馮英濤

摘要：為研究高模量瀝青混合料的抗車轍性能，文章采用石油瀝青與添加劑以不同摻配比例制備高模量瀝青混合料，通過法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)車轍試驗(yàn)、模量試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)和抗水損害試驗(yàn)分析高模量瀝青的使用性能，并以試驗(yàn)段驗(yàn)證高模量瀝青混合料的路用性能。研究結(jié)果表明：道路石油瀝青和添加劑摻配比例為7∶3時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足技術(shù)要求;高模量瀝青混合料具有優(yōu)異的高溫性能、疲勞性能和抗水損害性能;試驗(yàn)段檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足技術(shù)要求，通車后無明顯車轍。

關(guān)鍵詞：高模量瀝青;法國(guó)標(biāo)準(zhǔn);旋轉(zhuǎn)壓實(shí);抗車轍;高溫性能;疲勞性能

0 引言

國(guó)省干線由于車流量大，重載比例較高，同時(shí)交叉口路段車輛頻繁停車和啟動(dòng)，容易造成路面車轍類病害和水損害病害，影響路面行車安全和耐久性。傳統(tǒng)的路面車轍病害處治方案多采用ECA填補(bǔ)或加鋪罩面。研究表明，路面車轍病害發(fā)生層位多集中于中面層，因此，要求中面層材料具有較高的模量和優(yōu)異的抗車轍性能。高模量瀝青混合料一般為石油瀝青加高模量添加劑，具有低空隙率和優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性和抗車轍性能，多用于重載交通和交叉口路段，以解決路面強(qiáng)度不足和車轍病害。

為研究高模量瀝青混合料抗車轍性能，本文通過石油瀝青與添加劑不同摻配比例制備高模量瀝青混合料，并通過法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型試驗(yàn)驗(yàn)證空隙率，通過法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)車轍試驗(yàn)、模量試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)和抗水損害試驗(yàn)分析高模量瀝青使用性能，最后通過試驗(yàn)段驗(yàn)證高模量瀝青混合料路用性能。

1 原材料試驗(yàn)

試驗(yàn)所用高模量瀝青采用70#道路石油瀝青與添加劑現(xiàn)場(chǎng)配制而成。為獲得最佳摻配比例，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)[1]，分別采用不同摻配比例進(jìn)行瀝青關(guān)鍵指標(biāo)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下頁(yè)表1所示。

由表1試驗(yàn)結(jié)果可知：當(dāng)摻配比例為8∶2時(shí)，60 ℃動(dòng)力黏度不滿足技術(shù)要求;當(dāng)摻配比例為6∶4時(shí)，針入度指標(biāo)不滿足要求;當(dāng)摻配比例為7∶3時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)較好，均滿足技術(shù)要求。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，選擇石油瀝青∶添加劑（7∶3）作為本次高模量瀝青摻配比例。

選擇本次試驗(yàn)所需各種礦料，分別進(jìn)行礦料密度試驗(yàn)、瀝青密度試驗(yàn)和瀝青布洛克菲爾德黏度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。同時(shí)根據(jù)技術(shù)要求，本次高模量瀝青混合料拌和溫度為170.4 ℃～175.0 ℃，壓實(shí)溫度為160.9 ℃～165.1 ℃。

2 旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)

混合料試件成型參照法國(guó)瀝青混合料[2]旋轉(zhuǎn)壓實(shí)技術(shù)要求，采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型。試件采用法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行100次標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

其中法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)空隙率計(jì)算公式如式（1）所示：

VV法國(guó)=（1-hmin/hi）×100（1）

式中：VV法國(guó)——按法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出的空隙率（%）;

hmin——壓實(shí)試件的最小高度（mm），對(duì)應(yīng)的空隙率為0;

hi——旋轉(zhuǎn)i次后試件的高度（mm）。

根據(jù)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型試驗(yàn)結(jié)果，國(guó)標(biāo)空隙率為1.4%，法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)空隙率為2.8%。

3 性能試驗(yàn)分析

3.1 高溫性能試驗(yàn)

混合料試件高溫性能試驗(yàn)采用法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)車轍試驗(yàn)[3]進(jìn)行檢測(cè)。其中試件長(zhǎng)寬高尺寸為500 mm×180 mm×100 mm。試件加熱到60 ℃，分別進(jìn)行指定循環(huán)荷載（100～30 000次）后，停止加載，測(cè)試試件車轍深度。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

由表4試驗(yàn)結(jié)果可知，高模量瀝青混合料車轍試件經(jīng)過3萬次加載后，車轍率為4.73%，小于技術(shù)要求的7.5%，說明高模量瀝青混合料高溫性能較好。

3.2 模量性能試驗(yàn)

混合料模量性能試驗(yàn)采用法國(guó)規(guī)范 NF P 98 260-2兩點(diǎn)梯形梁模量試驗(yàn)方法[4]進(jìn)行檢測(cè)。一組試驗(yàn)采用4個(gè)試件，試件空隙率為3%～6%。試驗(yàn)溫度為15 ℃。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

由表5模量性能試驗(yàn)結(jié)果可知，高模量瀝青混合料試件復(fù)數(shù)模量為19 621 MPa，滿足技術(shù)要求，且各組試件模量均滿足技術(shù)要求，說明混合料具有較高的模量。

