唐宏宇

(永州市城市發(fā)展集團(tuán)有限責(zé)任公司,湖南 永州 425000)

1 工程概況

黃興大道市政道路全長(zhǎng)7.83 km,路基路面結(jié)構(gòu)見表1。該道路由于地處南方地區(qū),夏季高溫多雨,單日內(nèi)會(huì)經(jīng)歷多次的干濕循環(huán),在行車荷載與干濕循環(huán)的共同作用下,在投入使用幾年后便出現(xiàn)了不同程度的坑槽、龜裂、松散、車轍等病害,不僅降低了道路的使用年限,且嚴(yán)重影響了行車安全和駕駛員的舒適性,為改善這一現(xiàn)狀,擬采用超薄磨耗層技術(shù)對(duì)整體進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

表1 市政道路路面結(jié)構(gòu)層樣式

2 工程實(shí)踐

2.1 原材料

作為道路表面層,超薄磨耗層直接受到紫外線照射并且與大氣和輪胎直接接觸,但其厚度較薄且為骨架空隙型結(jié)構(gòu),粗集料含量較高,集料之間由嵌擠作用形成骨架結(jié)構(gòu),因此要求其原材料具備較高的路用性能,以保證施工后的工程質(zhì)量[1-4]。

(1)集料

本項(xiàng)目中集料選用江西產(chǎn)玄武巖,相較于花崗巖、石灰?guī)r等巖體,玄武巖具有更高的抗壓耐磨性能,是道路、鐵路等工程施工時(shí)的優(yōu)選材料,本文依據(jù)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E42-2005)對(duì)集料性能進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果如表2,表3所示。

表2 粗集料技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

表3 細(xì)集料技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)表檢測(cè)結(jié)果可知,本項(xiàng)目所選集料的理化指標(biāo)均滿足規(guī)范要求,可以用于超薄磨耗層的鋪筑。

(2)瀝青

由于該道路位于南方高溫多雨地區(qū),車流量大,所以對(duì)瀝青的各方面性能要求較高,本次使用的瀝青主要為殼牌高黏改性瀝青,參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)對(duì)其性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果如表4。

表4 改性瀝青性能檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)表4可知,殼牌聚合物改性瀝青在高溫條件下具有較好的施工性能和高溫穩(wěn)定性,可以滿足南方高溫多雨地區(qū)瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的施工要求。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

本文所用的超薄磨耗層配合比為Novachip C型,厚度為2 mm,公稱最大粒徑為13.2 mm,級(jí)配組成見表5。

表5 級(jí)配設(shè)計(jì)

按照表5級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果,分別以4.3%、4.6%、4.9%,5.2%,5.5%五組不同的油石比,拌合瀝青混合料,并以正反面各擊實(shí)75次制備馬歇爾試件,不同油石比下馬歇爾試件的各項(xiàng)性能測(cè)試結(jié)果見圖1～圖5。

圖1 油石比與流值關(guān)系圖

圖2 油石比與穩(wěn)定度關(guān)系圖

圖3 油石比與空隙率關(guān)系圖

圖4 油石比與飽和度關(guān)系圖

圖5 油石比與毛體積密度關(guān)系圖

根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果和最佳瀝青用量的計(jì)算方法,最終確定本項(xiàng)目所選瀝青混合料的最佳油石比為5.2%,并依照此結(jié)果,展開對(duì)超薄磨耗層路用性能研究和試驗(yàn)路段鋪筑。

2.3 高溫穩(wěn)定性

由于該道路處于南方高溫多雨地區(qū),瀝青混合料在高溫條件下流動(dòng)性增大,經(jīng)過車輛荷載的反復(fù)作用后,塑性變形逐漸積累,從而產(chǎn)生車轍。本文采用車轍試驗(yàn)對(duì)超薄磨耗層瀝青混合料的高穩(wěn)穩(wěn)定性進(jìn)行分析,通過瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度來評(píng)價(jià)其高溫穩(wěn)定性的優(yōu)劣。試驗(yàn)時(shí),按照規(guī)范要求成型300 mm×300 mm×50 mm的車轍試件,試驗(yàn)溫度為60 ℃,輪壓0.7 MPa,通過三組平行試驗(yàn)的平均值作為該瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度,動(dòng)穩(wěn)定度值計(jì)算公式如公式(1)所示

