劉 攀

（重慶市智翔鋪道技術工程有限公司，重慶 401336）

1 引言

鋼橋面鋪裝在國內(nèi)起步較晚，經(jīng)過二十余年的發(fā)展，鋪裝材料逐漸趨于穩(wěn)定和成熟，形成以澆注式瀝青混合料為主體的鋪裝體系[1-3]，基本滿足大跨徑鋼橋橋面鋪裝技術要求，遏制了早期病害的頻繁出現(xiàn)。但中國地域廣袤，區(qū)域氣候及交通條件差異非常大，加之橋梁建設規(guī)模和速度非常快，對于部分特殊使用條件的鋼橋，現(xiàn)有的鋪裝技術難以滿足，國內(nèi)澆注式瀝青鋪裝材料性能仍需提高。澆注式瀝青混合料較高的瀝青用量（7%～10%）導致其高溫穩(wěn)定性能（特別在高溫重載條件下）仍略顯不足[4-8]。研究及實踐表明，采用改性劑、格柵加筋、預拌瀝青碎石等手段可以有效提高澆注式瀝青及其混合料的高溫性能[9-11]?？紤]到國內(nèi)鋼橋面鋪裝高溫重載的使用條件對澆注式瀝青混合料提出的更高要求，結合澆注式瀝青混合料的結構特性，本文采用高溫補強劑增強技術，擬解決高溫重載條件下，鋼橋面柔性瀝青鋪裝的熱穩(wěn)定性不足的技術難題，提高鋼橋面鋪裝的抗車轍性能，從而提升橋面使用品質(zhì)與壽命。

2 澆注式瀝青基本性能研究

研究了高溫補強劑摻量對澆注式瀝青針入度、5℃延度、軟化點、175℃旋轉黏度等性能指標的影響規(guī)律，試驗結果見表1。

從表1可以看出，高溫補強劑對澆注式瀝青的各項指標均有較大的影響，其中針入度隨著高溫補強劑摻量的增加而減小，軟化點和高溫黏度隨著高溫補強劑摻量的增加而升高，說明高溫補強劑改善了澆注式瀝青的高溫性能；低溫延度隨著高溫補強劑摻量的增加而減小，說明澆注式瀝青低溫性能受到一定的負面影響。當未摻加高溫補強劑時，澆注式瀝青的軟化點為102.0℃，5℃延度可達28.6cm，175℃旋轉黏度為735.3mPa·s；當高溫補強劑摻量為2%時，澆注式瀝青的軟化點超過110℃，5℃延度超過20cm，175℃旋轉黏度低于1000mPa·s；當高溫補強劑摻量為4%時，澆注式瀝青的軟化點可達115.6℃，然而其5℃延度僅為13.5cm，175℃旋轉黏度超過1000mPa·s。

表1 高溫補強劑對澆注式瀝青性能指標的影響

3 澆注式瀝青混合料性能研究

礦料均采用性能指標合格的石灰?guī)r。根據(jù)規(guī)范中的相關規(guī)定，進行澆注式瀝青混合料GA10的配合比設計，結果見表2。

表2 澆注式瀝青混凝土GA10設計級配

按上述級配成型澆注式瀝青混合料GA10試件，油石比為7.9%，拌和溫度為230℃，拌和時間為45min，按照規(guī)范中的測試方法，評價不同高溫補強劑摻量下澆注式瀝青混合料GA10的流動性、低溫性能和高溫性能。

3.1 流動性

通過劉埃爾流動度試驗評價澆注式瀝青混合料GA10的流動性，試驗溫度為230℃，試驗結果如圖1所示。

圖1 高溫補強劑摻量對GA10流動性的影響

由圖1可知，隨著高溫補強劑摻量的增加，澆注式瀝青混合料的流動性逐漸變差，這是因為高溫補強劑會增加澆注式瀝青的高溫黏度。當其摻量低于3%時，流動性能滿足規(guī)范小于20s 的要求。當高溫補強劑摻量為4%時，流動性為39.5s。根據(jù)實體工程施工經(jīng)驗，當流動度小于40s時，澆注式瀝青混合料即可澆注成型。當高溫補強劑摻量進一步增加時，混合料的流動性急劇下降，已難以正常施工?？紤]到澆注式瀝青混合料的施工和易性，高溫補強劑的摻量不宜超過4%。

