劉春霞

摘 要：為解決某瀝青路面項目試驗段攤鋪的瀝青混合料滲水系數(shù)較大的問題，以及研究出各項性能優(yōu)良的AC-13瀝青混合料，本文依托某瀝青路面大修養(yǎng)護工程，通過原材料實驗與AC-13瀝青混合料配合比設(shè)計，對三種合成級配在不同油石比條件下性能變化進行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明：合成級配1粗集料用量較多，級配偏粗，靠近上限;合成級配3細集料集料用量較多，級配偏細，靠近下限;合成級配2粗細集料用量均勻，級配較密。隨著油石比的增加，馬歇爾試件的孔隙率逐漸降低，瀝青飽和度逐漸增加，分析其原因為瀝青用量增加，裹覆在集料表面的瀝青膜變厚，填充了混合料之間的孔隙。當(dāng)油石比為5.2%，級配為合成級配2時，試件的穩(wěn)定度以及動穩(wěn)定度達到最大值，分別為12.53 kN和6 878次/mm，滲水系數(shù)達到最小值0 mL/min。

關(guān)鍵詞：SBS改性瀝青;瀝青混合料;配合比設(shè)計;性能;實驗研究

0 引言

近年國內(nèi)對于瀝青混凝土質(zhì)量的改進方法大致有：通過摻加外加劑研究了性能優(yōu)良的改性瀝青配比設(shè)計，得出經(jīng)薄層修補料處理過路面相對于原路面在平整度、構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)等方面均具有較大的改善與提高。第二種方法是普通木質(zhì)素纖維+抗車轍劑能夠明顯提高瀝青混合料的高溫、低溫與水穩(wěn)定性，而新型木質(zhì)素纖維能顯著提高混合料的高溫與低溫性能，且提高幅度與普通木質(zhì)素纖維+抗車轍劑接近。第三種方法是對混合料孔隙進行了研究，隨著壓實次數(shù)的增加，空隙數(shù)量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，并且大孔的平均空隙體積不斷減小，中孔平均空隙體積不斷增大;對于小孔和微孔，隨著壓實次數(shù)增加，空隙數(shù)量不斷增加，平均空隙體積沒有明顯變化;空隙體積分布連續(xù)性隨著干涉系數(shù)增加而降低。但目前的研究僅對改性瀝青混合料的影響因素進行對比分析，并沒有對原材料性能進行研究，也沒有將研究成果應(yīng)用于實際工程。

本研究通過測定SBS改性瀝青混合料原材料的各種物理性能指標(biāo)，對比分析不同級配不同配合比設(shè)計的瀝青混合料各性能指標(biāo)上的差異，進而確定瀝青混合料的最佳配合比設(shè)計。以此研究出性能較好且抗?jié)B的瀝青混合料，解決某瀝青路面項目前期攤鋪的瀝青混合料滲水系數(shù)較大的問題，并將研究成果應(yīng)用于某瀝青路面大修工程。

1 工程背景

某高速公路線路全長96.968公里，按雙向4車道高速公路標(biāo)準建設(shè)，路基寬24.50 m，設(shè)計行車速度80 km/h，路基寬度整體式24.5 m， 分離式12.5 m，行車道寬2×（2×3.75）m，運營8年，經(jīng)過檢測，發(fā)現(xiàn)病害主要有：

縱橫向裂縫，路面沉陷、翻漿、橋頭跳車，麻面等主要病害。為保證行車安全，提高路面使用質(zhì)量，本次養(yǎng)護設(shè)計方案主要根據(jù)PCI區(qū)間值來采取不同的施工方法，其中大修路段的60%采用銑刨重鋪上面層的整治，部分超車道采用微表處整治方案。

2 原因分析

在試驗段施工過程中發(fā)現(xiàn)AC-13瀝青混合料滲水系數(shù)較大，平均值達到236 mL/min，最大值達到300 mL/min，遠高于規(guī)范要求的50 mL/min，滲水嚴重不僅影響行車安全，路面易形成坑槽，對于路基的長期穩(wěn)定也有較大的危害。初步分析為混合料配合比設(shè)計過程中，礦粉添加量較少，沒有充分堵塞混合料內(nèi)部孔隙，料場集料混放導(dǎo)致級配偏差，施工碾壓溫度，以及施工壓實度不夠等原因造成的。

針對這一問題開展原材料配合比設(shè)計，通過原材料實驗與AC-13瀝青混合料配合比設(shè)計.研究其在不同配合比設(shè)計條件下性能變化規(guī)律，分析總結(jié)出AC-13瀝青混合料最佳配合比設(shè)計，從而達到指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)與施工的目的。

3 原材料實驗研究

3.1 SBS改性瀝青實驗研究

AC-13瀝青混合料采用SBS改性瀝青，SBS摻量為8%，各項指標(biāo)檢測結(jié)果見表1所示。

3.2 細集料實驗研究

細集料采用0 mm～3 mm機制砂，技術(shù)指標(biāo)檢驗結(jié)果見表2所示。

3.3 粗集料實驗研究

粗集料采用玄武巖[7]，技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果見表3所示。

3.4 礦粉實驗研究

填料采用石灰?guī)r礦粉，指標(biāo)檢驗結(jié)果見表4所示。

3.5 玄武巖纖維實驗研究

玄武巖纖維摻量為瀝青混合料質(zhì)量的3.5‰，指標(biāo)檢驗結(jié)果見表5所示。

4 AC-13瀝青混合料配合比設(shè)計

4.1 集料級配設(shè)計

本文研究AC-13瀝青混合料級配粗集料采用5～10（mm），10～15（mm）兩檔玄武巖集料，細集料采用0 mm

～3 mm機制砂，摻加礦粉和3.5‰玄武巖纖維。研究通過確定各檔集料所用比例，形成三種合成級配。各檔集料及合成級配篩分結(jié)果見表6、圖1所示。

通過表6、圖1可知，三種合成級配均位于級配上下限控制范圍內(nèi)。合成級配1粗集料用量較多，級配偏粗，靠近上限;合成級配3細集料集料用量較多，級配偏細，靠近下限;合成級配2粗細集料用量均勻，級配較密。

