雙層聯鋪瀝青路面瀝青用量研究

袁正兵

（1.重慶交通大學，重慶 400074；2.山西交通控股集團有限公司，山西 太原 030006）

傳統4 cm AC13+6 cm AC20路面在建設中，由于溫度散失、施工組織等問題導致出現車轍、水損害等病害，而雙層聯鋪技術為路面結構一體化施工帶來了全新的解決方案。根據現有的研究與應用發現，該技術能實現雙層瀝青同時攤鋪并碾壓成型，大厚度瀝青路面溫度散失更慢，更長的壓實時間能保證更好的壓實特性[1-2]。

近年來，國內道路工作者對該技術進行了相關研究。邵云沖發現，在壓實過程中因下面層混合料散發的熱量傳遞到上層混合料中，可使上面層混合料在外界氣溫下降時仍能保持一定熱量，從而達到更好的壓實效果[3]；趙華軍通過室內試驗與現場芯樣測試發現，雙層聯鋪技術能提高層間結合性能與抗剪強度[4]。穆柯對該技術的理論模型、室內試驗以及施工方法進行了系統的研究[5]。以上對雙層聯鋪技術的研究集中在相對于傳統分層攤鋪的優點，經濟性在于節省分層攤鋪的施工成本以及黏層油，對于該技術下瀝青用量的研究較少，且依然采用馬歇爾方法分別確定上、下面層的瀝青用量。雙層瀝青同時攤鋪會減少上、下面層結合時的瀝青用量，且更厚的面層厚度需要更大的壓實功，因此用傳統方法確定的瀝青用量有待商榷。鑒于此，本文研究雙層聯鋪技術下是否能節約瀝青用量。

1 原材料與方案

1.1 原材料

1.1.1 瀝青

上、下面層瀝青均采用70號道路石油瀝青，技術指標見表1。

表1 70號瀝青技術性質

1.1.2 粗集料

粗集料采用湖北某石材廠生產的玄武巖碎石，其技術性質見表2。

表2 粗集料的技術性質

1.1.3 細集料

細集料采用石灰巖機制砂，其技術性質見表3。

表3 細集料的技術性質

1.1.4 礦粉

礦粉采用石灰巖碎石自行加工生產，其技術性質見表4。

表4 礦粉技術性質

1.2 成型方法

為與傳統攤鋪方法進行對比，先成型傳統路面的試件，馬歇爾方法中先成型下面層6 cm AC-20馬歇爾試件，后在其上成型4 cm AC-13上面層。車轍試驗步驟同馬歇爾試件，成型10 cm車轍板。

雙層聯鋪試件參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程（JTG E20—2011）》中馬歇爾擊實方法，由于雙層聯鋪的專用攤鋪機預壓時能達到90%的壓實度[6]，因此雙層聯鋪馬歇爾試件制作過程中先將下面層混合料裝入試模后進行預壓夯實，使其不少于90%的壓實度，然后放置于烘箱內拌和上面層混合料，取出試模裝入并插搗、預壓，再放入馬歇爾擊實儀進行成型。馬歇爾擊實次數根據試件空隙率確定（空隙率要求小于4%）。無論圓柱體馬歇爾試件還是車轍板均進行下面層預壓后再裝入上面層混合料。

1.3 面層配合比

上、下面層瀝青混合料的礦料級配見表5。采用常規馬歇爾試驗方法進行瀝青混合料配合比設計，上、下面層混合料在最佳油石比下的馬歇爾試驗結果見表6。

表5 上、下面層礦料級配

表6 最佳油石比下的馬歇爾試驗結果

1.4 試驗方案

考慮到雙層聯鋪在上、下面層的結合面會有較厚的瀝青膜厚度，同時攤鋪能節省黏層油，因此本文通過降低最佳油石比來驗證雙層聯鋪路面的路用性能，瀝青用量的降低幅度以最佳油石比為基準，分別從上面層降低0.1%、下面層降低0.1%、上下面層同時降低0.1%進行試驗。其中性能驗證中0%是指按1.2馬歇爾成型方法確定的最佳油石比下的試件對應的測試結果。

2 性能驗證

2.1 高溫性能

油石比降幅從0～0.2%的動穩定度測試結果見表7。

表7 不同油石比降幅下的動穩定度

由表7可知，隨著瀝青用量的降低，動穩定度呈增長趨勢，可見標準馬歇爾設計方法得出的最佳油石比并不能保證有最優的高溫性能。

2.2 低溫性能

低溫性能測試時，將車轍板切割成長、寬、高分別為250 mm、30 mm、35 mm的立方體小梁，通過低溫彎曲應變來評價其低溫性能，測試結果見表8。

表8 不同油石比降幅下的低溫彎曲破壞應變

由表8可知，隨著瀝青用量的降低，低溫彎曲破壞應變呈降低趨勢，為兼顧高、低溫性能，瀝青用量不宜降低過多。

2.3 力學性能

力學性能測試包括抗壓強度與抗剪強度，其中抗壓強度測試采用規程方法，抗剪強度測試采用單軸貫入試驗[7]，力學性能試驗均在20℃下進行，測試結果見表9。

表9 不同油石比降幅下的抗壓、抗剪強度

由表9可知，隨著瀝青用量的降低，抗壓強度呈升高趨勢，抗剪強度呈降低趨勢，這是由于沒有足夠的瀝青提供黏結力。綜合路用性能與力學性能，建議上、下面層瀝青用量在最佳油石比的基礎上分別降低0.1%。

3 結論

雙層聯鋪技術的應用中，在馬歇爾分別確定上、下面層的最佳油石比的基礎上，同時降低油石比，通過路用性能與力學性能驗證發現，上、下面層的瀝青用量分別降低0.1%能保證路用性能，并能發揮該技術較好的經濟性，但瀝青混合料的最佳瀝青用量不僅考慮高、低性能，更多地還考慮了疲勞性能與耐久性能，因此。在實際生產中，還應視實際情況，確定雙層聯鋪最佳油石比。