3.2 低溫性能

通過低溫小梁彎曲試驗評價澆注式瀝青混合料GA10的低溫抗裂性，試驗溫度為-10℃，試驗結果如圖2所示。

圖2 高溫補強劑摻量對GA10低溫性能的影響

由圖2可知，隨著高溫補強劑摻量的增加，澆注式瀝青混合料的低溫彎曲應變逐漸降低，表明高溫補強劑對混合料的低溫抗裂性有不利影響。高溫補強劑會降低澆注式瀝青的低溫延度，進而影響混合料的低溫性能。當未摻加高溫補強劑時，混合料的低溫彎曲應變高達3170με；當其摻量為3%時，混合料的低溫彎曲應變下降至2718με；當其摻量達到5%時，混合料的低溫彎曲應變僅為2434με，不滿足鋼橋面鋪裝規(guī)范大于2500με的要求?？紤]到澆注式瀝青混合料的低溫性能，高溫補強劑的摻量不宜超過3%。

3.3 高溫性能

通過貫入度試驗和車轍試驗評價澆注式瀝青混合料GA10的高溫穩(wěn)定性[12，13]，試驗溫度均為60℃，試驗結果如圖3所示。

由圖3可知，隨著高溫補強劑摻量的增加，澆注式瀝青混合料的貫入度、貫入度增量及車轍深度逐漸減小，而動穩(wěn)定度隨之增大，這表明高溫補強劑能有效提高澆注式瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。當未摻加高溫補強劑時，澆注式瀝青混合料的貫入度為3.60mm，貫入度增量為0.34mm，動穩(wěn)定度為515次/mm，車轍深度為7.33mm；當高溫補強劑摻量為1%時，混合料的高溫性能指標有一定的提升；當高溫補強劑摻量為2%時，混合料的貫入度為2.32mm，貫入度增量為0.21mm，動穩(wěn)定度為901次/mm，車轍深度為5.07mm，高溫性能提升明顯；當高溫補強劑摻量為3%時，混合料的貫入度為1.94mm，貫入度增量為0.17mm，動穩(wěn)定度為1017 次/mm，車轍深度為4.23mm，高溫性能提升一倍左右?？紤]到澆注式瀝青混合料的高溫性能，高溫補強劑的摻量不宜低于2%，同時考慮到混合料的流動性和低溫性能，高溫補強劑的合理摻量為2%～3%。

圖3 高溫補強劑摻量對GA10高溫性能的影響

在高溫環(huán)境攪拌過程中，高溫補強劑對澆注式瀝青混合料的增強作用主要表現(xiàn)在：①部分高溫補強劑拉絲成塑料纖維，交聯(lián)后起到加筋的效果；②部分高溫補強劑溶解或溶脹在澆注式瀝青中，形成膠結作用（類似于聚合物改性瀝青增強機理），提高其軟化點，進而起到提高澆注式瀝青混合料高溫性能的效果。

4 結語

①高溫補強劑對澆注式瀝青的各項指標均有較大的影響，其中針入度減小和低溫延度降低，軟化點升高和高溫黏度增大，說明高溫補強劑改善了澆注式瀝青的高溫性能，降低了材料對于溫度的敏感程度，但同時也降低了澆注式瀝青的低溫性能。

②隨著高溫補強劑摻量的增加，澆注式瀝青混合料的流動性逐漸變差，低溫彎曲應變逐漸降低，表明高溫補強劑對混合料的施工和易性和低溫抗裂性有不利影響，摻量在3%以內(nèi)時均滿足規(guī)范要求。隨著高溫補強劑摻量的增加，澆注式瀝青混合料的貫入度、貫入度增量及車轍深度逐漸下降，而動穩(wěn)定度隨之增大，這表明高溫補強劑能有效提高澆注式瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

③綜合考慮澆注式瀝青混合料的流動性、低溫性能和高溫性能，高溫補強劑的合理摻量為2%～3%。摻加高溫補強劑后，澆注式瀝青混合料能更好地滿足鋼橋面鋪裝高溫重載的使用條件。