瀝青混凝土罩面在堤防路面改造中的性能探討

江 磊

（江西省水利投資集團有限公司 江西 南昌 330000）

1 前言

近年來我國車輛運輸事業發展迅速，一些沿河、沿江城市為彌補道路的不足，將標準防洪堤兼做主干道路，這引起了一些新問題：由于堤防管理的缺位以及交通量的增長，尤其是載重車輛超載現象嚴重，部分防洪堤的堤頂路面遭到碾壓破壞，諸如路面出現輪轍沉陷、凸凹不平、雨天泥濘難行等，給工程管理與防汛搶險車輛通行帶來很多困難和不便[1]，為保證防汛的安全和交通的通暢，一些堤頂路面必須進行修復改造。

當前堤頂路面的主要形式有泥結碎石路面、混凝土路面和瀝青混凝土路面等。城區堤防建設不僅要考慮堤防的防洪治澇功能，還應與城市的規劃建設相協調[2]。當原有防洪堤路面局部產生破損、線裂、剝落、坑槽、車轍等早期病害形式時，可采用瀝青罩面修復技術，該技術與其他方法顯著的區別是將水泥混凝土基層和瀝青罩面層兩種不同材料有機結合，形成復合式路面，以此提高堤頂路面的平整度、防水性和抗滑能力，改善路面性能。本文對SBS改性瀝青混凝土罩面在堤頂路面改造工程中的性能進行了探討，總結該技術方案的性能優點，在防洪堤的堤路綜合利用方面做有益的探索，以期在同類工程中提供借鑒作用。

2 組成材料及配合比

2.1 原材料

2.1.1 改性瀝青的制備

瀝青改性是通過改善瀝青體系的內部結構實現對瀝青物理性能的改善，能有效提升瀝青的路用性能。瀝青的SBS改性需要經過溶脹、剪切、發育三個過程，SBS改性瀝青是在原有基質瀝青的基礎上，摻加適量SBS改性劑而形成。為使瀝青和SBS改性劑充分攪拌均勻，在瀝青拌和廠采用膠體磨將瀝青多級高速剪切和研磨成細小顆粒，然后與瀝青形成混溶的穩定體系，達到均勻共混的目的。研磨后，將混合均勻的瀝青運入發育罐，溫度控制在170℃～190℃，在攪拌器的作用下進行一定時間的發育過程，以此來提高改性瀝青的儲存穩定性。

2.1.2 粗集料

AK-13A改性瀝青混合料中，粗集料必須潔凈、干燥、未風化以及表面粗糙，本次試驗中粗集料采用花崗巖，質量技術要求須滿足規范要求[3]，粗集料試驗結果見表1。

2.1.3 細集料

細集料應潔凈、干燥、無風化、無雜質，并有適當的顆粒級配，細集料的潔凈程度，天然砂以小于0.075mm含量的百分數表示。本次試驗中粗集料采用天然砂，質量技術指標測試結果如表2。

2.2 組成材料配合比

2.2.1 集料混合料粒徑級配

將集料顆粒按照粒徑的質量百分比進行混合，形成符合規范要求的集料混合料，計算各集料粒徑百分比。經過計算機計算，可得到一條平滑曲線（如圖1），由圖可見，計算級配與規范要求的中值誤差較小，在規范允許范圍之內，本次集料混合料的粒徑級配是比較恰當的。

2.2.2 最佳瀝青用量

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTGE20-2011）的要求[4]，采用馬歇爾試驗法來確定最佳瀝青用量。按照集料粒徑級配稱取集料，以0.5%的梯度遞增瀝青用量，制作瀝青混合料試件，擊實次數為兩面各75擊，溫度為175℃，得到5組瀝青百分比用量對應的數值，不同瀝青用量的馬歇爾試驗結果如表3。

