瀝青高強度結構料應用與高模量瀝青混凝土配合比設計探討

【摘 要】對AC類瀝青混凝土添加瀝青高強度結構料，提高瀝青混凝土力學性能，減少瀝青路面車轍，對配合比設計方法進行探討。

【關鍵詞】AC瀝青混凝土 路面 車轍 配合比設計

1、前言

江蘇地區為夏炎熱冬冷1-3區，最熱月平均最高氣溫>30℃， 年極端最低氣溫處于-21.5—-9.0℃之間，雨量較多， AC類瀝青混凝土是最為常見和最為合適的瀝青路面結構類型。AC類瀝青混凝土具有瀝青用量低，水穩定性好，滲水小，抗老化性能好，施工簡便，成本適中的巨大優勢。但是也正是因為其自身的結構類型，存在難以避免的缺點，那就是抗車轍性能差，難以滿足重載交通的時代需求。針對這個問題，在宜興104國道梅園段改建工程中在宜興市范圍內首次使用了一種新型抗車撤劑，ZQ-1高強度（模量）結構瀝青直投料，加入到瀝青混凝土生產中，能夠在提高一定施工成本的基礎上，大幅度提高AC類瀝青混凝土的抗車轍性能和高溫工作性能。

2、車轍產生的原因與抗車轍劑作用機理

2.1 車轍類型和產生的原因

2.1.1 由于路面磨損，集料顆粒逐漸脫落產生的磨耗型車轍（主要產生在瀝青上面層）。

2.1.2由于路面及以下結構層永久變形產生結構型車轍（主要產生在AC瀝青結構層）。

2.1.3 由于混合料失穩橫側向蠕變位移形成的失穩型車轍（主要產生在AC瀝青結構層）。

2.1.4 由于碾壓不足，開放交通后被車輛壓密而形成的壓密型車轍。

2.2 車轍產生的結構部位

車轍主要產生在輪跡帶上，紅燈區、十字路口由于車輛急剎，尤其嚴重。在通過對部分路面取芯研究，發現在鋪有SMA面層的路面，車轍變形主要產生在AC結構層上，所以加強AC類結構層的抗車撤性能是尤為必要的。

2.3 抗車轍劑成分及作用機理

2.3.1 抗車轍劑成分

本次采用的抗車撤劑為江蘇寶利瀝青公司生產的ZQ-1高強度（模量）結構瀝青直投料，主要成分為聚合物與樹脂類物質，抗車轍劑主要用于防止結構型車轍的產生。

2.3.2 抗車轍劑作用機理

2.3.2.1 集料增粘作用：高強度結構料首先和集料干拌，部分熱熔于集料表面，對集料改性，增加集料粘結性能。

2.3.2.2 改性瀝青作用：高強度結構料在和瀝青拌和及運輸過程中，部分溶解或溶脹于瀝青中，形成膠結作用，從而提高瀝青軟化點、增加粘度。

2.3.2.3 纖維加筋作用：高強度結構料聚合物形成的微結晶區具有相當的勁度，在拌和過程中拉絲成塑料纖維，在集料骨架內搭橋交聯而形成纖維加筋作用。

2.3.2.4 變形恢復作用：高強度結構料彈性成分在較高溫度時具有使路面的變形部分彈性恢復的功能，因而降低了成型瀝青路面的永久變形。

3、使用常規AC類配合比設計方法進行高模量配合比設計的思路

AC類瀝青混凝土摻加抗車轍劑后，達到或接近高模量瀝青混凝土的路面性能，高模量瀝青混合料（EME）起源于法國，以其優越的高溫穩定性、良好的抗疲勞性能，特別是較高的性價比，在法國得到廣泛的應用。高模量瀝青混凝土有專門的設計方法和儀器，和我國的常規AC類瀝青混凝土設計方法是不一樣的。高模量瀝青混凝土設計方法十分注重原材料的力學質量包括集料和瀝青，給定瀝青混合料一個空隙率范圍后，其他注重的全是力學類性能指標，對于間隙率和飽和度是沒有具體要求的。所以在沒有高模量瀝青混合料試驗儀器的條件下，我們不可能進行完全的高模量瀝青混凝土的設計；只能借鑒高模量瀝青混凝土的部分設計參數，按照常規AC類瀝青混凝土設計方法設計，而用高模量瀝青混凝土的豐度系數校核瀝青油石比。

3.1 計算最佳瀝青用量

以本次瀝青混凝土配合比設計為例，抗車轍劑相對密度為0.92，軟化點為160℃，與熱骨料拌和時融化，具有和瀝青相似的物理性能，在形成瀝青混凝土后，在瀝青混凝土空隙中，和瀝青一起受熱膨脹，體積增大；遇冷收縮，體積縮小，按照AC瀝青混凝土的設計思路應該把抗車轍劑看做與瀝青同樣的地位對待。

抗車轍劑不需改變集料級配，廠方的說明摻加量為集料質量部分的0.4-0.5%，最佳瀝青用量可增加0.2-0.3%。

3.1.1 抗車轍劑參與計算最大理論相對密度中

由于其密度和瀝青相近，在實測或計算瀝青混凝土最大理論相對密度時，理論相對密度均有下降，在本次的生產配合比計算書中，根據添加抗車轍劑用量占熱骨料比例的0.45%計算，以下表一為理論相對密度計算數據。

表一

油石比（%）3.54.04.55.05.5

最大理論相對密度

（參與計算）2.5712.5522.5332.5152.497

最大理論相對密度

（不參與計算）2.5912.5712.5522.5342.515

兩者相差0.0200.0190.0190.0190.018

3.1.2 抗車轍劑參與到粒料間隙率計算參數中。

以油石比4.5%為例，抗車轍劑參與到粒料間隙率計算參數中的數據。見表二和表三，油石比4.5%摻加0.45%抗車轍劑和油石比5.03%的空隙率、粒料間隙率、飽和度計算指標是相同的。

或受拉構件的加固。因此，施工時，要徹底清理干凈加固結構表面，選擇合適的膠粘劑，嚴格按照施工工藝進行施工。

4 結語

橋梁檢測是一項復雜而細致的工作，不僅要求工作人員有豐富的實際現場經驗，而且同時需要堅實的理論基礎作為指導。只有把理論和實際充分結合起來，再加上指揮者與各試驗人員之間的默契配合，才能做好檢測工作并取得滿意的數據，也只有這樣才有可能做出準確的評估。

參考文獻：

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