鄭康瑜，朱玉璽，王英凱，帥志凱

（中鐵三局集團第五工程有限公司，山西 晉中 030600）

1 引言

熱拌瀝青混合料（HMA）的生產(chǎn)、攤鋪過程中會消耗大量燃料并釋放大量的有毒氣體（VOC）和溫室氣體（GHG），不僅極大地浪費了不可再生資源，還嚴重損害了作業(yè)人員的身體健康，促使全球溫室效應(yīng)加快[1-3]。熱拌瀝青混合料對環(huán)境溫度有嚴格要求，若環(huán)境溫度過低，HMA的溫度就會迅速下降，導(dǎo)致攤鋪時瀝青混合料的溫度過低，進而導(dǎo)致混合料的空隙率不符合設(shè)計要求，嚴重影響路面的使用性能[4]。

新疆在我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略中占有重要地位，與我國東部相比，雖然新疆疆域遼闊，但是公路交通占比較小，極大地限制了新疆貨物運輸能力、人員往來。為加強新疆人民交流和貨物運輸，大力發(fā)展公路建設(shè)是主流趨勢。12 月初新疆且末地區(qū)溫度已經(jīng)較低，依據(jù)規(guī)范已不適合熱拌瀝青混合料施工。USP 是一種瀝青溫拌添加劑，它不僅可以降低施工溫度，使瀝青混合料在較低溫度下可以施工，還可以減少有害氣體排放[5-7]。為了滿足施工條件，并遵循國家節(jié)能減排的倡議，將USP 添加劑加入瀝青中制成USP 溫拌瀝青混合料，進行溫拌瀝青混合料施工。本文研究了USP瀝青混合料在下面層的路用性能，供業(yè)界參考。

2 原材料

2.1 瀝青

選擇新疆克拉瑪依90#A級瀝青，性能滿足《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）[8]的要求。選擇新疆克拉瑪依瀝青不僅因為其具有優(yōu)良的性能，還因為施工項目位于新疆，采用該瀝青會縮短運輸距離，減少運費。

2.2 集料

集料產(chǎn)自當(dāng)?shù)氐娜藞F沉沙池西料場，其性能測試結(jié)果見表1、表2。

表1 粗集料檢測結(jié)果

表2 細集料檢測結(jié)果

2.3 USP添加劑

USP添加劑是一種新型材料，不僅可以降低瀝青混合料的生產(chǎn)拌和溫度，還可以提高其路用性能。將USP添加劑加入瀝青中能使瀝青分子斷裂，從而降低瀝青的粘度；當(dāng)USP瀝青混合料攤鋪到路面中時，隨著時間的推移，在大氣、陽光、溫度等環(huán)境作用下，瀝青分子的斷鏈又重新連接，增加了瀝青分子量，并且USP中的活性組分能與集料中的硅酸鹽等物質(zhì)發(fā)生類似絡(luò)合反應(yīng)的化學(xué)改性過程，增強了瀝青與集料之間的粘附性，USP溫拌瀝青混合料的強度會逐漸增加[5-7]。根據(jù)USP添加劑摻量的不同，可以將USP 添加劑分為溫拌劑和改性劑。當(dāng)USP劑量在6%～8%時為改性劑，可極大提高路面的抗水損害能力，高溫性能和其他路面性能也得到了提高；當(dāng)USP添加劑摻量為3%～5%時為溫拌劑，其加入瀝青混合料后混合料性能與其它溫拌瀝青混合料性能相比，高溫性能和抗水損害能力有所提高。

2.4 USP溫拌瀝青

試驗室中USP溫拌瀝青的制備是將4%USP溫拌劑（表3）加入基質(zhì)瀝青中，均勻攪拌得到，其性能見表4。

表3 USP溫拌劑檢測指標(biāo)

表4 USP溫拌瀝青檢測結(jié)果

3 混合料設(shè)計及性能評價

3.1 混合料配合比設(shè)計

從三十八團沉沙池西料場取回集料，對其篩分、烘干進行目標(biāo)配合比設(shè)計，最終確定若民高速且末段USP溫拌瀝青試驗段下面層AC-25C 施工集料比為（22～28）mm：（11～22）mm：（6～11）mm：（3～6）mm：（0～3）mm：礦粉=19：22：23：11：22：3，油石比為3.9%，USP 溫拌劑摻量為4%。表5為目標(biāo)級配設(shè)計，表6為USP溫拌瀝青混合料馬歇爾指標(biāo)參數(shù)。

