瀝青混合料抗車轍劑在重載交通改造中的應(yīng)用

李信瓊

泥崗路位于深圳市北環(huán)快速和南環(huán)快速的腹心地段,是深圳市東西方向最主要的交通動(dòng)脈,承擔(dān)著深圳市90%以上的大型貨車交通任務(wù)。近75%以上的大型貨廂車均經(jīng)該路進(jìn)入香港,據(jù)深圳市交管部門統(tǒng)計(jì),該路段高峰期日交通流量達(dá)25萬次左右,其中貨車占80%以上。

大量文獻(xiàn)表明,就瀝青路面而言,通常面層表面下5 cm～10 cm是產(chǎn)生車轍的主要區(qū)域,這一區(qū)域正好位于中面層。另外,SHRP的研究成果認(rèn)為:瀝青路面內(nèi)部溫度比表面溫度還高,瀝青面層下2 cm處是路面溫度最高的地方。因此,如何提高路面的抗重載能力和高溫穩(wěn)定性,是重載交通路段設(shè)計(jì)中面臨的主要課題。經(jīng)試驗(yàn),泥崗路改造工程中在中面層AC-20瀝青混合料中采用外加抗車轍劑改性的方式進(jìn)行改性,提高中面層的抗車轍能力。

1 作用機(jī)理

作用機(jī)理主要有以下四個(gè)方面:1)集料增粘作用?？管囖H劑拌和時(shí)首先與集料干拌,部分熔融于集料表面,提高了集料的粘結(jié)性,相當(dāng)于對(duì)集料進(jìn)行了預(yù)改性;2)瀝青改性作用。抗車轍劑在濕拌和運(yùn)輸過程中,部分溶解或溶脹于瀝青中,形成膠結(jié)作用,從而達(dá)到提高軟化點(diǎn)溫度、增加粘度、降低熱敏性等瀝青改性的作用;3)纖維加筋作用。聚合物形成的微結(jié)晶區(qū)具有相當(dāng)?shù)膭哦?在拌和過程中部分拉絲成塑料纖維,在集料骨架內(nèi)搭橋交聯(lián)而形成纖維加筋作用;4)變形恢復(fù)作用?？管囖H劑的彈性成分在較高溫度時(shí)具有使路面的變形部分彈性恢復(fù)的功能,因而降低了成型瀝青路面的永久變形。

2 原材料和試驗(yàn)方法

試驗(yàn)礦料級(jí)配按AC-20(Ⅰ)配制,選用的材料為臺(tái)灣CPC70號(hào)重交通瀝青,深圳芙蓉石場(chǎng)破碎石灰?guī)r碎石,博羅石粉廠生產(chǎn)的石灰石礦粉,機(jī)制砂選用輝綠巖,原材料的各項(xiàng)指標(biāo)滿足JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的要求。

表1 重交瀝青70號(hào)性能測(cè)試結(jié)果表

表2 粗集料性能測(cè)試結(jié)果表

具體性能試驗(yàn)見表1～表4。

表3 細(xì)集料性能測(cè)試結(jié)果表

表4 礦粉指標(biāo)及測(cè)定結(jié)果

3 配合比設(shè)計(jì)

混合料級(jí)配采用泥崗路改造工程中面層的AC-20瀝青混合料目標(biāo)配比,級(jí)配曲線如圖1所示。

按照J(rèn)TG F40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法,在拌合溫度為165℃,擊實(shí)溫度為150℃下,進(jìn)行馬歇爾最佳瀝青用量設(shè)計(jì)試驗(yàn),確定AC-20瀝青混合料的最佳油石比為4.4%。在實(shí)際工程中,車轍王瀝青混合料抗車轍劑的摻量為0.3%(質(zhì)量比),為進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比,實(shí)驗(yàn)室采用了0.3%和0.5%兩個(gè)摻量,摻加0.3%和0.5%的瀝青混合料抗車轍劑的瀝青混合料的最佳油石比分別采用4.5%和4.6%。

4 路用性能測(cè)試

4.1 馬歇爾試驗(yàn)

按照J(rèn)TJ 052-2000公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程的試驗(yàn)方法對(duì)瀝青混合料的馬歇爾指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試,以分析摻加抗車轍劑對(duì)瀝青混合料體積指標(biāo)的影響。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出,摻加抗車轍劑后,瀝青混合料的各項(xiàng)體積指標(biāo)都沒有很大變化,馬歇爾穩(wěn)定度有比較明顯的增加。

4.2 水穩(wěn)性檢驗(yàn)

