高富50號(hào)瀝青在廣東省高速公路的應(yīng)用

劉宜聰

（廣州新粵交通技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510000）

高富50號(hào)瀝青在廣東省高速公路的應(yīng)用

劉宜聰

（廣州新粵交通技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510000）

2010年，高富50號(hào)瀝青在廣東省的多條高速公路項(xiàng)目上得到廣泛的應(yīng)用，突破了局部試驗(yàn)段應(yīng)用范圍的限制，生產(chǎn)的技術(shù)水平及質(zhì)量性能代表了量產(chǎn)情況下正常的水平，具有廣泛的代表性。本文就高富50號(hào)瀝青在生產(chǎn)、施工使用等各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量跟蹤，研究其性能指標(biāo)，介紹了高富50號(hào)瀝青的情況。

50號(hào)瀝青；公路路面；技術(shù)應(yīng)用

1 概述

50號(hào)瀝青相對(duì)使用較普遍的70號(hào)瀝青標(biāo)號(hào)低，具有更好的抗高溫抗車轍的性能，同時(shí)，廣東省屬于我國夏天炎熱冬天溫暖的氣候分區(qū)，氣候條件決定廣東省對(duì)瀝青路面抗低溫開裂的要求不高，為50號(hào)瀝青的廣泛應(yīng)用提供了客觀基礎(chǔ)，另外，此前50號(hào)瀝青在個(gè)別試驗(yàn)路的應(yīng)用也提供了經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。監(jiān)于此，廣州新粵瀝青有限公司作為中油高富的戰(zhàn)略合作單位，向省內(nèi)多條高速推廣應(yīng)用50號(hào)瀝青，2010年，湛徐、江肇、廣珠西二期、廣州南二環(huán)、韶贛等多條高速公路的柔性基層及瀝青下面層均使用50號(hào)瀝青，總用量超過11萬噸，使50號(hào)瀝青的應(yīng)用真正走出了局部試驗(yàn)路段應(yīng)用的范圍限制。高富50號(hào)瀝青的廣泛應(yīng)用，一方面使得廣東省在50瀝青路面新材料使用上向前邁出了一大步；另一方面，也積累了經(jīng)驗(yàn)，為50號(hào)瀝青的發(fā)展與改進(jìn)提供的空間。

2 高富50號(hào)瀝青的生產(chǎn)

中油高富利用其母公司中燃油公司在上游資源的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)口南美洲委內(nèi)瑞拉環(huán)烷基具有含蠟量低、含硫高的BSD（玻斯坎）及MR16（瑪端16）重質(zhì)原油作為原料。由于50號(hào)瀝青比70號(hào)瀝青標(biāo)號(hào)低，在低溫延度指標(biāo)上不及70號(hào)瀝青優(yōu)良，但我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）對(duì)1-4分區(qū)兩種標(biāo)號(hào)的瀝青延度要求是相同的。因此，生產(chǎn)中，解決50號(hào)瀝青10℃延度指標(biāo)成為關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，造成50號(hào)瀝青延度降低的主要原因是瀝青里的膠質(zhì)及瀝青質(zhì)含量較高，個(gè)別組分凝點(diǎn)偏高，在溫度下降到一定程度時(shí)，達(dá)到了這些組分的凝點(diǎn)，這些組分就由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變，生成結(jié)晶或發(fā)生玻璃化，一方面會(huì)減少瀝青中可流動(dòng)的液相分子數(shù)量，另一方面它們也會(huì)對(duì)其他可流動(dòng)分子的移動(dòng)產(chǎn)生影響；做拉伸試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)拉伸速度大于允許流動(dòng)速度時(shí)，試件將發(fā)生斷裂。經(jīng)過廠家大量的試驗(yàn)研究，使用BSD及MR16的混合原料，用蒸餾法先深拔低于50號(hào)的瀝青，然后再加入延度改進(jìn)劑，延度改進(jìn)劑是一種即能改善延度，又能平衡其他各項(xiàng)指標(biāo)的改進(jìn)劑。加入改進(jìn)劑后，瀝青芳香分比例增加，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、飽和分比例下降，使膠體體系混溶性均勻性得到了改善，從而很好地解決延度不足的問題。結(jié)果見表1。

