閆東波，盧現(xiàn)林，劉 艷

（重慶特鋪路面工程技術(shù)有限公司，重慶市 400026）

0 引 言

澆筑式瀝青混凝土起源于歐洲，在我國已有近20 年的應(yīng)用歷史。澆筑式瀝青混合料具有一定的流動(dòng)性，攤鋪后無須碾壓，冷卻成型后就能抵抗車輛荷載作用。因其施工簡易、極其致密、耐久性好等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于鋼橋面鋪裝工程。目前，我國鋼橋面鋪裝應(yīng)用澆筑式瀝青混凝土方案的結(jié)構(gòu)組合基本上是“防水黏結(jié)層+ 澆筑式瀝青混凝土下面層+ 碾壓式瀝青混凝土上面層”。然而，非機(jī)動(dòng)車道、中分帶、檢修道、人行道等部位，往往由于寬度不足、存在拉索等障礙、無法承受重型施工設(shè)備等原因，給碾壓式瀝青混凝土的施工帶來困難。因此，采用全厚式澆筑式瀝青混凝土鋪裝是一個(gè)比較好的選擇。我國地域?qū)拸V，經(jīng)濟(jì)發(fā)展和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)迅速，除了鋼橋面鋪裝附屬部位外，還有大量的人行天橋、公園步道的建設(shè)，為澆筑式瀝青混凝土的應(yīng)用提供了更廣闊的空間。

澆筑式瀝青混凝土用于橋梁非機(jī)動(dòng)車道、人行道、人行天橋、公園步道等非機(jī)動(dòng)車通行的場合，能夠解決構(gòu)造、施工、路用性能等方面的問題。（1）無須碾壓的澆筑式瀝青混凝土對基面的平整度狀態(tài)要求不高，具有找平功能。（2）無須大型攤鋪、碾壓設(shè)備進(jìn)入施工區(qū)域，能夠解決這些場合對空間和承載力的限制。（3）澆筑式瀝青混凝土不透水和空氣，耐久性好，作為一種柔性材料，變形能力強(qiáng)，無須設(shè)置接縫，能夠解決人行天橋或人行道常見的局部脫層、接縫唧漿、坑洞等弊病。因此，歐洲發(fā)達(dá)國家在非機(jī)動(dòng)車通行場合應(yīng)用澆筑式瀝青混凝土鋪裝十分普遍。

目前在橋梁非機(jī)動(dòng)車道、中分帶、檢修道、人行道等場合應(yīng)用澆筑式瀝青混凝土?xí)r，由于工程體量較小，并未單獨(dú)進(jìn)行性能要求和配合比設(shè)計(jì)，而是直接采用車行道澆筑式瀝青混凝土的性能和材料。目前，我國已形成鋼橋面鋪裝澆筑式瀝青混凝土的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[1]，其技術(shù)性能要求未對車行道和非機(jī)動(dòng)車道進(jìn)行區(qū)分。如果非機(jī)動(dòng)車道的澆筑式瀝青混凝土鋪裝工程體量增加，采用非必要的高標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)造成較大浪費(fèi)。為此，有必要針對橋梁非機(jī)動(dòng)車道的澆筑式瀝青混合料性能參數(shù)進(jìn)行研究。

1 性能參數(shù)

由于國內(nèi)外使用環(huán)境條件的極大差異，澆筑式瀝青混凝土在歐洲已經(jīng)成熟的技術(shù)性能參數(shù)并不能完全適用于我國。我國一些學(xué)者也針對我國的具體情況對澆筑式瀝青混合料的性能評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了研究[2-7]，但根據(jù)大量工程項(xiàng)目的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的推薦[1]，普遍采用劉埃爾流動(dòng)性試驗(yàn)來評價(jià)澆筑式瀝青混合料的施工和易性，采用貫入度試驗(yàn)來評價(jià)高溫穩(wěn)定性。澆筑式瀝青混合料的瀝青含量較高，低溫柔韌性通常能夠滿足使用要求。本文基于施工和易性和高溫穩(wěn)定性兩項(xiàng)性能參數(shù)，分析橋梁非機(jī)動(dòng)車道澆筑式瀝青混凝土的施工和使用條件，確定其性能要求。

澆筑式瀝青混合料的施工和易性和高溫穩(wěn)定性是相互制約的兩項(xiàng)參數(shù)。對澆筑式瀝青混合料的施工和易性貢獻(xiàn)的主要因素為瀝青用量和混合料溫度，瀝青用量越高、混合料溫度越高，施工和易性越好；反之亦然。對澆筑式瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性貢獻(xiàn)的主要因素為瀝青性能和瀝青用量，瀝青的高溫性能越好、瀝青用量越低，混合料的高溫穩(wěn)定性越好；反之亦然。瀝青用量對澆筑式瀝青混合料的施工和易性和高溫穩(wěn)定性均產(chǎn)生影響，但影響的方向相反。因此，在研究和確定澆筑式瀝青混合料的性能參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)時(shí)，必須平衡施工和易性和高溫穩(wěn)定性兩項(xiàng)指標(biāo)。

