郭玉龍　同浩

摘要：文章采用骨架密實(shí)型級(jí)配和高彈改性瀝青成型瀝青混合料，測(cè)試馬歇爾指標(biāo)、高溫性能、低溫性能，并記錄分析現(xiàn)場(chǎng)不同施工工藝對(duì)路面壓實(shí)效果的影響。研究表明：采用輝綠巖作為粗骨料成型的瀝青混合料具有良好的水穩(wěn)定性和高、低溫性能，摻入纖維可以提高混合料的路用性能;瀝青混合料的水穩(wěn)定性與體積指標(biāo)有相關(guān)性，在不同水穩(wěn)定性測(cè)試方法下的變化規(guī)律不一致;級(jí)配和碾壓方法對(duì)混合料的壓實(shí)效果影響顯著，適當(dāng)提高0～3 mm礦料摻量，使用膠輪進(jìn)行初壓能夠有效提升剛性基礎(chǔ)上的瀝青薄層罩面壓實(shí)度。

關(guān)鍵詞：預(yù)防性養(yǎng)護(hù);瀝青混合料;超薄罩面;路用性能;壓實(shí)特性

中國(guó)分類號(hào)：U416.222文章標(biāo)識(shí)碼：A070254

0 引言

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)在道路服役期內(nèi)作為保障道路正常通行、提高服務(wù)質(zhì)量的首要措施，已經(jīng)成為公路建養(yǎng)的重要內(nèi)容。路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)規(guī)范、規(guī)程是指導(dǎo)道路路面養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)的依據(jù)[1-3]，隨著新材料和新技術(shù)不斷在道路養(yǎng)護(hù)施工中被使用，調(diào)查和分析實(shí)體養(yǎng)護(hù)工程的施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)開展養(yǎng)護(hù)設(shè)計(jì)和施工具有指導(dǎo)意義[4]。

三柳高速公路位于廣西境內(nèi)，2017年建成通車，雙向四車道，全長(zhǎng)168.7 km，設(shè)計(jì)時(shí)速為100 km/h，路面結(jié)構(gòu)為30 cm水泥混凝土+3 cm橡膠瀝青混凝土+20 cm水泥穩(wěn)定碎石+18 cm水泥穩(wěn)定碎石底基層+20 cm級(jí)配碎石。經(jīng)過(guò)三年運(yùn)營(yíng)，道路抗滑性能和平整度出現(xiàn)衰變，路面板塊出現(xiàn)開裂、脫空、破碎等病害，路基整體情況良好。本次對(duì)該道路采用瀝青混合料進(jìn)行加鋪是該路面首次全線路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，本文依托2020年10月開展的K56+840～K62+084預(yù)防性養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)段，對(duì)水泥路面加鋪瀝青混凝土超薄罩面的配合比設(shè)計(jì)與壓實(shí)工藝進(jìn)行分析。

1 原材料

超薄罩面使用高彈改性瀝青為膠結(jié)料，粗集料和細(xì)集料選用廣西當(dāng)?shù)氐妮x綠巖，填料為石灰?guī)r礦粉，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)下頁(yè)表1～3。

2 級(jí)配與性能研究

2.1 配合比設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)路段設(shè)計(jì)了三種級(jí)配，級(jí)配曲線如圖1所示。其中Ⅰ#級(jí)配公稱最大粒徑為13.2 mm，Ⅱ#級(jí)配為9.5 mm，Ⅲ#級(jí)配為7.2 mm，此外還在Ⅲ#級(jí)配基礎(chǔ)上摻加0.3%聚酯纖維，形成了四種瀝青混合料。三種級(jí)配均為骨架密實(shí)型級(jí)配，其中Ⅲ#級(jí)配在生產(chǎn)過(guò)程中加設(shè)了9 mm篩孔，粗集料粒徑更為集中。

對(duì)上述四種瀝青混合料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，測(cè)試最佳油石比下的性能指標(biāo)如表4所示，瀝青混合料的各項(xiàng)性能指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求。

2.2 水穩(wěn)定性

采用凍融劈裂實(shí)驗(yàn)與浸水馬歇爾試驗(yàn)對(duì)四種瀝青混合料的水穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

在兩種試驗(yàn)方法下的四種瀝青混合料水穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求，殘留穩(wěn)定度由大到小為：Ⅰ#級(jí)配>Ⅱ#級(jí)配>Ⅲ#級(jí)配>Ⅲ#級(jí)配+纖維，凍融劈裂強(qiáng)度比由大到小為：Ⅰ#級(jí)配>Ⅲ#級(jí)配+纖維>Ⅲ#級(jí)配>Ⅱ#級(jí)配。由此可知，Ⅰ#級(jí)配的水穩(wěn)定性最好。由于試驗(yàn)方法不同，瀝青混合料的水穩(wěn)定性評(píng)價(jià)存在較大差異，當(dāng)采用凍融劈裂實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性時(shí)，Ⅲ#級(jí)配與Ⅲ#級(jí)配+纖維也具有較好的水穩(wěn)定性。文獻(xiàn)[5～6]研究認(rèn)為瀝青混合料的體積指標(biāo)對(duì)水穩(wěn)定性有顯著影響，本研究將四種瀝青混合料的水穩(wěn)定性指標(biāo)與VV、VMA、VFA進(jìn)行分析，如圖2、圖3所示。殘留穩(wěn)定度與VV和VMA相關(guān)性較為顯著，均隨VV和VMA的減小而增大，隨VFA呈先增大后減小的變化趨勢(shì);凍融劈裂強(qiáng)度比與VV、VFA無(wú)明顯相關(guān)性，隨VMA的增大呈現(xiàn)先減小后增大的變化趨勢(shì)。