表1 粗集料質量技術指標測試結果

圖1 粒徑級配曲線圖

表2 細集料質量技術指標測試結果

表3 不同瀝青用量的馬歇爾試驗結果

表4 最佳瀝青用量時馬歇爾試驗各參數值

表5 瀝青混合料馬歇爾試驗結果

表6 凍融劈裂試驗結果

表7 瀝青混合料試驗結果

表8 SBS改性瀝青混合料抗滲水能力試驗結果

根據表4圖解法求得，最大密度對應的瀝青用量為5.16%，孔隙率范圍中值對應的瀝青用量為5.0%，最大穩定度對應的瀝青用量為5.04%，求出滿足各項規范要求的最大瀝青用量為OACmax=6.38%，最小瀝青用量為OACmin=4.04%。

按照規范要求，計算最佳瀝青用量OAC：

考慮到現場的可操作性，故擬定瀝青混合料中最佳瀝青用量OAC=5.1%。最終，確定SBS改性瀝青混合料最佳瀝青用量的對應各參數值見表4。

3 瀝青混合料的路用性能

由于大部分堤頂道路的破壞是由于重車超載碾壓所致，所以路面性能主要是對瀝青混合料的水穩定性、抗車轍能力和滲水性能進行評價。

3.1 水穩定性

為了評價SBS改性瀝青混合料的水穩定性，本文采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTGE20-2011）中兩種常規方法進行試驗，即浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗。

3.1.1 浸水馬歇爾試驗

按照試驗規程，分別測試160℃時保溫30min和48h的馬歇爾試件穩定度，正反擊實75次的圓柱體試件，計算殘留穩定度，試驗結果見表5。

由表5可知，殘留穩定度94%遠高于技術標準70%的要求，試驗結果表明瀝青混合料的水穩定性較好。

3.1.2 凍融劈裂試驗

凍融劈裂試驗是對瀝青混合料進行凍融循環，測定混合料試件在受到水損害前后劈裂破壞的強度比。按照試驗要求壓實成型試件三組，進行劈裂試驗，凍融劈裂試驗結果如表6。

從凍融劈裂強度比（TSR）來看，試驗的瀝青混合料的凍融劈裂強度比為87.6%，好于規范要求的≥75%，從凍融劈裂強度比的對比可見，SBS改性瀝青混合料在最佳瀝青用量5.1%時的水穩定性較好。

3.2 高溫穩定性能

路面的高溫穩定性能也稱為高溫抗車轍性能，是指瀝青混合料抵抗車輛反復碾壓變形及抵抗側向流動變形的能力，它是衡量瀝青混合料路面路用性能的主要指標。

本文按照規范要求取了三組試件，計算動穩定度（DS）平均值來評價瀝青混合料路面的高溫穩定性，車轍試驗結果見表7。

由表7可知，試驗數據動穩定度平均值為3849次/mm，遠大于規范要求的2400次/mm，說明了試件具有很好的高溫抗車轍性能。

3.3 抗滲水性能

為評價瀝青路面的抗滲水性能，按規范要求進行滲水試驗，結果見表8。

按規范要求進行瀝青路面滲水試驗，未發現滲水，表明SBS改性瀝青混合料路面抗滲水性能滿足規范要求。

4 結語

本文對SBS改性瀝青的效果與路用性能指標進行了試驗，從相關的試驗結果來看，得出了以下一些結論：

（1）從試驗結果與規范要求的對比可以看出，SBS改性瀝青混凝土罩面具有優良的高溫穩定性、抗水害性及抗車轍性能。

（2）在防洪堤的破損堤頂路面修復中，使用SBS改性瀝青混凝土罩面技術是可行的，可有效提高路面使用性能，可為類似工程提供參考依據。陜西水利

[1]閏俊平，張揚.庫區堤防道路建設的新途徑[J].陜西水利.2001，（z2）：91.

[2]王志文.城區堤防工程的設計與思考[J].陜西水利.2013，（3）：65-66.

[3]JTGF40-2004，公路瀝青路面施工技術規范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[4]JTGE20-2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程 [S].北京：人民交通出版社，2011.