5U巖改性瀝青混凝土中面層AC—20應用

摘要：以北美巖瀝青作為改性劑的改性瀝青，其高溫抗車轍性能顯著，很大程度上預防了瀝青路面早期病害的出現，在高速公路、機場跑道、鋼橋面鋪裝、隧道工程中均有著廣泛的使用。摻加北美巖瀝青的改性瀝青混凝土路面完全符合我國瀝青路面設計規范要求，可在高速公路瀝青面層中推廣使用。

一、研究目的

結合山東地區的氣候、地質、原材料、交通荷載特性的實際情況，通過試驗路開展5U北美巖瀝青改性瀝青混凝土的設計、試驗評價工作，在考察5U北美巖瀝青應用效果的基礎上，充分發揮5U北美巖瀝青經濟節約、性能良好的優勢，為我省建設舒適、經濟、性能優良的高速公路做出貢獻。

二、5U北美巖瀝青的作用機理及應用

（一）5U北美巖瀝青作用機理。5U北美巖瀝青是一種優質天然瀝青，巖瀝青是石油在巖石夾縫中經過長達億萬年的沉積、變化，在熱、壓力、氧化、觸媒、細菌的綜合作用下生成的瀝青類物質。由于長期與自然界共存，并經受了惡劣自然環境的考驗，故巖瀝青性質特別穩定。北美巖瀝青以高含氮、軟化點高的天然礦物元素作為主要成分，經過特殊的加工混合制作技術，形成天然瀝青改性劑。北美巖瀝青不能完全代替基質瀝青，通常不直接使用，其作為瀝青改性劑，與基質瀝青的相溶性好，富含的各種有益成分均對基質瀝青的耐老化性能、溫度敏感性能有所幫助，將巖瀝青與集料充分裹覆，能起到加強瀝青與集料的粘附性的效果。

（二）5U北美巖瀝青使用方法。北美巖瀝青大多呈固體狀，加工成粉末后，在生產改性瀝青混凝土時，摻加方法采用“干法”，即是將巖瀝青加入拌缸與礦料干拌后，再加入普通瀝青一起拌和。巖瀝青直接作為一種材料加入拌和缸，與石油瀝青混凝土均勻混合，發揮改性作用，大大簡化了工藝，降低了成本，成品改性瀝青混凝土十分穩定，在生產、存儲、運輸和使用等方面也很簡便。

三、5U北美巖瀝青改性瀝青混凝土配合比設計

（一）設計方法。目標及生產配合比設計根據《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）的方法和指標要求進行設計。根據室內試驗分析，5U巖瀝青摻配比例15%（內摻）時，在明顯改善瀝青混合料高溫性能、抗水損害性能的前提下，其低溫性能也能夠滿足要求，因此配合比設計是在巖瀝青內摻15%的前提下進行的。

四、5U北美巖瀝青改性瀝青混凝土試驗路段鋪設

5U北美巖瀝青改性瀝青混凝土（以下簡稱5U巖瀝青混凝土）試驗路段選在京臺高速泰安到濟南方向，樁號為K448+225-K448+109超+行1車道、K448+109-K447+354行1車道（中間車道）。鋪設厚度為7cm。

5U巖瀝青改性瀝青混凝土生產工藝：巖瀝青摻加方法采用“干法”，根據拌和樓每盤混凝土的質量，準確稱量所需的巖瀝青，與礦粉投放方式一致；首先將巖瀝青加入拌和缸，與礦料干拌10s，以保證集料與巖瀝青均勻混合；當集料與巖瀝青混合均勻后，加入基質瀝青拌和，拌和時間與一般的瀝青混凝土拌和時間相同。其中瀝青加熱溫度155～165℃，集料加熱溫度180～190℃，混凝土出廠溫度165～175℃。

5U巖瀝青改性瀝青混凝土施工工藝：5U巖瀝青混凝土施工溫度介于SBS改性瀝青和70號基質瀝青之間，混凝土到場溫度不低于165℃，攤鋪溫度不低于160℃，初壓溫度不低于150℃、復壓溫度不低于130℃ ，碾壓終了表面溫度不低于90℃，開放交通時路表溫度不高于50 ℃。初壓，鋼輪壓路機碾壓2遍（前靜后振）；復壓，輪胎壓路機碾壓4遍，鋼輪壓路機振動碾壓2遍；終壓，鋼輪壓路機靜壓2遍。

（一）生產配合比設計級配及油石比。中面層AC-20+15%5U巖瀝青混凝土生產配合比是在目標配合比基礎上，根據熱料倉篩分結果進行級配調整，其礦料比例及最佳瀝青含量如表4-1所示，其中5U北美巖瀝青質量：70號石油瀝青質量=15：85。