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出,摻加車轍劑對(duì)瀝青混合料的水穩(wěn)定性有明顯提高,并且常規(guī)和浸水馬歇爾穩(wěn)定度都高于空白樣。

4.3 高溫車轍性能

AC-20混合料試驗(yàn)結(jié)果見表5,表6。

表5 AC-20混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果

表6 AC-20混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

從上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出:1)摻加車轍劑對(duì)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性有顯著的提高,摻加0.3%的抗車轍劑車轍動(dòng)穩(wěn)定度由空白樣的1 698次/mm提高到7 000次/mm以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于規(guī)范要求的3 000次/mm,因此實(shí)際工程中采用0.3%的摻量是合理的。2)摻加抗車轍劑后,瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)的流值增大,這符合改性瀝青混合料的流值增大規(guī)律。3)瀝青混合料浸水48 h馬歇爾穩(wěn)定度有顯著增大,殘留穩(wěn)定度明顯提高,說明添加車轍王添加劑后,瀝青混合料的水穩(wěn)定性得到明顯提高。4)馬歇爾試驗(yàn)的穩(wěn)定度在添加3‰車轍王添加劑后,明顯比空白樣得到提高。5)摻加車轍劑后,劈裂強(qiáng)度絕對(duì)值和凍融劈裂強(qiáng)度比都有所提高。

5 施工工藝控制措施

5.1 拌和

使用抗車轍劑需要適當(dāng)提高集料加熱溫度和瀝青加熱溫度。一般情況下,摻加瀝青混合料添加劑后,石料加熱溫度為190℃～200℃,瀝青加熱溫度為160℃～170℃。拌和后混合料的溫度為170℃～185℃。

5.2 攤鋪、碾壓

將攤鋪機(jī)熨平板預(yù)熱到120℃左右,然后將瀝青混合料卸到受料斗內(nèi)攤鋪,攤鋪速度一般為2 m/min～3 m/min,松鋪系數(shù)一般為1.15,攤鋪溫度為160℃～170℃。對(duì)于骨架密實(shí)型瀝青混合料,可以采用緊跟攤鋪機(jī),采用緊跟慢壓工藝壓實(shí),初壓溫度為160℃～170℃;對(duì)于懸浮密實(shí)型瀝青混合料,初壓溫度為150℃～160℃,初壓采用 12 t左右的鋼輪壓路機(jī),靜壓1遍,然后用 26 t膠輪壓路機(jī)碾壓2遍,用12 t鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)振壓2遍,最后用12 t的鋼輪壓路機(jī)靜壓1遍,其終壓溫度不低于100℃。從施工現(xiàn)場(chǎng)情況看,摻加瀝青混合料抗車轍劑后,AC-20(Ⅰ)瀝青混合料在碾壓過程中沒有產(chǎn)生任何推移,施工控制基本上和改性AC-20的控制方法相一致,各種指標(biāo)非常良好。

6 試驗(yàn)檢測(cè)

6.1 馬歇爾試驗(yàn)

拌和樓取樣馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 拌和樓取樣馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

6.2 車轍試驗(yàn)

拌和樓取樣車轍試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 拌和樓取樣車轍試驗(yàn)結(jié)果

從取樣試驗(yàn)結(jié)果可以看出,所得數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)接近,證明抗車轍劑在拌和中能在瀝青混合料中分散均勻,并發(fā)揮相應(yīng)的作用。泥崗路從通車至今近半年,從目前的路面使用情況看,經(jīng)過高溫、暴雨多以及重載交通的作用,路面各項(xiàng)指標(biāo)完全達(dá)到預(yù)期效果。

7 結(jié)語

1)摻加瀝青混合料抗車轍劑后,瀝青混合料的各項(xiàng)性能得到顯著提高,尤其是動(dòng)穩(wěn)定度提高的幅度較大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)范要求的3 000次/mm,這對(duì)于高溫,重載交通的路段具有很高的使用價(jià)值。2)摻和抗車轍劑后的瀝青混合料水穩(wěn)定性有明顯改善,能夠在很大程度上提高瀝青路面的水損害。3)外摻瀝青混合料抗車轍劑施工工藝簡(jiǎn)單,施工簡(jiǎn)便,具有較高的實(shí)用價(jià)值。

[1] JTJ 036-98,公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 華南理工大學(xué)道路工程研究所.湖南臨長(zhǎng)高速第六合同段瀝青路面早期破損試驗(yàn)分析報(bào)告[R].2003.

[3] 湖南大學(xué)土木建筑工程檢測(cè)中心.臨長(zhǎng)高速第六合同段瀝青路面調(diào)整與試驗(yàn)報(bào)告[R].2003.