與機(jī)動(dòng)車通行的情況不同，非機(jī)動(dòng)車通行的場所多數(shù)無法采用大型設(shè)備進(jìn)行施工作業(yè)，對澆筑式瀝青混合料要求有更好的施工和易性。從非機(jī)動(dòng)車通行和人行方面來看，對澆筑式瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性要求則偏低?；谶@些特點(diǎn)，對非機(jī)動(dòng)車道的澆筑式瀝青混合料性能參數(shù)研究，宜首先保證施工和易性，在良好的施工和易性基礎(chǔ)上再研究混合料的高溫穩(wěn)定性。

2 施工和易性

橋梁非機(jī)動(dòng)車道、人行道、檢修道或中分帶等區(qū)域受到空間限制，碾壓式瀝青混凝土的施工較困難，采用澆筑式瀝青混凝土具有明顯優(yōu)勢。但是，同樣由于空間或荷載限制，上述區(qū)域的澆筑式瀝青混合料一般無法采用機(jī)械方式攤鋪，而多采用人工抹平，如圖1 所示。這要求澆筑式瀝青混合料具有比車行道澆筑式瀝青混合料更好的流動(dòng)性。

圖1 人行道澆筑式瀝青混合料人工抹平

《公路鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（JTG T3364-02—2019） 規(guī)定，實(shí)驗(yàn)室拌制時(shí)，溫度在230～240℃劉埃爾流動(dòng)性宜控制在5～20 s，現(xiàn)場流動(dòng)性可適當(dāng)降低要求，未對非機(jī)動(dòng)車通行情況的施工和易性做明確要求。

首先確定判斷非機(jī)動(dòng)車道澆筑式瀝青混合料施工和易性的基本準(zhǔn)則。（1）試驗(yàn)條件與JTG T3364-02—2019 的規(guī)定一致，即混合料溫度為230 ～240℃。（2）劉埃爾流動(dòng)性數(shù)值越低越好，以滿足不使用大型攤鋪設(shè)備的需要，人工即可抹平。實(shí)驗(yàn)室成型澆筑式混合料試件時(shí)，以無須人工輔助、混合料能夠自流平為準(zhǔn)。（3）混合料在喪失流動(dòng)性之前，需保持均勻狀態(tài)，不能出現(xiàn)明顯的離析現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)室對離析現(xiàn)象的判斷方法為：將已經(jīng)拌制好的澆筑式瀝青混合料在攪拌鍋中靜置5 min，觀察表面狀況，碎石和瀝青明顯分離，碎石下沉、瀝青上浮為離析。

車行道澆筑式瀝青混凝土一般采用高強(qiáng)度聚合物改性瀝青，瀝青的針入度小、軟化點(diǎn)高，價(jià)格一般比較高?？紤]非機(jī)動(dòng)車道對澆筑式瀝青混合料高溫穩(wěn)定性要求降低，這里除了按JTG T3364-02—2019技術(shù)指標(biāo)要求采用高強(qiáng)度改性瀝青進(jìn)行試驗(yàn)外，還采用常規(guī)的SBS 瀝青進(jìn)行試驗(yàn)。兩種改性瀝青的性能檢測結(jié)果如表1 所示。

表1 改性瀝青主要性能檢測結(jié)果

根據(jù)表1 所示數(shù)據(jù)來看，高強(qiáng)度改性瀝青的高溫性能明顯優(yōu)于SBS 改性瀝青。

采用玄武巖碎石、石灰石礦粉，擬合至JTG T3364-02—2019 中澆筑式瀝青混合料建議級配范圍的中值級配，拌制澆筑式瀝青混合料，進(jìn)行劉埃爾流動(dòng)性試驗(yàn)，然后將混合料在230～240℃下靜置5 min 后，觀察表面狀況。不同流動(dòng)狀況如圖2 所示，試驗(yàn)檢測結(jié)果如表2 所示。

圖2 澆筑式瀝青混合料狀態(tài)

根據(jù)表2 所示試驗(yàn)結(jié)果，可以分析得到如下結(jié)論或規(guī)律：

表2 不同瀝青的混合料流動(dòng)性試驗(yàn)結(jié)果

（1）高強(qiáng)度改性瀝青和SBS 改性瀝青均可用于拌制澆筑式瀝青混合料。

（2）當(dāng)澆筑式瀝青混合料的劉埃爾流動(dòng)性接近或超過20 s 時(shí)，混合料難以自流平，但可以通過人工輔助方式抹平，混合料無離析現(xiàn)象，是適宜機(jī)械方式攤鋪的澆筑式瀝青混合料。