（二）馬歇爾試驗技術指標檢測。巖瀝青混凝土生產期間，抽取熱拌瀝青混凝土成型馬歇爾試件，對馬歇爾各項技術指標進行檢測，AC-20+15%5U巖瀝青混凝土馬歇爾技術指標滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）中“密級配瀝青混凝土混合料馬歇爾試驗技術標準”的要求。

（三）礦料級配及瀝青含量檢測。巖瀝青混凝土生產期間進行取樣，檢測了礦料級配和瀝青含量。AC-20+15%5U巖瀝青混凝土經抽提篩分，礦料級配檢測結果與設計級配對應良好，滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（ JTG F40-2004 ）中“熱拌瀝青混凝土的頻度和質量要求”的要求，瀝青含量檢測結果滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）中“熱拌瀝青混合料的頻度和質量要求”的要求。

（四）路用性能檢測。瀝青混凝土生產期間，抽取熱拌瀝青混凝土成型瀝青混凝土性能檢測試件，檢測公司對路用性能各項技術指標進行檢測。

對AC-20+15%5U巖瀝青混凝土進行高溫穩定性能試驗。可以得出，AC-20+15%5U巖瀝青混凝土高溫穩定性能滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（ JTG F40-2004 ）中“瀝青混凝土車轍試驗動穩定度技術要求”的要求。

對AC-20+15%5U巖瀝青混凝土進行浸水馬歇爾穩定度試驗和凍融劈裂強度比試驗，可以得出，AC-20+15%5U巖瀝青混凝土浸水馬歇爾試驗殘留穩定度、凍融劈裂強度比及水穩定性能滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）中“瀝青混凝土水穩定性檢驗技術要求”的要求。

（五）現場檢測。AC-20+15%5U巖瀝青混凝土試驗路段鋪設完畢后，在施工現場鉆取芯樣，并對試驗路滲水性能進行了檢測。

試驗路段共鉆取4個芯樣，試驗路段芯樣厚度、壓實度滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（ JTG F40-2004）中“公路熱拌瀝青混凝土路面施工過程中工程質量的控制標準”的要求。

AC-20+15%5U巖瀝青混凝土試驗路段選取相應路段進行了滲水試驗，試驗路段滲水系數滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（ JTG F40-2004）中“公路熱拌瀝青混凝土路面施工過程中工程質量的控制標準”的要求。

五、總結

（一）5U北美巖瀝青路用性能總結。通過對5U北美巖瀝青改性瀝青混凝土室內試驗研究和試驗路鋪筑，可以得到以下結論，經5U北美巖瀝青改性后的瀝青混凝土各項技術指標均能滿足規范及設計要求，抗車轍性能大幅度提高，抗水損害的能力明顯改善。

（二）5U北美巖瀝青施工工藝總結。通過對5U北美巖瀝青改性瀝青混凝土試驗路段的鋪設以及檢測，研究認為5U北美巖瀝青使用簡便，無需增加機械設備，無需改變拌和流程，生產和施工均和正常工藝一致，試驗路段高溫穩定性、抗水損害能力明顯改善，路面平整度、構造深度、滲水系數均滿足規范要求，正常溫度施工路段壓實度良好。僅僅是在施工溫度方面，5U北美巖瀝青改性瀝青混凝土要比普通瀝青混凝土溫度略高，比SBS改性瀝青混凝土溫度略低。

（三）5U北美巖瀝青試驗段存在的問題

1、巖瀝青的干法施工工藝，要求一定要在熱集料進入拌和鍋的同時加入5U巖瀝青，如果投放的太晚，巖瀝青不能被集料燙化，起不到應有的良好作用，特別是當噴入瀝青后再加入巖瀝青，其混合料性能改善不明顯，而且部分巖瀝青粉沒有拌開，造成拌和不均勻，影響到混合料的質量。由于試驗路段比較短，所需瀝青混合料比較少，巖瀝青的添加沒有采用自動化投料設備，而是采用的人工投料，由于勞動強度比較大，出現了偶爾投料不及時的情況，影響了混合料的均勻性。

2、由于摻加了巖瀝青粉的瀝青混合料粘度比較大，再加上人工投料，一開始巖瀝青拌合不均勻，拌合時設備受到的阻力比較大，由于承擔試驗段任務的大橋拌和站已比較老舊，變速器已損壞過一次，新的配件還沒到貨，擔心變速器承受不了而再次損壞，影響到整個工程的進展，因此沒有滿負荷工作，因而降低了拌合效率。如果巖瀝青能夠采用自動化投料，或者拌和站的性能比較好，應該不會影響到拌合效率，對此還有待于進一步試驗驗證。