表1 高富50號(hào)性能指標(biāo)

3 混合料性能指標(biāo)

高富50號(hào)瀝青由華南理工大學(xué)道路工程研究所進(jìn)行了路用性能試驗(yàn)室評(píng)價(jià)，采用閃長巖石料及石灰?guī)r磨細(xì)礦粉配制AC-25級(jí)配類型，通過馬歇爾試驗(yàn)，確定目標(biāo)配合比的最佳瀝青用量（油石比）為4.1%,在此瀝青含量下，各項(xiàng)體積指標(biāo)見表2：

表2 AC-25體積指標(biāo)

在最佳瀝青用量下，還進(jìn)行了水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、疲勞性能及低溫性能檢測(cè)。

①水穩(wěn)定性 殘留馬歇爾穩(wěn)定度為82.4%；凍融劈裂試驗(yàn)殘留強(qiáng)度比為78.4%。②高溫穩(wěn)定性 高富50號(hào)瀝青AC-25瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果動(dòng)穩(wěn)定度DS=3214次/mm。③疲勞性能 采用COOPER UN-14氣動(dòng)伺服試驗(yàn)系統(tǒng)和四分點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)裝置測(cè)試了混合料的抗疲勞性能，試驗(yàn)溫度為我國瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的溫度：15℃；應(yīng)變水平為300微應(yīng)變。結(jié)果見表3。④低溫性能 采用小梁彎曲破壞試驗(yàn)在-10℃的條件進(jìn)行了混合料抗低溫性能測(cè)試，結(jié)果見表四；

表3 300微應(yīng)變時(shí)50號(hào)瀝青混合料應(yīng)變控制疲勞試驗(yàn)結(jié)果

表4 瀝青混合料小梁-10℃低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

瀝青混合料試驗(yàn)結(jié)論：由于高富50號(hào)瀝青應(yīng)用于柔性基層及瀝青下面層較常見，且AC-25型瀝青混合料是懸浮密實(shí)型結(jié)構(gòu)，能較好地反映瀝青膠漿性能，因此對(duì)評(píng)價(jià)瀝青路用性能具有較好代表性。從以上數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：用中油高富50號(hào)瀝青制備的瀝青混合料水穩(wěn)定性能滿足我國規(guī)范相關(guān)要求，高溫穩(wěn)定性滿足車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)要求，其疲勞性能優(yōu)良，且低溫抗裂性能較好。