表5 目標(biāo)級配設(shè)計

表6 USP溫拌瀝青混合料馬歇爾指標(biāo)

3.2 生產(chǎn)配合比驗證

目標(biāo)配合比中的集料需在試驗室中進行篩分和烘干，然后進行配合比設(shè)計，使用這種方法設(shè)計出來的配合比生產(chǎn)出的混合料性能與實際拌合樓中生產(chǎn)出的混合料性能并不完全一致。因為在拌合樓中從冷料輸送、篩分，到得到熱料，熱料輸送過程中變量無法精準控制，導(dǎo)致進入拌鍋中的熱料與試驗室中烘箱中的集料級配不同[9]。為了保證生產(chǎn)配合比生產(chǎn)的瀝青混合料性能與試驗室中得到的瀝青混合料性能大致相同，滿足工程實際的需要，取拌合樓中生產(chǎn)的USP溫拌瀝青混合料，在試驗室進行高溫性能和水穩(wěn)性能試驗，對生產(chǎn)配合比進行驗證，保證其路用性能。

3.2.1 高溫性能

依據(jù)規(guī)范[8]，對USP 溫拌料進行車轍試驗，試驗結(jié)果見表7。

表7 車轍試驗結(jié)果

由表7 可知，變異系數(shù)為11%，小于規(guī)范要求的20%，三次試驗結(jié)果和其平均值均大于規(guī)范要求（≥1000 次），三個值均可作為試驗結(jié)果，表明其在較高溫度下，路面經(jīng)車輪碾壓時變形很小，即路面在夏季仍具有很好的抵抗車轍病害的性能。

3.2.2 水穩(wěn)定性

依據(jù)規(guī)范[8]中T 0709-2011 和T 0729-2000，對USP溫拌瀝青混合料進行試驗，結(jié)果見表8、表9。

由表8、表9 可知，殘留穩(wěn)定度為82.7%，凍融劈裂強度比為80.0%，均滿足規(guī)范要求，USP 溫拌瀝青混合料的水穩(wěn)定性能較好。

表8 浸水馬歇爾試驗結(jié)果

表9 凍融劈裂試驗結(jié)果

4 工程應(yīng)用研究

在若民高速且末段進行了粗粒式USP溫拌瀝青混合料AC-25C 下面層試驗段的施工。試驗段在里程為K1899+000～K1899+500（左幅）處進行攤鋪，其攤鋪長度為500m，寬度為11.35m，壓實厚度為7cm。壓路機具體數(shù)值及施工參數(shù)見表10。

表10 壓路機速度和施工碾壓遍數(shù)

由表10 可知，三種膠輪壓實遍數(shù)下壓實度均滿足規(guī)范要求[10]，膠輪碾壓4 遍比膠輪碾壓5 遍的壓實度有所降低；碾壓6 遍與碾壓5 遍相比，壓實度有所降低。雖然碾壓5遍壓實度較好，但碾壓4遍時路面壓實度已滿足要求。綜合考慮經(jīng)濟要求，最終選定膠輪碾壓4遍作為實際施工中膠輪碾壓次數(shù)。

試驗段設(shè)計的松鋪厚度為8.4cm，壓實厚度為7cm，松鋪系數(shù)為1.2，在試驗段瀝青下面層壓實過程中，實時測量松鋪厚度及壓實厚度，統(tǒng)計見表11。

5 結(jié)語

本文主要對USP 溫拌瀝青性能、配合比設(shè)計和目標(biāo)配合比驗證進行試驗研究，保證了若民高速且末段USP溫拌瀝青混合料下面層試驗段的順利實施，得出如下結(jié)論：

表11 松鋪系數(shù)

①對4%USP 溫拌瀝青常規(guī)性能檢測，其三大指標(biāo)滿足規(guī)范需求，可將該瀝青用于工程使用。

②對USP 溫拌瀝青混合料進行車轍試驗、浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，動穩(wěn)定度為2354 次/mm，殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比分別為82.7%和80.0%，均滿足規(guī)范要求，USP溫拌瀝青混合料的高溫性能和水穩(wěn)性能較好。

③從室內(nèi)試驗、試驗段施工檢測結(jié)果來看，試驗段的整體效果較好。