硬質瀝青混合料在國省干線公路大修工程中的應用

白明舉 姜 鴻 馬 倩

貴州省都勻公路管理局 貴州 都勻 558000

貴州省G312公路屬于中交通，過往車輛以卡車和重型車輛為主，在不中斷交通的條件下對基層進行施工和養護的難度較大，即使施工完成后半年甚至更早就會出現裂縫、破損等病害，降低路面使用性能。常規的水泥穩定粒料補強方案無法得到有效根治，瀝青穩定碎石基層雖然能夠改變路面結構，但是瀝青本身的針入度較高，軟化點較低，不能直接作為補強結構。而硬件瀝青是一種低標號的重交瀝青，該瀝青針入度低，軟化點高，與較好的高溫穩定性，采用硬件瀝青穩定碎石補強技術可以很好的解決路面穩定性能的問題，與道路石油瀝青相比，造價和成本更低。因此利用硬件瀝青穩定碎石補強基層來替代傳統的水穩基層和道路石油瀝青穩定碎石補強基層具有顯著的優勢。

美國、英國等國家對瀝青穩定碎石的研究較早，在國家的推動下使瀝青路面的范圍逐漸擴大，增加了瀝青穩定碎石基層的使用頻率。而國內的瀝青穩定碎石處于起步階段，在使用范圍方面仍然處于被動，雖然在國內的發達地區得到了有效的應用，但是仍然會受到國土地域性的影響，在推廣的時候存在一定阻礙。我國地域寬廣，原材料存在的差異較大，導致瀝青穩定碎石在鋪路的過程中容易受到原材料的影響，標準沒有得到統一，因此鋪筑的質量也參差不齊，瀝青穩定碎石作為基層需要加大厚度，如果厚度控制不當會形成車轍，硬質瀝青穩定碎石和常規的瀝青穩定碎石不同，需要對瀝青的級配、油石比以及施工工藝進行系統研究，針對上述問題和國內的技術需求，對硬質瀝青穩定碎石混合料應用技術研究則顯得十分重要。

1 硬質瀝青的技術要求與性能要求

1.1 技術要求

道路瀝青相關指標要求如表1所示。

表1 道路石油瀝青指標要求

1.2 硬質瀝青的PG性能指標

硬質瀝青PG性能指標數據如表2所示。

表2 50號硬質瀝青的PG性能指標

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50號硬質瀝青的高溫穩定性能較好，在最高溫度82℃，其原樣瀝青和經過RTFOT后殘留物瀝青的高溫車轍因子判定結果均為通過。但是其低溫性能較差，-12℃的低溫性能不能通過其判定依據。

2. 硬質瀝青混合料配比設計

2.1 混合料類型選擇

按照《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）規范要求，對硬件瀝青混合料級配要求進行設計，如表3所示。

表3 ATB-25瀝青混合料級配要求

本研究所設計的硬件瀝青混合料主要應用在交通量較大的重載山區道路中，降雨量多，因此在混合料設計的過程中需要考慮到混合料的高溫穩定性與密水性，根據ATB-25的級配范圍，無法最大程度的保證其性能。因此，在現有規范級配的基礎上，對基層的ATB-25級配開展優化技術設計，以擴大公路級配范圍。

2.2 混合料配比設計

瀝青混合料配合比設計方法有馬歇爾實驗方法、旋轉壓實成型法以及振動壓實成型法三種。因考慮到現場施工的實際情況與建設水平，本研究采用馬歇爾實驗方法對瀝青穩定碎石混合料進行配合比設計。

2.2.1 粘溫曲線

50號硬質瀝青的黏度試驗結果如表4所示，曲線如圖1所示。

表4 50號硬質瀝青的黏度試驗結果

圖1 50號硬質瀝青黏溫曲線

通過黏溫曲線可以得到瀝青混合料的拌合溫度為166.2℃-170.9℃，壓實溫度為156.5℃-160.8℃。

2.2.2 礦料級配優化設計

根據相關的規范要求，在選擇混合料結構時，需要根據集料的篩分結構選出粗料、中料及細料三個級配，并根據當地工程的實際應用情況選擇預估油石比，并制作馬歇爾試件，得到試件的體積指標，根據體積指標選擇接近設計要求的級配進行設計。因本研究所實際的硬質瀝青穩定碎石應用在重載山區，因此在進行配合比設計時，為了防止發生問題，需要保證瀝青混合料的力學性能強。

