續(xù)競臺 張博昊 高穎 郭慶林

（1.中建路橋集團(tuán)有限公司，河北 石家莊 050000；2.河北工程大學(xué)，河北 邯鄲 056000）

一、引言

由于交通量的日漸增多和汽車荷載的增加，瀝青路面出現(xiàn)裂縫、車轍等病害[1]的概率明顯增加。水泥混凝土道路強(qiáng)度較高，但平整度舒適性較低[2]。為了增強(qiáng)路面性能，本文提出了結(jié)合傳統(tǒng)瀝青路面和水泥路面各自優(yōu)點(diǎn)的灌入式半柔性路面。

灌入式半柔性路面的重要組成部分是大空隙母體瀝青混合料，主要起到支撐的作用。南京工業(yè)大學(xué)楊國亮等人采用主礦物骨料空隙填充的方法設(shè)計(jì)瀝青骨架，列出了優(yōu)化瀝青骨架骨料級配的九步設(shè)計(jì)程序，但研究中沒有考慮瀝青混合料的滲透率。南京工業(yè)大學(xué)侯曙光等人評估了22個(gè)骨料級配，其中粗骨料和填料的比例各不相同。為填補(bǔ)研究空白，本文研究了級配、瀝青用量對大空隙母體瀝青混合料的影響，最后分析了半柔性路面的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和穩(wěn)定度。

二、試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（一）原材料

本文試驗(yàn)采用SBS改性瀝青，基本指標(biāo)如表1所示。試驗(yàn)所用玄武巖集料，粗集料密度為2.713g/cm3,細(xì)集料密度為2.711g/cm3。

表1 SBS改性瀝青性能指標(biāo)

（二）試驗(yàn)方案

灌入式半柔性瀝青路面大空隙母體瀝青混合料級配的選擇對其力學(xué)性能至關(guān)重要，所以首先進(jìn)行母體瀝青混合料的級配設(shè)計(jì)。根據(jù)《道路灌注式半柔性路面技術(shù)規(guī)程》（TCECS GD51-01-2019），設(shè)計(jì)級配通過率如表2所示。

表2 三種級配的設(shè)計(jì)組成結(jié)果

要得到較為精確的設(shè)計(jì)目標(biāo)空隙率（20%）需要在級配范圍內(nèi)進(jìn)行微調(diào)，本文通過調(diào)整篩孔2.36mm的通過率實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。通過實(shí)測空隙率，繪制2.36mm篩孔通過率與空隙率關(guān)系曲線，并在曲線中找到目標(biāo)空隙率對應(yīng)的2.36mm篩孔通過率，最終確定目標(biāo)級配。

灌入式半柔性瀝青路面的母體瀝青混合料油石比，根據(jù)前人研究經(jīng)驗(yàn)擬定為3.4%。根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011），采用馬歇爾試驗(yàn)方法進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，根據(jù)2.36mm篩孔通過率和混合料空隙率關(guān)系曲線確定目標(biāo)空隙率（20%）對應(yīng)級配。對于確定好的級配，采用測定馬歇爾穩(wěn)定度的方法確定最佳油石比。分別按2.8%、3.2%、3.6%、4%四種油石比測定馬歇爾穩(wěn)定度，選擇最佳油石比。

用確定好的級配和油石比成型試件對半柔性路面的路用性能進(jìn)行評價(jià)，此次研究主要評價(jià)灌入式半柔性路面的高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性。

三、結(jié)果與討論

（一）半柔性路面級配分析

對上述3種級配進(jìn)行測試，2.36mm集料通過率與馬歇爾試件空隙率關(guān)系如圖1所示。

圖1 2.36mm篩孔通過率與母體瀝青混合料試件空隙率關(guān)系曲線

由圖1可知，2.36mm篩孔通過率與母體瀝青混合料之間有較好的線性關(guān)系，隨著通過率的增大填充空隙的細(xì)集料增多，母體瀝青混合料的空隙率變小。目標(biāo)空隙率對應(yīng)2.36mm集料通過率為13.6%，此時(shí)馬歇爾試件空隙率為20%，比較設(shè)計(jì)的三種級配，故選取級配B為最終級配。

（二）半柔性路面油石比分析

馬歇爾試件穩(wěn)定度和馬歇爾空隙率與油石比關(guān)系如圖2、圖3所示。

圖2 馬歇爾穩(wěn)定度-油石比關(guān)系圖

圖3 馬歇爾空隙率-油石比關(guān)系圖

由圖2可以看出，灌入式半柔性路面大空隙母體瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度隨著油石比的增加逐漸增大，并且在油石比為3.4%時(shí)達(dá)到最大值，再隨著油石比增大，馬歇爾穩(wěn)定度會呈減小趨勢。由圖3可以看出，隨著油石比的增大，空隙率呈逐漸減小的趨勢。綜上，選擇3.4%為級配B的最佳油石比。

（三）半柔性路面的高溫穩(wěn)定性分析

車轍試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 車轍試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知灌入水泥基砂漿后半柔性路面高溫穩(wěn)定性得到顯著提升，半柔性路面材料養(yǎng)護(hù)7d的動穩(wěn)定度達(dá)到2萬次/mm以上，其高溫穩(wěn)定性隨著期齡的增加而增大。這表明半柔性路面抗車轍性能較好，為路面抗車轍提供了解決方案。

（四）半柔性路面的水穩(wěn)定性分析

水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 浸水馬歇爾與凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

馬歇爾殘留穩(wěn)定度、TSR可以反映半柔性路面抗水損害的能力。由表4可知半柔性路面的抗水損害能力較好，且隨期齡的增長，其水穩(wěn)定性也在增強(qiáng)。在7d養(yǎng)護(hù)時(shí)，馬歇爾殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度比都達(dá)到85%以上。

（五）半柔性路面穩(wěn)定度分析

大空隙母體瀝青混合料的穩(wěn)定度為6.23kN，灌入水泥基砂漿后養(yǎng)護(hù)3d穩(wěn)定度達(dá)到15.32kN，養(yǎng)護(hù)7d穩(wěn)定度達(dá)到16.42kN，穩(wěn)定度得到明顯提升，養(yǎng)護(hù)3d時(shí)已達(dá)到規(guī)范穩(wěn)定度大于15kN的要求，所以SFP-16灌入式半柔性路面在養(yǎng)護(hù)3d后即可通車。

四、結(jié)語

在進(jìn)行半柔性路面材料母體瀝青混合料設(shè)計(jì)時(shí)可以通過2.36mm篩孔通過率與母體瀝青混合料空隙率較好的曲線關(guān)系，得到目標(biāo)空隙率下的2.36mm篩孔通過率，可以快速進(jìn)行母體瀝青混合料的設(shè)計(jì)。

母體瀝青混合料灌入水泥基砂漿料后，在7d養(yǎng)護(hù)條件下，馬歇爾穩(wěn)定度由6.23kN上升到16.42kN，大大提升了路面強(qiáng)度，其動穩(wěn)定度可達(dá)22659次/mm，路面高溫穩(wěn)定性好、殘留穩(wěn)定度為92.8%，水穩(wěn)定性滿足要求。

通過對比3d養(yǎng)護(hù)時(shí)間與7d養(yǎng)護(hù)時(shí)間下的半柔性路面材料的路用性能，發(fā)現(xiàn)隨著養(yǎng)護(hù)齡期增長性能逐漸提升。