開級配超薄磨耗層在南友高速公路中的應(yīng)用

劉 奕唐忠國周興業(yè)謝國瑞

1.廣西交通投資集團(tuán)崇左高速公路運(yùn)營有限公司；2.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院

開級配超薄磨耗層在南友高速公路中的應(yīng)用

劉 奕1唐忠國1周興業(yè)2謝國瑞2

1.廣西交通投資集團(tuán)崇左高速公路運(yùn)營有限公司；2.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院

概述

南友高速公路是廣西區(qū)內(nèi)第一條采用瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)的高速公路，通車至今道路整體使用狀況較好，僅有部分路段的瀝青面層出現(xiàn)輕微病害、老化和抗滑性能衰減等問題。為恢復(fù)這些路段的表面功能、延長使用壽命，需要對其進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修，而鋪筑超薄磨耗層是目前較為成熟的技術(shù)之一。

開級配超薄磨耗層（OGFC）是一種代表性的超薄鋪裝材料，其厚度薄、粒徑小、抗滑性能優(yōu)異，能夠有效緩解裂縫等病害的進(jìn)一步發(fā)展，改善路面的抗滑性能、恢復(fù)道路的表面功能，是一種用于高等級公路表面層的優(yōu)質(zhì)瀝青混凝土。研究開級配超薄磨耗層在南友高速公路中的應(yīng)用具有十分重要的意義，不僅能夠推遲道路大修周期、延長道路使用壽命，而且能夠?yàn)閺V西區(qū)內(nèi)同類工程提供有益的借鑒和指導(dǎo)。

開級配超薄磨耗層設(shè)計(jì)思想

開級配超薄磨耗層粗集料含量多、約占整個(gè)混合料的75%～80%，瀝青混合料空隙率較大、通常為20%～25%，依靠足夠的宏觀構(gòu)造深度來提供優(yōu)異的抗滑性能。根據(jù)這些特點(diǎn)，開級配超薄磨耗層配合比設(shè)計(jì)主要考慮的設(shè)計(jì)指標(biāo)為析漏率、空隙率、飛散磨耗率及浸水條件下的飛散磨耗率等，其主要設(shè)計(jì)思想如下。

（1）析漏率是施工和易性指標(biāo)，混合料中過大的油石比將導(dǎo)致瀝青在拌和、運(yùn)輸中流淌，嚴(yán)重情況下將會影響到混合料的碾壓成型。因此，將該指標(biāo)確定為開級配超薄磨耗層混合料油石比的控制上限值ωmax1。

（2）空隙率影響到混合料的各種路用性能。當(dāng)級配確定后，油石比過大將會降低混合料的空隙率，使其喪失或降低一些主要的路用性能。因此，根據(jù)設(shè)計(jì)空隙率的要求確定混合料油石比，是配合比設(shè)計(jì)中的第二個(gè)控制上限ωmax2。

取這兩個(gè)控制上限的最小值，即min｛ωmax1，ωmax2｝，作為開級配超薄磨耗層混合料設(shè)計(jì)油石比的上限。

（3）為了保證這種混合料具有一定的強(qiáng)度、穩(wěn)定性，采用飛散試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，一種是在干燥、常溫環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)，另一種是在高溫飽水之后進(jìn)行試驗(yàn)。兩種條件各自有不同的磨耗率標(biāo)準(zhǔn)，分別得到兩個(gè)滿足磨耗率標(biāo)準(zhǔn)的混合料最小油石比下限值，即ωmin1，ωmin2。當(dāng)?shù)陀诖擞褪葧r(shí)，混合料的磨耗率不能滿足要求。

取這兩個(gè)控制下限的最大值，即max｛ωmin1，ωmin2｝，作為這種混合料設(shè)計(jì)油石比的下限。

（4）最后，取（min｛ωmax1，ωmax2｝+ max｛ωmin1，ωmin2｝）/2作為開級配超薄磨耗層材料的最佳油石比初始值，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整后確定最佳油石比最終取值。

南友高速公路開級配超薄磨耗層配合比設(shè)計(jì)

