SMA級配超薄磨耗層路用性能的對比研究

李金鋒

（霸州市交通運(yùn)輸局公路管理站，河北 霸州 065700）

0 引言

近些年來，隨公路交通事業(yè)的不斷發(fā)展，超載和重交通現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。在行車荷載以及自然因素的作用下，路面車轍和路表功能衰減等非結(jié)構(gòu)性破壞現(xiàn)象已十分普遍。因此，在新建公路上鋪筑抗滑表層或在原路面上加鋪磨耗層時，進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)以提高其路用性能是非常必要的。

SMA混合料屬于骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)，具有耐磨抗滑、密實(shí)耐久、抗疲勞、抗高溫車轍等優(yōu)點(diǎn)。相應(yīng)的超薄磨耗層具有構(gòu)造深度大、摩擦系數(shù)大、抗滑性能好、抗車轍性能好的特點(diǎn)，適用于重交通的面層養(yǎng)護(hù)。

因此，研究不同級配超級磨耗層的路用性能對提高我國高等級路面建設(shè)和養(yǎng)護(hù)具有非常重要的實(shí)際意義

1 原材料和配合比設(shè)計(jì)

由于超薄磨耗層處于瀝青面層上層或水泥混凝土路面面層表面，其直接受到行車荷載和自然因素的影響。因此，設(shè)計(jì)時對原材料（瀝青、礦料）的要求較高。一般情況下，瀝青采用軟化點(diǎn)、60℃黏度及5℃延度指標(biāo)較高的改性瀝青，粗集料的壓碎值和磨耗損失也具有較高的要求。本試驗(yàn)采用SBS改性瀝青。SBS改性瀝青主要技術(shù)指標(biāo)見表1，其各項(xiàng)指標(biāo)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）的要求。

表1 SBS改性瀝青主要技術(shù)指標(biāo)

集料采用玄武巖，粗集料沖擊值為3.4%，磨耗值為8.7%，壓碎值為11%，礦粉采用石灰?guī)r。集料和礦粉各項(xiàng)指標(biāo)均符合技術(shù)要求。

SMA—5與SMA—10的礦料級配曲線見圖1。與SMA—5相比，SMA—10的粗集料在4.75～9.5mm多出32%，充分體現(xiàn)了多碎石、多粗集料、斷級配的骨架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

圖1 兩種不同類型的礦料級配曲線

2 路用性能試驗(yàn)對比

本文根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)和試驗(yàn)路段對2種不同類型的混合料路用性能分別進(jìn)行對比。

室內(nèi)試驗(yàn)依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 052—2000）進(jìn)行高溫穩(wěn)定性（車轍、馬歇爾）、水性穩(wěn)定性（浸水馬歇爾、凍融劈裂）的性能檢測。試驗(yàn)路段根據(jù)《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60—2008）對路面進(jìn)行摩擦因素、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)的性能測試。

2.1 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)對比研究

（1）車轍試驗(yàn)對比

試驗(yàn)采用部標(biāo)，試驗(yàn)溫度為60℃，輪壓力為0.7MPa，永久變形時間為1h。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 車轍試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，SMA—10的永久變形小于SMA—5，且動穩(wěn)定度大于SMA—5，說明SMA—10抗車轍性能優(yōu)于SMA—5。

（2）馬歇爾試驗(yàn)對比

由于改性瀝青較黏稠，故本試驗(yàn)溫度采用60℃，加載速率為50mm/min。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，SMA—10的穩(wěn)定度大于SMA—5，流值小于SMA—5，即SMA—10能承受的最大荷載變形量小于SMA-5。由于試驗(yàn)所用瀝青為改性瀝青，相關(guān)規(guī)范未對其流值范圍做出要求。

2.2 水穩(wěn)定性試驗(yàn)對比研究

（1）浸水馬歇爾試驗(yàn)對比

浸水馬歇爾試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)相比，不同之處在于試件需在恒溫水槽里保溫48h。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，SMA—10與SMA—5兩者均滿足規(guī)范要求，但SMA—5的殘留穩(wěn)定性略大于SMA—10。

（2）凍融劈裂試驗(yàn)對比

該試驗(yàn)將試件隨機(jī)分為2組，一組試件在室溫下保存?zhèn)溆茫硪唤M試件在真空飽水下保持15min，然后恢復(fù)常壓，在水中靜置0.5h，試件先在-18℃中放置16h，然后在60℃水槽中保溫24h。最后再將2組試件放入25℃的恒溫水浴中保溫2h，加載速率為50mm/min。試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，SMA—5的殘留強(qiáng)度比略大于SMA—10。

浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融試驗(yàn)表明，SMA—5的水穩(wěn)定性比SMA—10要好。

2.3 抗滑性能檢測

在試驗(yàn)路段，采用手工鋪砂法和擺式儀測定路面的構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)。檢測數(shù)據(jù)見表6。

表6 抗滑性能檢測結(jié)果

由表6可知，SMA—10超薄磨耗層的表面構(gòu)造深度及摩擦因素較SMA—5大，路面抗滑能力顯著提高。

2.4 滲水系數(shù)的檢測

本試驗(yàn)采用路面滲水儀測定路面的滲水系數(shù)。檢測結(jié)果見表7。

表7 滲水系數(shù)檢測結(jié)果

經(jīng)檢測，兩種類型的混合料均滲水，但因下層為水泥混凝土路面，其不透水，可以有效防止向下滲水。

3 結(jié)語

（1）路用性能試驗(yàn)結(jié)果表明，2種類型的瀝青混合料均滿足規(guī)范要求，但SMA—10與SMA—5相比，SMA—10的粒徑較大，其構(gòu)造深度較大，摩擦系數(shù)較大，抗滑性能更強(qiáng)，骨架結(jié)構(gòu)更明顯，形成的嵌擠壓力更大，抗車轍性能更強(qiáng)，更能突出超薄磨耗層的表面功能。SMA—10廣泛適用于新建公路鋪筑磨耗層和舊路面加鋪抗滑表層，可用于高等級公路的維護(hù)和預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，對我國公路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)人員具有一定的參考意義。

（2）兩種類型的SMA混合料均滲水，而滲水與路面壓實(shí)工藝和壓實(shí)質(zhì)量相關(guān)。因而，如何解決薄層路面的壓實(shí)問題以便解決路面的滲水問題還有待研究。

（3）新攤鋪的薄層與原路面的黏結(jié)性能狀況，受力方式還有待研究。

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