2.3 路面壓實(shí)特性

瀝青混凝土加鋪層與水泥路面剛度差異較大，為使加鋪層形成良好的壓實(shí)效果，在試驗(yàn)段攤鋪碾壓過(guò)程中調(diào)整壓實(shí)功和壓實(shí)機(jī)具。記錄氣溫（數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)天氣網(wǎng)）、出料溫度、攤鋪碾壓方式，施工完成后對(duì)路面進(jìn)行檢測(cè)，如表6所示。

根據(jù)表6可知，碾壓方式和級(jí)配對(duì)壓實(shí)效果影響較大，本項(xiàng)目在選擇初壓方式時(shí)，設(shè)置了膠輪、鋼輪靜壓、鋼輪振動(dòng)三種方法。碾壓效果顯示，采用膠輪碾壓能夠顯著提高路面的密實(shí)程度，但可能出現(xiàn)提漿過(guò)多造成路面泛油現(xiàn)象。根據(jù)配合比可知，三種級(jí)配中壓實(shí)度最大的是Ⅱ#，該級(jí)配4.75 mm通過(guò)率為40.5%，根據(jù)顆粒堆積理論，具有較多的細(xì)集料能夠?qū)崿F(xiàn)更好的空隙填充效果[7]。Ⅲ#級(jí)配摻加纖維后也具有較大的壓實(shí)度，但依然小于Ⅱ#級(jí)配。該級(jí)配生產(chǎn)時(shí)在拌和樓熱篩發(fā)系統(tǒng)中加設(shè)9 mm篩孔，導(dǎo)致粗集料粒徑更加集中，粗骨料間骨架特征更加顯著，需要較多的細(xì)集料填充[7-8]。此外，過(guò)多的粗集料在壓實(shí)過(guò)程中容易形成骨架支撐，壓實(shí)功分布不均勻，細(xì)集料對(duì)礦料骨架難以形成良好嵌擠和填充。

滲水系數(shù)測(cè)試為多個(gè)斷面測(cè)試結(jié)果的平均值，表6的五種方案的滲水系數(shù)具有較大差異，其中Ⅱ#級(jí)配滲水系數(shù)較小，當(dāng)采用膠輪進(jìn)行初壓時(shí)，其滲水系數(shù)進(jìn)一步減小，說(shuō)明膠輪的揉搓效果有利于集料在剛性基礎(chǔ)上的擠壓密實(shí)。

采用橫向力檢測(cè)車測(cè)試路面的抗滑性能，Ⅱ#級(jí)配低于Ⅲ#級(jí)配，其主要原因是Ⅲ#級(jí)配粗集料趨近于單一粒級(jí)，且含量高于Ⅱ#級(jí)配，骨架特征更加顯著。對(duì)比不同壓實(shí)方式的路面抗滑性能，結(jié)果顯示，改變壓路機(jī)進(jìn)行初壓對(duì)路面橫向力系數(shù)影響較小。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）采用高彈改性瀝青和輝綠巖成型的骨架密實(shí)型瀝青混合料路用性能均能滿足規(guī)范要求，提高骨架嵌擠程度和摻加纖維可以提高瀝青混合料的高、低溫性能。

（2）不同的試驗(yàn)方法對(duì)瀝青混合料水穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)具有差異性，凍融劈裂試驗(yàn)的劈裂強(qiáng)度比在數(shù)值上低于浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度，瀝青混合料的水穩(wěn)定性與體積指標(biāo)具有相關(guān)性。

（3）骨架密實(shí)型瀝青混凝土薄層罩面在水泥路面上能夠?qū)崿F(xiàn)良好的壓實(shí)度，級(jí)配與碾壓方法對(duì)壓實(shí)效果具有較大影響，使用膠輪進(jìn)行初壓和提高粉料比例有利于提高壓實(shí)度。

（4）薄層罩面滲水系數(shù)較大，其原因是水泥路面剛度大，在攤鋪、碾壓瀝青混合料時(shí)，加鋪層骨料無(wú)法與水泥路面產(chǎn)生擠壓密實(shí)作用，層間界面明顯，路面橫向連通空隙率較大。采用膠輪進(jìn)行初壓時(shí)，能夠減小滲水系數(shù)，說(shuō)明膠輪的揉搓效果有利于集料在剛性基礎(chǔ)上的擠壓密實(shí)。

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