（3）當(dāng)澆筑式瀝青混合料的劉埃爾流動(dòng)性低于5 s時(shí)，混合料迅速自流平，但存在明顯離析現(xiàn)象。

（4）澆筑式瀝青混合料的劉埃爾流動(dòng)性為5～15 s時(shí)，混合料能夠自流平，且無離析現(xiàn)象，符合非機(jī)動(dòng)車道、橋梁人行道或檢修道等區(qū)域?qū)仓綖r青混合料施工性能的要求。

3 高溫穩(wěn)定性

JTG T3364-02—2019 規(guī)定，澆筑式瀝青混合料的貫入度應(yīng)為1～4 mm（試驗(yàn)溫度為：夏炎熱區(qū)60℃，夏熱區(qū)55℃，夏涼區(qū)50℃），相應(yīng)試驗(yàn)溫度條件下貫入度增量的要求不大于0.4 mm。澆筑式瀝青混合料用于中央分隔帶或人行道等時(shí)，貫入度和貫入度增量技術(shù)要求可酌情降低，但未給出具體技術(shù)要求值。

標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗(yàn)設(shè)備的主要參數(shù)為[1]：加載砝碼和貫入桿的總荷載為515.0±9.81 N，貫入桿直徑為25.2 mm。據(jù)此換算澆筑式瀝青混合料試件的加載壓力為1.03±0.02 MPa。

非機(jī)動(dòng)車通行與機(jī)動(dòng)車通行的主要區(qū)別是所承受的荷載不同，在各自相應(yīng)的荷載作用下，貫入度不大于4 mm、貫入度增量不大于0.4 mm 時(shí)，可以認(rèn)為混合料性能滿足路用要求。理論上，應(yīng)該按照非機(jī)動(dòng)車道的常規(guī)荷載（考慮一定超載）對澆筑式瀝青混合料進(jìn)行貫入度試驗(yàn)，以貫入度不大于4 mm、貫入度增量不大于0.4 mm 為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。但為了試驗(yàn)方法的統(tǒng)一，應(yīng)將對應(yīng)于非機(jī)動(dòng)車道荷載壓力下滿足貫入度不大于4 mm、貫入度增量不大于0.4 mm 的混合料性能要求轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)壓力（1.03±0.02 MPa）下的貫入度試驗(yàn)結(jié)果。

3.1 荷載分析

非機(jī)動(dòng)車道的主要通行對象為行人和非機(jī)動(dòng)車輛（自行車、三輪車、電動(dòng)自行車等）。實(shí)際使用時(shí)，摩托車和電動(dòng)三輪車也經(jīng)常通行，且比行人和非機(jī)動(dòng)車輛對鋪裝影響更大。在做鋪裝受力設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按照較不利情況來考慮和分析，本文按照摩托車荷載分析。目前，我國尚未對自行車、摩托車、三輪車等車型的外形參數(shù)和載重量參數(shù)做出統(tǒng)一規(guī)定，部分省市出臺(tái)了一些具體的要求，車輛生產(chǎn)廠家一般都制定有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這里根據(jù)摩托車輪胎規(guī)格及其負(fù)荷能力[8]進(jìn)行荷載分析，并假設(shè)輪胎接地長度等于輪胎寬度，車輛荷載通過輪胎對路面產(chǎn)生的荷載壓力如表3所示。

表3 車輛荷載壓力計(jì)算

根據(jù)表3 可知，一般摩托車輪胎理論接地壓力達(dá)到0.30～0.42 MPa。取其均值0.36 作為代表值，非機(jī)動(dòng)車道貫入度試驗(yàn)所用壓力值需在此基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)提高?？山梃b車行道澆筑式瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗(yàn)所用壓力與車輛荷載壓力之間的對應(yīng)關(guān)系。

《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014）對車輛荷載標(biāo)準(zhǔn)值所采用的參數(shù)為：后軸重2×140 kN，后輪著地寬度和長度為0.6 m×0.2 m，計(jì)算車輛輪胎的理論接地壓力為0.58 MPa。

標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗(yàn)所用壓力為1.03 MPa，據(jù)此推算非機(jī)動(dòng)車道非標(biāo)準(zhǔn)荷載貫入度試驗(yàn)的壓力值為：0.36×（1.03÷0.58）=0.64 MPa。

3.2 貫入度試驗(yàn)

