)迅速發(fā)展的形勢(shì)下， 研究巖瀝青的各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制定有指導(dǎo)性的意義。

1 巖瀝青混合料改性機(jī)理

天然巖瀝青改性的機(jī)理是： 將天然巖瀝青按照一定的配合比摻入普通瀝青中， 使基質(zhì)瀝青與天然巖瀝青共同作用使巖瀝青分子膠束破裂， 破裂膠束上空缺的活性點(diǎn)被普通瀝青中的微分子所填充， 從而形成一種全新的瀝青混合物[5]。實(shí)質(zhì)上是在普通瀝青中加入了大量的非自發(fā)核心物質(zhì)對(duì)原基質(zhì)瀝青的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造[6-7]。

2 巖瀝青改性的性能指標(biāo)

文章依托實(shí)際工程， 針對(duì)巖瀝青改性性能進(jìn)行了力學(xué)性能研究，基質(zhì)瀝青采用國(guó)產(chǎn)某品牌90 號(hào)瀝青，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在170℃～190℃下可以同天然巖瀝青完全融合。依據(jù)國(guó)內(nèi)外以往研究經(jīng)驗(yàn)對(duì)基質(zhì)瀝青進(jìn)行按比摻加， 性能數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)摻比瀝青的性能進(jìn)行分析， 得到以下結(jié)論：

由圖1 可以看出，隨著巖瀝青摻量的增加，軟化點(diǎn)的增加要比添加湖瀝青更加明顯；由圖2 可以明顯看出，加入巖瀝青改性后后針入度明顯低于基質(zhì)瀝青和湖瀝青；由圖3 觀察出，明顯改善瀝青粘附性，增加了粘度，抵抗變形能力明顯高于基質(zhì)瀝青和同比份的湖瀝青， 由圖1和圖2 軟化點(diǎn)的升高和針入度的降低也說(shuō)明了這一規(guī)律。 試驗(yàn)證明加入巖瀝青改性基質(zhì)瀝青可以增強(qiáng)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和抗車(chē)轍性能， 并且隨著摻入量的增加，性能也逐漸提高；由圖4 可以看出，脆點(diǎn)隨著巖瀝青的摻加也升高， 說(shuō)明巖瀝青的摻入會(huì)使瀝青的低溫性能降低，但通過(guò)加入橡膠等改性物質(zhì)，可以提高其低溫抗裂性能。總之，加入巖瀝青后粘韌性增加幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于湖瀝青，這將很大程度增加瀝青路面的壽命。

表1 瀝青改性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總（75℃）

圖1 不同摻量巖瀝青軟化點(diǎn)對(duì)比圖

圖2 不同摻量巖瀝青針入度對(duì)比圖

圖3 不同摻量巖瀝青粘度對(duì)比圖

圖4 不同摻量巖瀝青青脆點(diǎn)對(duì)比圖

2.1 母體骨架配合比設(shè)計(jì)

灌注式巖瀝青混合料灌注乳漿前的結(jié)構(gòu)稱(chēng)為母體骨架，本項(xiàng)目采用AC-20 級(jí)配嵌擠結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。分別采用粗、 中2 個(gè)級(jí)配對(duì)礦料級(jí)配進(jìn)行選擇。 通過(guò)調(diào)整4.75～9.5 mm 與0.3～2.36 mm 礦料隙率比例， 級(jí)配如表2 所示。

表2 母體骨架級(jí)配組成

該級(jí)配設(shè)計(jì)采用Bailey 設(shè)計(jì)方法[10-11]，對(duì)礦料級(jí)配的CA、FAC、FAF 進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證，以?xún)?yōu)化級(jí)配結(jié)構(gòu)（見(jiàn)表3）。通過(guò)改變粗集料中較細(xì)與較粗部分的比例， 來(lái)調(diào)整整體骨架結(jié)構(gòu)的孔隙率。 但隨著CA 的增加，粗集料中較細(xì)部分將對(duì)集料的骨架結(jié)構(gòu)起到一定的軟化作用， 從而難以保證粗集料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，影響其路用性能。母體骨架的孔隙率一般控制在15%～30%范圍內(nèi)， 骨架的穩(wěn)定度大于3.5kN，流值控制在2.0～4.0mm。

表3 級(jí)配嵌擠參數(shù)