(1)

式中:DS為瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度,次/mm;N為試驗(yàn)車輪往返碾壓次數(shù),次/min;t1、t2為45 min、60 min;d1、d2為對(duì)應(yīng)時(shí)間t1、t2時(shí)試件發(fā)生的變形量,mm;C1、C2為系數(shù),本試驗(yàn)均為1.0。

試驗(yàn)后,計(jì)算出本項(xiàng)目所選的超薄磨耗層瀝青混合料的三組平行試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度分別為3 302次/mm、3 329次/mm、3 329次/mm,平均值為3 312次/mm,均滿足規(guī)范中規(guī)定的≥3 000次/mm,表明本項(xiàng)目所選擇的原材料和級(jí)配設(shè)計(jì)方案可以保證超薄魔化層在鋪筑完成后具有較好地高溫穩(wěn)定性。

2.4 水穩(wěn)定性

水穩(wěn)定性可以檢驗(yàn)瀝青混合料的抗剝落能力,本研究中水穩(wěn)定性采用浸水馬歇爾試驗(yàn),根據(jù)上述級(jí)配設(shè)計(jì),制作兩組馬歇爾試件,每組三個(gè)試件,第一組置于60 ℃的恒溫水槽中保溫30～40 min,第二組置于恒溫水槽中保溫48 h,然后計(jì)算浸水殘留穩(wěn)定度,計(jì)算公式如公式(2)

(2)

式中:MS0為試件的殘留穩(wěn)定度,%;MS1為試件按標(biāo)準(zhǔn)試件方法的穩(wěn)定度,kN;MS為試件穩(wěn)定度,kN。

根據(jù)不同試件殘留穩(wěn)定度可以看出,浸水30～40 min時(shí)的馬歇爾殘留穩(wěn)定度在75%以上,浸水48 h的馬歇爾殘留穩(wěn)定度在60%以上。隨著浸水時(shí)間變長(zhǎng),馬歇爾試件的殘留穩(wěn)定度也隨之降低,這主要是由于水分的浸入對(duì)瀝青混合料內(nèi)部造成了損傷,導(dǎo)致瀝青與集料之間的粘附性降低,從而使其抗剝落能力減弱,但根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以看出,本文所選作為超薄磨耗層的瀝青混合料具有較好的水穩(wěn)定性,可以滿足路用要求。

2.5 試驗(yàn)段抗滑性能檢測(cè)

作為道路表層,超薄磨耗層必須具有較好抗滑性能,以防止汽車在高速行車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生打滑,從而引發(fā)交通事故。為確保行車安全避免交通事故的發(fā)生,本文采用人工鋪砂法及擺式摩擦儀對(duì)試驗(yàn)路段的抗滑性能進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果如表6。

表6 構(gòu)造深度及摩擦系數(shù)檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知,采用超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)后,路面的構(gòu)造深度和BPN都得到了明顯提高,分別提高了11.29%及27.37%,這主要是由于超薄磨耗層所選材料中粗集料含量較高,棱角性較為豐富,從而使路面的抗滑性能得到提高。

3 結(jié) 語

依托黃興大道市政養(yǎng)護(hù)工程,通過對(duì)超薄磨耗層的原材料、配合比、路用性能和試驗(yàn)段的抗滑性能進(jìn)行分析,結(jié)果表明:選用Novachip C型骨架—空隙結(jié)構(gòu),以5.2%的瀝青用量,可以保證其具有較好地高溫和水穩(wěn)性能,且在鋪筑完成之后道路的抗滑性能得到大幅度提高,能起到良好的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果。