4 高富50號(hào)瀝青在高速公路上的應(yīng)用

2010年，廣東省在建的主要高速公路基本都使用了高富50號(hào)瀝青，使用部分集中在瀝青ATB基層、AC-25下面層、AC-20中面層。其中，湛徐使用3.2萬噸，江肇使用3.3萬噸，廣珠西二期使用0.8萬噸，廣州南二環(huán)使用1.7萬噸，韶贛使用1.5萬噸，廣梧使用0.8萬噸，總用量達(dá)到11.3萬噸。至目前看，各項(xiàng)目均已完成交工驗(yàn)收，質(zhì)量狀況良好。瀝青是典型的溫感材料，瀝青的標(biāo)號(hào)、品牌、產(chǎn)地、生產(chǎn)工藝的不同，瀝青的溫感特性也不同，這將影響瀝青混合料的施工溫度，包括拌和、攤鋪及攤鋪的溫度。通過使用布氏旋轉(zhuǎn)粘度試驗(yàn)，測(cè)得高富50號(hào)瀝青的粘溫曲線關(guān)系式為：y=128.43e-0.0405x，因此，50號(hào)瀝青混合料拌和溫度宜為162.9～168.8℃；壓實(shí)溫度宜為150.7～156.0℃，相比常見的70號(hào)瀝青混合料，施工溫度高10℃左右。從60℃粘度上看，50號(hào)瀝青達(dá)到463.4 Pa.s的水平，較普通70號(hào)瀝青220-240 Pa.s的水平高很多，所以，其混合料具有更高的動(dòng)穩(wěn)定度，相應(yīng)也需要較高的施工溫度。高富50號(hào)瀝青在出廠時(shí)經(jīng)過調(diào)配，使老化前后的10℃延度指標(biāo)均能滿足規(guī)范的要求，但指標(biāo)的預(yù)留量不大；在施工中，經(jīng)過出廠→倉儲(chǔ)→施工工地的流程，中間經(jīng)歷運(yùn)輸、裝卸、儲(chǔ)存、降溫升溫等環(huán)節(jié)，使瀝青進(jìn)一步老化，因此，拌和使用前，出現(xiàn)了個(gè)別批次10℃延度指標(biāo)低于規(guī)范要求的情況。為此，建設(shè)單位針對(duì)50號(hào)瀝青的性能指標(biāo)及廣東省的氣候條件，依據(jù)施工規(guī)范的要求，對(duì)10延度指標(biāo)不作為施工質(zhì)量檢驗(yàn)指標(biāo)。

5 小結(jié)及改進(jìn)建議

5.1 高富50號(hào)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性明顯優(yōu)于70號(hào)瀝青混合料，在夏季溫度較高，夏季持續(xù)時(shí)間較長的地區(qū)，在華南地區(qū)，使用50號(hào)瀝青鋪筑路面的中、下面層及柔性基層是一個(gè)很好的選擇。

5.2 出廠時(shí)為保證10℃延度指標(biāo)合格，將針入度指標(biāo)設(shè)置為52，如果針入進(jìn)一步下降，那么延度指標(biāo)難以達(dá)到規(guī)范要求。此時(shí)，高富50號(hào)瀝青SHRP性能分級(jí)為PG64-22，眾所周知，PG分級(jí)體系是美國戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃的重要成果，對(duì)瀝青膠結(jié)的評(píng)價(jià)及使用更為直觀及科學(xué)。根據(jù)廣東省的氣候情況，對(duì)于低溫等級(jí)，廣東省各層瀝青路面的瀝青低溫等級(jí)應(yīng)要求達(dá)到PG-10，對(duì)于粵北地區(qū)如：連州、韶關(guān)、連平等地區(qū)瀝青低溫等級(jí)應(yīng)要求達(dá)到PG-16。對(duì)于高溫等級(jí)，中、上面層應(yīng)采用PG70及以上的瀝青材料，對(duì)于交通量大，重車多的高速公路，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況考慮PG等級(jí)的“跳級(jí)”。對(duì)于下面層，可采用高溫等級(jí)較中、上面層低一級(jí)的瀝青材料。根據(jù)這種思路，廠家試驗(yàn)室調(diào)制了針入度為42的50號(hào)瀝青，此時(shí)，對(duì)應(yīng)老化前的10℃延度結(jié)果為7cm，老化后的10℃延度結(jié)果為1cm。同時(shí)，SHRP性能分級(jí)為PG70-16，即在低溫等級(jí)上達(dá)到廣東省氣候條件的要高，在高溫等級(jí)上，應(yīng)用瀝青下面層及基層，也能滿足“跳級(jí)”要求。因此，為使50號(hào)瀝青混合料性能的進(jìn)一步發(fā)揮，在廣東省使用時(shí)應(yīng)充分考慮到規(guī)范里附注所提到的“10℃延度可作為選擇性指標(biāo)，也可不作為施工質(zhì)量檢驗(yàn)指標(biāo)”，不應(yīng)被具體的限值束縛。

TU761

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