原材料

南友高速公路超薄磨耗層用瀝青為SBS改性瀝青，產(chǎn)地為廣東茂名，所檢三大指標(biāo)符合規(guī)范要求，檢測結(jié)果如表1所示。

OGFC-8瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)所用集料產(chǎn)地、規(guī)格、材質(zhì)分別為：崇左料場0mm～5mm石灰?guī)r機(jī)制砂、江州鎮(zhèn)渠座村料場5mm～10mm英安巖碎石，檢測結(jié)果如表2所示。

表1　SBS改性瀝青檢測結(jié)果

表2　瀝青混合料用粗集料（英安巖）的技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果

表3　超薄磨耗層OGFC-8瀝青混合料用礦料級配曲線

表4　OGFC-8超薄磨耗層瀝青混凝土層目標(biāo)配合比馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

表5　OGFC-8超薄磨耗層瀝青混合料析漏試驗(yàn)結(jié)果

表6　OGFC-8超薄磨耗層瀝青混合料飛散試驗(yàn)結(jié)果

級配設(shè)計(jì)

南友高速公路超薄鋪裝層厚度設(shè)計(jì)為2cm，因此開級配超薄磨耗層采用OGFC-8級配，最大公稱粒徑為7.2mm，4.75mm通過率為23%，設(shè)計(jì)空隙率取為20%～25%。

（1）礦料級配組成

本工程OGFC-8瀝青混合料礦料級配曲線如表3所示。

（2）礦料級配合成計(jì)算

在拌和場冷料堆取料進(jìn)行篩分，并按上表礦料級配要求進(jìn)行目標(biāo)配比級配合成計(jì)算。采用水洗法對各種礦料進(jìn)行水洗篩分，篩分結(jié)果及級配合成計(jì)算結(jié)果如表3所示。

油石比確定

（1）馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)

由表4可知，開級配超薄磨耗層OGFC-8在最佳空隙率下的油石比為5.0%。

（2）析漏試驗(yàn)

為了確定OGFC-8瀝青混合料的最佳油石比，開展了8個(gè)油石比的析漏試驗(yàn)。

由表5可知，開級配超薄磨耗層OGFC-8析漏損失率最大允許值對應(yīng)的油石比為4.37%，因此對于本工程而言，最佳油石比應(yīng)不大于4.37%。

（3）飛散試驗(yàn)

為了驗(yàn)證OGFC-8瀝青混合料的飛散損失情況，開展了5個(gè)油石比的肯塔堡飛散試驗(yàn)。

從表6中數(shù)據(jù)可知，本工程OGFC-8瀝青混合料飛散損失率為20%時(shí)對應(yīng)的油石比為4.2%，因此對于本試驗(yàn)路而言，最佳油石比應(yīng)不小于4.2%。

最佳油石比

綜合上述馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)、析漏試驗(yàn)和飛散試驗(yàn)結(jié)果，最終確定本試驗(yàn)路OGFC-8開級配超薄磨耗層的最佳油石比為4.37%。

路用性能驗(yàn)證

在上述確定的最佳油石比基礎(chǔ)上成型試件，開展路用性能驗(yàn)證。60℃高溫車轍試驗(yàn)的動穩(wěn)定度為3802次/ mm，凍融劈裂強(qiáng)度比TSR為89.7%，可見在最佳油石比下開級配瀝青混合料具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，可用于南友高速公路養(yǎng)護(hù)維修工程當(dāng)中。

結(jié)語

利用開級配超薄磨耗層設(shè)計(jì)思想，結(jié)合南友高速公路的具體情況，設(shè)計(jì)了適用于南友高速公路養(yǎng)護(hù)維修工程使用的開級配超薄磨耗層混合料OGFC-8，混合料最大公稱粒徑為7.2mm；通過混合料空隙率、析漏試驗(yàn)和飛散試驗(yàn)綜合確定了開級配超薄磨耗層的最佳油石比，通過路用性能驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，其具有較好的高溫性能和水穩(wěn)定性，可應(yīng)用于南友高速公路的薄層罩面工程中。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.06.037