余小晴

（江西贛粵高速公路股份有限公司，江西 南昌 330025）

0 引言

水泥混凝土橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)與材料選擇兩個(gè)部分，二者對(duì)鋪裝層的施工性能、路用性能和使用壽命等均具有重要的影響[1-3]。目前各國的規(guī)范都沒有明確提出橋面鋪裝層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，工程中橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的選擇主要參考相關(guān)工程實(shí)例或根據(jù)設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，存在一定的隨意性。對(duì)于橋面鋪裝體系而言，橋面鋪裝體系的性能與橋面板處理、防水粘結(jié)層、鋪裝層混合料性能、鋪裝結(jié)構(gòu)組合和施工工藝等有關(guān)，橋面板處理和施工工藝可控、可調(diào)整，性能與橋面板處理和施工工藝的相關(guān)性較直接[4-7]；防水粘結(jié)層的實(shí)施效果與材料本身性能和施工工藝有關(guān)，性能與其相關(guān)性也易得出；橋面鋪裝的水穩(wěn)定性可由混合料室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場檢測直接得出，橋面鋪裝的低溫性能尚無科學(xué)合理的評(píng)判方法，且低溫破壞也不是現(xiàn)有橋面病害的主要病害；而高溫抗車轍性能不僅與混合料性能、施工工藝有關(guān)，還與橋面鋪裝組合結(jié)構(gòu)息息相關(guān)[8-9]。本文采用復(fù)合梁試驗(yàn)研究幾種工廠化橡膠瀝青橋面鋪裝組合結(jié)構(gòu)的低溫性能與抗車轍性能，為橋面工廠化橡膠瀝青鋪裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 鋪裝結(jié)構(gòu)形式

為了評(píng)價(jià)鋪裝層整體的抗車轍性能，本文設(shè)計(jì)了復(fù)合梁車轍試驗(yàn)。采用兩層的復(fù)合結(jié)構(gòu)，分層碾壓成型，與橋面鋪裝施工中壓實(shí)過程相同，總厚度為10cm，與實(shí)際橋面鋪裝總厚度相同，能最大程度模擬橋面鋪裝實(shí)際的施工和使用環(huán)境。工廠化橡膠瀝青橋面鋪裝組合結(jié)構(gòu)類型見表1所示。

表1 三種工廠化橡膠瀝青橋面鋪裝組合結(jié)構(gòu)

2 材料組成及試件成型

2.1 瀝青

所用工廠化橡膠瀝青基本指標(biāo)如表2 所示，各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。

表2 工廠化瀝青基本指標(biāo)

2.2 集料

集料采用10～15mm、5～10mm、3～5mm、0～3mm 江蘇某廠家玄武巖碎石，礦粉使用石灰?guī)r磨細(xì)礦粉。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

2.3 混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

各級(jí)配設(shè)計(jì)如表3～表5所示。

表3 SMA-13級(jí)配設(shè)計(jì)

表4 SMA-10級(jí)配設(shè)計(jì)

表5 SUP-20級(jí)配設(shè)計(jì)

SMA-13 與SMA-10 聚酯纖維用量均采用0.3%，結(jié)合項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，SMA-13級(jí)配油石比采用6.2%，SMA-10級(jí)配油石比采用6.5%，SUP-20級(jí)配油石比采用4.6%。

2.4 組合結(jié)構(gòu)試件成型

復(fù)合梁車轍試驗(yàn)所用設(shè)備與常規(guī)的車轍儀相同，復(fù)合梁成型分上下兩層分別碾壓。首先成型鋪裝層的下層，成型方法與一般車轍試驗(yàn)相同；其次在試件頂面涂刷熱瀝青，保證上下層之間的粘結(jié)，然后將成型上層鋪裝用的模板裝上；再裝入上層鋪裝用的混合料，然后根據(jù)需要將輪碾機(jī)調(diào)高，將試件放入輪碾機(jī)成型。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 混合料路用性能研究

進(jìn)行三種級(jí)配類型混合料馬歇爾試驗(yàn)、析漏損失試驗(yàn)、肯特堡飛散試驗(yàn)、高溫車轍試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)以及凍融劈裂試驗(yàn)，分別驗(yàn)證三種級(jí)配類型的工廠化橡膠瀝青混合料路用性能。

工廠化橡膠瀝青SMA 和SUP的配合比和路用性能（見表6所示）研究表明，混合料體積指標(biāo)和路用性能指標(biāo)均滿足相應(yīng)的規(guī)范技術(shù)要求，說明工廠化橡膠瀝青與SMA 和Superpave 具有良好的適用性；路用性能對(duì)比表明，工廠化橡膠瀝青混合料的綜合路用性能均衡，且單項(xiàng)性能突出，適用于對(duì)混合料要求嚴(yán)格的橋面鋪裝中。

表6 三種級(jí)配類型的工廠化橡膠瀝青混合料路用性能

3.2 鋪裝組合結(jié)構(gòu)性能研究

對(duì)三種組合結(jié)構(gòu)高溫性能、低溫性能展開進(jìn)一步研究。

上述3種橋面鋪裝組合結(jié)構(gòu)車轍試驗(yàn)結(jié)果如圖1和表7所示。

圖1 工廠化橡膠瀝青復(fù)合梁車轍試驗(yàn)結(jié)果

表7 工廠化橡膠瀝青復(fù)合梁車轍試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述復(fù)合車轍試驗(yàn)結(jié)果，工廠化橡膠瀝青3種橋面鋪裝組合結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)出優(yōu)異的高溫抗車轍性能，其中組合3（工廠化橡膠瀝青SUP20+工廠化橡膠瀝青SMA13）的抗車轍性能最優(yōu)。從各組合結(jié)構(gòu)復(fù)合車轍試驗(yàn)結(jié)果還可得出，橋面鋪裝結(jié)構(gòu)組合的復(fù)合抗車轍性能與鋪裝層混合料的高溫抗車轍性能息息相關(guān)，抗車轍性能越好的混合料組合成的橋面鋪裝結(jié)構(gòu)高溫性能越好。

上述3種橋面鋪裝組合結(jié)構(gòu)-10℃低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果如表8和圖2所示。

圖2 工廠化橡膠瀝青復(fù)合梁低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

表8 工廠化橡膠瀝青復(fù)合梁低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述復(fù)合低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果，工廠化橡膠瀝青3種橋面鋪裝組合結(jié)構(gòu)低溫彎曲應(yīng)變均高于2500με，其中組合結(jié)構(gòu)1（60mmSMA10+40mmSMA13）略高于其余兩組鋪裝結(jié)構(gòu)。組合結(jié)構(gòu)低溫彎曲性能較組合結(jié)構(gòu)下面層混合料級(jí)配相關(guān)性較高。

4 結(jié)束語

綜上所述，工廠化橡膠瀝青與SMA和Superpave具有良好的適用性，混合料的綜合路用性能均衡，且單項(xiàng)性能突出，適用于對(duì)混合料要求嚴(yán)格的橋面鋪裝中。橋面鋪裝結(jié)構(gòu)組合的復(fù)合抗車轍性能與鋪裝層混合料的高溫抗車轍性能息息相關(guān)，抗車轍性能越好的混合料組合成的橋面鋪裝結(jié)構(gòu)高溫性能越好。對(duì)于高溫重載地區(qū)，推薦采用60mm工廠化橡膠瀝青SUP20+工廠化橡膠瀝青40mmSMA 13的組合結(jié)構(gòu)。對(duì)于低溫嚴(yán)寒地區(qū)，推薦采用60mm工廠化橡膠瀝青SMA10+40mm工廠化橡膠瀝青SMA13。