2.2 灌注水泥膠漿的選取

水泥膠漿灌入開(kāi)級(jí)配母體瀝青后， 填補(bǔ)了密集配骨料的空隙，水泥膠漿凝固后，路面形成密實(shí)結(jié)構(gòu)，路面車(chē)輛荷載作用下， 瀝青混合料骨架和凝固的水泥膠共同作用， 上部荷載在多向受力情況下， 將荷載傳遞給骨架結(jié)構(gòu)，由骨架結(jié)構(gòu)傳遞到基層。大大提高了路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 本項(xiàng)目為提高水泥膠漿的貫入度以及滿足路面各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)，采用特細(xì)沙作為膠漿材料（集配見(jiàn)表4），水泥采用普通硅酸鹽水泥P.O32.5，水泥膠漿的配置必須保證其良好的和易性以及足夠的抗壓和抗折強(qiáng)度， 本次參照 《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》JTGE30-2017 目標(biāo)值，如表5 所示。

表4 細(xì)沙集配

表5 水泥強(qiáng)度指標(biāo)

為防止水泥在硬化過(guò)程中發(fā)生體積收縮導(dǎo)致與母體骨架剝離，在膠漿中加入8%UEA 膨脹劑；為防止膠漿水灰比過(guò)大導(dǎo)致膠漿的離析，拌和時(shí)加入萘系減水劑[12]。 水泥膠漿配合比見(jiàn)表6。

表6 水泥膠漿配合比

3 巖瀝青混合料灌注式施工方案

灌注式巖瀝青混合料的特點(diǎn)是在高溫狀態(tài)（約170℃～185℃）下對(duì)母體瀝青混合料進(jìn)行拌合，用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓達(dá)到規(guī)定的密實(shí)度和平整度形成的路面結(jié)構(gòu)， 然后用瀝青灌注機(jī)將拌制好的巖瀝青乳漿進(jìn)行路面灌注施工。

3.1 母體瀝青混合料攤鋪

母體瀝青混凝土的攤鋪和碾壓是灌注式瀝青混凝土路面施工的重要組成部分，為了達(dá)到較好的路面平整度、穩(wěn)定度和耐久性，應(yīng)根據(jù)不同的施工機(jī)械、混凝土的材料和性能以及基層的情況采取相應(yīng)的施工工藝。 應(yīng)注意的是，一切輔助性操作都不能在新攤鋪的瀝青面層上進(jìn)行。攤鋪速率由公式（1）確定：

式中：ν 為攤鋪機(jī)速度 （m／min）； Q 為混合料供給能力（t／h）；b 為攤鋪寬度（m）；h 為壓實(shí)后的攤鋪厚度（m）；γ 為混合料壓實(shí)后的密度（t/m3）；C 為效率系數(shù)，取0.6～0.8。

3.2 灌注過(guò)程中注意事項(xiàng)

巖瀝青作為混合料改性劑， 在制作完成至現(xiàn)場(chǎng)灌注過(guò)程，必須保證其流動(dòng)性和灌注率。待改性母體瀝青混合料整體溫度下降至45℃左右， 將計(jì)算用量的水泥膠漿用灌注槽進(jìn)行帶壓灌注。灌注完成后，用輕型震動(dòng)壓路機(jī)震動(dòng)碾壓至路面平整[13-14]。 碾壓時(shí)不得過(guò)震，防治母體瀝青松散； 灌注碾壓完成后， 用路杷將參與路面的巖瀝青清除，露出母體瀝青混合料表面為宜。

4 結(jié)論

文章通過(guò)對(duì)不同摻入量的巖瀝青改性瀝青力學(xué)性能進(jìn)行了分析，試驗(yàn)結(jié)果表明，巖瀝青改性瀝青在路面結(jié)構(gòu)中具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)越性：

（1）巖瀝青改性混合料具有很好的高溫穩(wěn)定性、粘附性、和耐候性。

（2） 灌注式施工方式使得水泥膠漿填補(bǔ)了密集配骨料的空隙，水泥膠漿凝固后，路面形成密實(shí)結(jié)構(gòu)，路面上部荷載在多向受力情況下，將荷載傳遞給骨架結(jié)構(gòu)，由骨架結(jié)構(gòu)傳遞到基層，大大提高了路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

（3） 為確保巖瀝青膠漿能夠充分的灌入母體瀝青混合料，應(yīng)用輕型震動(dòng)壓路機(jī)震動(dòng)碾壓至路面平整，使得路面結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。