粗料、中料及細料三個級配的礦料比例明細如表5所示。

表5 三種級配的礦料比例明細

3. 硬質瀝青混合料結構應力分析

3.1 工程概況

本課題結合貴州省都勻公路管理局2018年公路大中修工程（G210線、G321線）狀況，選擇G321線1公里段落進行試驗路的鋪筑，具體的地點和樁號為三都境G321線K1033-K1034段。

3.2 下承層處治

本試驗段鋪筑之前基層已經開放交通，一邊施工一邊養護，造成基層出現了早期病害，如圖2所示。

圖2 早期病害

在ATB-25瀝青穩定碎石上基層試驗段施工前，用掃帚或森林滅火器清理下承層，將水穩底基層的石屑、松散石子等雜物清理干凈，并對細微的裂縫進行標記。對于寬裂縫進行切縫，擴縫后采用乳化瀝青和水性環氧樹脂混合乳液進行防水。

3.3 試驗段鋪筑

拌合樓篩網設置可以根據本項目礦料的級配及對該拌合樓的應用經驗，將尺寸設置為32mm、20mm、11mm、6mm、4mm。在生產配合比設計過程中，為了保證二次篩分試樣的真實性，拌合樓的上料速度需要與正常生產時的上料速度保持一致。

3.3.1 透層油撒布

在使用瀝青穩定碎石ATB-25鋪筑之前，噴灑乳化瀝青透層油以保證組合式基層上下層之間的有效粘結，從現場噴灑的情況來看，乳化瀝青并無明顯漏撒線性，如圖3所示。

圖3 乳化瀝青透層油灑布

3.3.2 裂縫反射預防

為了進一步預防早期裂縫進一步擴展，在透層油灑布后對處治后的裂縫處鋪筑固定聚酯玻纖布，如圖4所示。

圖4 聚酯玻纖布的布設及固定

3.3.3 拌和

本次試鋪段采用碎石加熱溫度控制在175℃～185℃，瀝青加熱溫度控制在175℃-195℃之間。冷料進料速度采用轉速比控制，生產過程中通過單倉轉速比的設定，確保各料倉材料用量比例，拌和樓在生產時設置參數為：干拌時間5s，濕拌時間為45s，卸料10s，每盤料平均生產周期約60s左右。

3.3.4 運輸

瀝青混合料運輸采用大噸位自卸車，車輛裝料之前檢查漏油、漏料現象，確保不出現漏油、漏料。運輸車裝料時按照“前、中、后三步裝料方式裝料。運輸車頂部采用棉被+篷布覆蓋，最大程度的保溫、防雨、防塵。

3.3.5 攤鋪

采用一臺攤鋪機半幅攤鋪，攤鋪前，對熨平板進行了預熱，現場熨平板表面溫度約為100℃。設定攤鋪速度2m/min，實際攤鋪速度為2.5m/min，松鋪系數設定為1.20。松鋪厚度為12cm。瀝青混合料到達現場溫度為160℃～170℃之間，如圖5所示。

圖5 混合料的攤鋪

3.3.6 碾壓

本次試驗段的壓實分為初壓、復壓和終壓三個階段進行，其中初壓：鋼輪壓路機1/3錯輪靜壓2遍，時速2km/h～3.0km/h，初壓溫度不低于160℃；復壓：輪胎壓路機1/2錯輪碾壓4遍，時速3km/h～4.0km/h，復壓溫度不低于145℃；終壓：壓路機1/2錯輪靜壓2遍，時速2km/h～3.0km/h，終壓溫度不低于100℃；輪跡特別明顯增加碾壓遍數，綜合碾壓8遍。現場碾壓圖如下5.3.2-3所示。

圖6 混合料碾壓

結束語：

本研究依托G312線三都境內的公路養護大修工程，對硬質瀝青穩定碎石在國省干線公路大修工程中基層的應用進行了研究，通過材料的創新應用，引入硬質瀝青作為膠結料，對干線公路瀝青碎石補強方案進行優化，依托工程，有針對性的對硬質瀝青穩定碎石混合料配合比的設計進行了研究，并對試驗鋪裝的整個過程進行了討論，以提高公路養護的經濟性。