3.3 疲勞性能試驗(yàn)

疲勞性能試驗(yàn)采用法國(guó)規(guī)范NF P 98-261-1兩點(diǎn)梯形梁疲勞試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)試[5]。試驗(yàn)溫度為10 ℃，微應(yīng)變?yōu)?30 με。試件底部固定，在頂部施加荷載，試件產(chǎn)生變形。試驗(yàn)結(jié)果特征值為對(duì)應(yīng)106作用次數(shù)時(shí)的應(yīng)變振幅值（εσ）。試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

由表6疲勞性能試驗(yàn)結(jié)果可知，高模量瀝青混合料試件循環(huán)作用次數(shù)為1.65×106次，大于技術(shù)要求的106次，具有優(yōu)異的抗疲勞性能。

3.4 抗水損害性能試驗(yàn)

高模量瀝青抗水損害性能分別采用法國(guó)多列士試驗(yàn)和國(guó)標(biāo)凍融劈裂試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.4.1 多列士試驗(yàn)

多列士抗水損害性能試驗(yàn)采用AASHTO T283試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試[6]。試件分成2批，一批浸水后4個(gè)，一批浸水前4個(gè)。試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

由表7法國(guó)抗水損害試驗(yàn)結(jié)果可知，劈裂強(qiáng)度比為88.1%，大于規(guī)范要求，具有良好的抗水損害性能。

3.4.2 凍融劈裂試驗(yàn)

水穩(wěn)定性能試驗(yàn)采用國(guó)標(biāo)凍融劈裂試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)。試驗(yàn)時(shí)雙面擊實(shí)各50次[7]，試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

由表8凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果可知，劈裂強(qiáng)度比為86.2%，大于規(guī)范要求，具有良好的抗水損害性能。

4 試驗(yàn)段性能觀測(cè)

某國(guó)道車流量大，重載比例較高，尤其是交叉口路段，路面車轍病害嚴(yán)重，影響行車安全。針對(duì)車轍病害發(fā)生層位最嚴(yán)重的中面層[8]，選擇8 cm高模量瀝青EME-14混合料，上面層選擇改性瀝青4 cm AC-13混合料。針對(duì)試驗(yàn)段混合料和路用性能進(jìn)行跟蹤觀測(cè)。

4.1 混合料試驗(yàn)結(jié)果

施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)拌和樓高模量瀝青EME-14混合料進(jìn)行了取樣檢測(cè)[9]，試驗(yàn)結(jié)果如表9～11所示。

由表9～11試驗(yàn)結(jié)果可知，高模量瀝青EME-14混合料各項(xiàng)體積指標(biāo)均滿足技術(shù)要求。

對(duì)瀝青混合料進(jìn)行抽提試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表12所示。

從表12抽提結(jié)果看，混合料油石比滿足控制范圍要求，瀝青混合料級(jí)配滿足規(guī)定的范圍要求。根據(jù)抽樣試驗(yàn)結(jié)果，瀝青混合料各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果均滿足技術(shù)要求，高模量EME-14能夠滿足試驗(yàn)段施工技術(shù)要求，可以用于試驗(yàn)段進(jìn)行攤鋪。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行了觀測(cè)。施工完成后對(duì)高模量瀝青混合料試驗(yàn)段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表13所示。

由表13試驗(yàn)結(jié)果可知，試驗(yàn)段平均厚度為8.1 cm，滿足技術(shù)要求。試驗(yàn)段理論壓實(shí)度和旋轉(zhuǎn)成型壓實(shí)度均滿足技術(shù)要求。滲水試驗(yàn)結(jié)果均滿足技術(shù)要求。試驗(yàn)段各項(xiàng)指標(biāo)良好，均滿足要求。經(jīng)跟蹤觀測(cè)，試驗(yàn)段通車后無明顯車轍，路面使用性能良好。

5 結(jié)語

（1）石油瀝青和添加劑摻配比例為7∶3時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)較好，均滿足技術(shù)要求。

（2）根據(jù)性能試驗(yàn)結(jié)果，高模量瀝青混合料具有較高的復(fù)數(shù)模量為19 621 MPa。試件經(jīng)過3萬次加載后，車轍率為4.73%，具有優(yōu)異的高溫性能。試件循環(huán)作用次數(shù)為1.65×106次，具有良好的抗疲勞性能。法國(guó)抗水損害試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)均滿足技術(shù)要求。

（3）試驗(yàn)段檢測(cè)表明，高模量瀝青混合料馬歇爾和抽提試驗(yàn)結(jié)果均滿足技術(shù)要求。試驗(yàn)段壓實(shí)度和滲水試驗(yàn)均滿足技術(shù)要求。經(jīng)跟蹤觀測(cè)，試驗(yàn)段通車后無明顯車轍，路面使用性能良好。

參考文獻(xiàn)：

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[6]The Transport Authorities Greenhouse Group. Greenhouse gas assessment workbook for road projects[R].Australia，2011.

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[9]NAPA's IS-52. Fundamentals of the Operation and Maintenance of the Exhaust Gas System in a Hot Mix Asphalt Facility[R]. National Asphalt Pavement Association，Maryland，1987.