4.2 AC-13瀝青混合料配合比設(shè)計

對AC-13瀝青混合料進行配合比設(shè)計，研究通過上述三種合成級配摻加4.7%、5.2%、5.7%三組不同油石比，相同的礦粉用量和木質(zhì)纖維用量，制作馬歇爾試件。研究不同油石比下，三種合成級配性能的差異，測定滲水系數(shù)，進而確定最佳合成級配以及最佳油石比。

不同油石比，不同合成級配制作的馬歇爾試件性能指標(biāo)見表7所示。

分析表7可知，隨著油石比的增加，馬歇爾試件的孔隙率逐漸降低，瀝青飽和度逐漸增加，分析其原因為瀝青用量增加，裹覆在集料表面的瀝青膜變厚，填充了混合料之間的孔隙。穩(wěn)定度以及動穩(wěn)定度逐漸增加，但組合級配2呈現(xiàn)先增加后降低狀態(tài)。分析得出當(dāng)油石比為5.2%，級配為合成級配2時，試件的穩(wěn)定度以及動穩(wěn)定度達到最大值，分別為12.53 kN和6 878次/mm，滲水系數(shù)達到最小值0 mL/min。

4.3 AC-13瀝青混合料性能影響分析

級配設(shè)計、油石比、礦物摻合料種類對AC-13瀝青混合料性能有著顯著影響，本文研究的三組合成級配、油石比對AC-13瀝青混合料孔隙率、瀝青飽和度、穩(wěn)定度、流值、動穩(wěn)定度、滲水系數(shù)影響規(guī)律見下圖所示。

對比分析圖2～圖7可知，相同油石比條件下，合成級配2的孔隙率最低，合成級配1和合成級配3的孔隙率略高于合成級配2;隨著油石比的增加，孔隙率下降明顯，最后趨于平緩。合成級配1、2、3在油石比相同時，瀝青飽和度大致相同，但合成級配2略大;隨著油石比逐漸增加時，瀝青飽和度呈跳躍式增長，然后趨于平緩。

分析圖4可知，相同油石比條件下，合成級配1、3的穩(wěn)定度呈降低趨勢，合成級配2的穩(wěn)定度先增加后降低，最大值為12.53 kN，明顯高于其他兩組合成級配。分析圖5可知，當(dāng)油石比為4.7%和5.2%時，合成級配3的穩(wěn)定度最大，合成級配1次之，合成級配2的穩(wěn)定度最小，最小值為23.47 mm。當(dāng)油石比為5.7%時，合成級配1、2、3的流值逐漸增加。分析圖6可知，相同油石比條件下，合成級配1、2、3的動穩(wěn)定度先增加后降低，合成級配2的動穩(wěn)定度最大，合成級配1最小。當(dāng)油石比為5.2%時，合成級配2的動穩(wěn)定度達到最大為6 878次/mm。分析圖7可知，相同油石比條件下，合成級配1、2、3的滲水系數(shù)先降低后增加，當(dāng)油石比為5.2%時，合成級配2的滲水系數(shù)為0 mL/min。

綜合以上分析可知，當(dāng)油石比為5.2%，合成級配2的穩(wěn)定度為12.53 kN，動穩(wěn)定度為6 878次/mm，滲水系數(shù)為0 mL/min，各項性能指標(biāo)達到最優(yōu)狀態(tài)，在后續(xù)施工中推薦使用該種配合比設(shè)計。

5 AC-13罩面層施工

某瀝青路面AC-13上面層采用本文研究的油石比5.2%，合成級配2指導(dǎo)施工，現(xiàn)場攤鋪采用2臺攤鋪機分段施工，攤鋪速度為3 m/min。現(xiàn)場碾壓采用2臺鋼輪壓路機前靜后振2遍初壓，2臺鋼輪壓路機前振后振5遍復(fù)壓，1臺鋼輪壓路機靜壓2遍終壓，整個施工過程中取得了較好的效果，攤鋪前期路面滲水問題得到解決，研究成果有效支撐了路面施工技術(shù)，為后續(xù)路面大修養(yǎng)護提供了技術(shù)儲備。

6 結(jié)論

通過實驗研究分析，AC-13瀝青混合料在實際生產(chǎn)過程中取得了較好的效果，解決了路面病害等問題，提高了行車安全性，具體研究結(jié)論如下：

（1）合成級配1粗集料用量較多，級配偏粗，靠近上限;合成級配3細集料集料用量較多，級配偏細，靠近下限;合成級配2粗細集料用量均勻，級配較密。

（2）隨著油石比的增加，馬歇爾試件的孔隙率逐漸降低，瀝青飽和度逐漸增加，分析其原因為瀝青用量增加，裹覆在集料表面的瀝青膜變厚，填充了混合料之間的孔隙。

（3）當(dāng)油石比為5.2%，級配為合成級配2時，試件的穩(wěn)定度以及動穩(wěn)定度達到最大值，分別為12.53 kN和6 878次/mm，滲水系數(shù)達到最小值0 mL/min。

（4）研究取得的成果能有效抑制早期病害的發(fā)生，延長道路路面的服役年限，節(jié)約道路后期維修養(yǎng)護成本，為后續(xù)道路養(yǎng)護提供技術(shù)儲備和技術(shù)支撐。

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