按照非機(jī)動(dòng)車道的實(shí)際荷載需要，采用0.64 MPa的壓力對澆筑式瀝青混合料進(jìn)行貫入度試驗(yàn)。當(dāng)貫入度為1～4 mm、貫入度增量不大于0.4 mm 時(shí)，認(rèn)為混合料滿足路用性能要求。本研究采用夏炎熱區(qū)的試驗(yàn)溫度（60℃），試驗(yàn)結(jié)果如表4 所示。

表4 非標(biāo)準(zhǔn)荷載貫入度試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表4 的試驗(yàn)結(jié)果可知，達(dá)到相同高溫性能要求的澆筑式瀝青混合料，采用高強(qiáng)改性瀝青時(shí)，油石比高于采用SBS 改性瀝青。對于相同的改性瀝青，隨著油石比的提高，高溫穩(wěn)定性呈下降趨勢。當(dāng)油石比分別為9.0%（高強(qiáng)度改性瀝青）和8.0%（SBS 改性瀝青）時(shí)，0.64 MPa 壓強(qiáng)下的貫入度試驗(yàn)結(jié)果剛好滿足路用性能要求。以這個(gè)狀態(tài)的澆筑式瀝青混合料作為高溫性能滿足要求的最低標(biāo)準(zhǔn)。

為將非標(biāo)準(zhǔn)荷載滿足高溫性能要求的最低標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)荷載下的數(shù)值，將油石比為9.0%高強(qiáng)度改性瀝青澆筑式混合料和油石比為8.0%的SBS 改性瀝青澆筑式混合料分別在標(biāo)準(zhǔn)荷載（1.03 MPa）作用下進(jìn)行貫入度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表5 所示。

分析表5 的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，隨著試件承受荷載的增加，在相同溫度和相同時(shí)間下，澆筑式瀝青混合料試件的貫入深度明顯增加。更換改性瀝青種類時(shí)，同種瀝青具有相同規(guī)律。無論采用高強(qiáng)度改性瀝青還是SBS 改性瀝青，標(biāo)準(zhǔn)荷載下的貫入度試驗(yàn)數(shù)據(jù)已經(jīng)遠(yuǎn)超JTG T3364-02—2019 對車行道澆筑式瀝青混合料貫入度值的要求，但在非機(jī)動(dòng)車道荷載作用下能夠滿足要求，說明非機(jī)動(dòng)車通行場合可以采用較低的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)高強(qiáng)度改性瀝青和SBS改性瀝青的澆筑式瀝青混合料性能試驗(yàn)結(jié)果，按照標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗(yàn)壓力，可以對混合料高溫性能要求取值為：貫入度不大于5.8 mm，貫入度增量不大于0.55 mm。在這樣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求下，對于非機(jī)動(dòng)車道的澆筑式瀝青混合料鋪裝，采用SBS 改性瀝青作為結(jié)合料，不僅能夠滿足路用性能要求，還降低了瀝青用量，從而從瀝青用量和單價(jià)兩方面降低工程造價(jià)。

表5 標(biāo)準(zhǔn)荷載貫入度試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié) 語

本文研究了橋梁非機(jī)動(dòng)車道澆筑式瀝青混合料的性能參數(shù)，對機(jī)動(dòng)車道和非機(jī)動(dòng)車道車輛荷載和施工環(huán)境進(jìn)行差異分析，通過劉埃爾流動(dòng)性試驗(yàn)和貫入度試驗(yàn)提出了用于橋梁非機(jī)動(dòng)車道澆筑式瀝青混合料的性能參數(shù)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，得出以下結(jié)論：

（1）對非機(jī)動(dòng)車道的澆筑式瀝青混合料性能參數(shù)進(jìn)行分析，采用劉埃爾流動(dòng)性和貫入度性能作為評價(jià)參數(shù)。

（2）非機(jī)動(dòng)車道的澆筑式瀝青混合料對施工和易性要求高，要求混合料能夠自流平，混合料的劉埃爾流動(dòng)性宜控制在5～15 s。

（3）對非機(jī)動(dòng)車道的交通荷載情況進(jìn)行分析，電動(dòng)三輪車雖劃分為機(jī)動(dòng)車類別，卻是非機(jī)動(dòng)車通行道面的較不利荷載，非標(biāo)準(zhǔn)荷載貫入度試驗(yàn)壓力可采用0.64 MPa。

（4）非機(jī)動(dòng)車道澆筑式瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性可以采用標(biāo)準(zhǔn)荷載貫入度試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)和評價(jià)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可以確定為：貫入度不大于5.8 mm，貫入度增量不大于0.55 mm。

（5）SBS 改性瀝青能夠用于非機(jī)動(dòng)車道的澆筑

式瀝青混合料，滿足路用性能要求。