國道G205線駱湖至佗城段瀝青路面罩面維修工程試驗方案

陳京俐

摘要：通過對瀝青瑪蹄脂碎石混合料 （SMA）各項物理力學指標的試驗分析，找到最佳油石比為5.7%—6.0%之間、纖維添加量為4‰，應用到國道G205線駱湖至佗城段三級路原有瀝青公路罩面維修工程中獲得成功，效益明顯。

關鍵詞：瀝青路面; 罩面; 維修;試驗

國道G205線駱湖至佗城段，全長40多KM，是河源連接梅州、汕頭的重要通道，對河源的發(fā)展具有重要的政治、經濟意義。

該路于2017年7月開始施工，主線為雙向2車道，瀝青路面寬2×3.5m。根據統(tǒng)計分析，其單車道累計交通量（換算成標準車軸BZ-100）已達8千車次。由于多年行車荷載作用加上自然因素的影響，其表面層的瀝青已嚴重老化，經檢測瀝青殘余針入度僅為16×0.1mm，接近臨界狀態(tài);且工程所在地為南方多雨地區(qū)，夏季高溫持續(xù)時間長，路面普遍存在坑槽、車轍等多種病害，其表面的服務功能衰減，直接影響到行車的安全。為了恢復路面的服務水平，公路局機械公司管理者們決定在原路面基礎上進行全線的保護性罩面處理。

基于SMA優(yōu)越的抗車轍和抗?jié)B水性能，公路局機械公司設計方案研討會的與會專家一致認同瀝青瑪蹄脂碎石混合料 （SMA）為罩面層材料，由公路局監(jiān)理公司與河源市公路局監(jiān)理公司聯(lián)合監(jiān)理，由河源市公路局質檢站試驗室進行了瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）混合料配合比設計和路用性能的試驗，為施工提供理論依據。考慮到廣東地區(qū)主要為花崗巖等酸性石料，灰綠巖、玄武巖等堿性石料貯量不大，本次試驗采用花崗巖石料，路安特改性瀝青，并對西安奧利新公司生產的BA3型抗剝落劑的物理力學及路用性能進行了檢測與評價。

1、配合比設計

1.1 集料

廣東河源生產的花崗巖石料的各項物理力學指標匯總如下：

不同瀝青摻加不同抗剝落劑后花崗巖石料粘附性試驗結果比較如下：

以上試驗結果表明：集料的物理力學指標均滿足設計及規(guī)范要求，摻入0.4%的抗剝劑后路安特改性瀝青與花崗巖石料的粘附性等級均有所提高，但BA-3和TW-1兩抗剝落劑的效果優(yōu)于AR-68。經比較確定采用西安奧利新材料有限公司生產的BA-3型液體抗剝落劑，并摻礦粉用量一半的水泥以鞏固抗剝落效果。

1.2 集料級配及配合組成

表面層用花崗巖集料篩分試驗結果如下表：

按照SMA設計方法的要求，以4.75mm孔徑為控制點，在各孔徑通過率均滿足級配規(guī)范要求的前提下，調整各礦料用量，使4.75mm篩孔的通過率分別接近級配范圍的上限（級配一），中限（級配二）及下限（級配三）。進行級配合成后，SMA-13的合成級配和各礦料的配合比例分別如下：

1.3 確定設計級配及最佳油石比

通過選定初試瀝青用量5.8%分別對三個級配成型馬歇爾試件，進行各項體積指標的檢測后可以看出：三條級配曲線的粗骨架間隙均滿足VCAmix≤VCADRC的基本要求，級配一的礦料間隙略低于17%，但級配二、級配三在5.8%的油石比情況下（由于花崗巖集料吸附瀝青膜較薄，5.8%的油石比從拌和出的混合料看明顯感到偏大（木質素纖維用量3‰））瀝青混合料馬歇爾試件的空隙率仍然偏大，同時為減少施工過程中離析的發(fā)生，選擇級配一作為SMA-13的設計級配。其不同油石比條件下馬歇爾試件體積指標結果匯總如下：

2、配合比檢驗

2.1? 析漏試驗檢驗

當油石比為5.7%，木質素纖維用量為3‰時，析漏率為0.075%，滿足設計及規(guī)范≤0.1%的要求;當油石比為6%，纖維用量為3‰時，析漏率為0.28%。不能滿足設計規(guī)范≤0.1%的要求;采用6%的油石比，4‰的木質素纖維時，析漏率為0.068%，滿足要求。因此，從析漏指標看，要增加瀝青用量必然增加纖維用量，同時從瀝青和纖維兩方面增加工程造價。

2.2? 瀝青混合料高溫車轍試驗檢驗

當油石比由5.7%增加至6.0%，纖維用量由3‰增加至4‰時，瀝青混合料車轍試驗動穩(wěn)定度分別為6351（次/mm）和6424（次/mm），幾乎沒有產生變化，均滿足設計及規(guī)范要求。

2.3? 水穩(wěn)定性檢驗

現行規(guī)范是用測定瀝青混合料凍融劈裂殘留強度來評價瀝青混合料的水穩(wěn)定性的。但對SMA而言，雙面擊實50次的試件的空隙率為3～4%，如此小的空隙率條件下水分難以進入到試件內部，經過凍融后不會對試件的劈裂強度產生多大的影響。因此對SMA擬按美國ASTMT283試驗方法進行。實驗時按雙面擊實25次成型凍融劈裂試件，同時比較不同水泥參量情況下SMA-13瀝青混合料抗水損害能力的變化趨勢，試驗結果見下表：

試驗結果表明：隨著水泥摻量的增加，SMA-13瀝青混合料凍融劈裂殘留強度比（TSR）逐漸增加，但瀝青混合料更難于壓實，但其不同水泥摻量條件下的SMA-13的TSR均滿足設計及規(guī)范要求。

2.4? 試驗段檢驗

2017年9月20日，維修工程項目組對所選定的配合比在駱湖段10公里處進行試驗段的攤鋪。試驗段選擇為205國道駱湖段現行路面狀況代表性路段，施工前對局部坑槽和松散、麻面較為嚴重的路面先進行調平層施工，然后再進行罩面作業(yè)。施工過程中及施工完成后，對瀝青混合料、壓實度、路面摩擦系數、構造深度及平整度進行檢測，結果如表（1）所示。

從施工后的檢測結果來看，各參數均符合設計要求，取得預期的效果。施工中同時發(fā)現，由于罩面層厚度較薄，混合料攤鋪時溫度散失較快，碾壓過程容易造成推移，壓路機必須緊跟在攤鋪機后面碾壓，按照“緊跟、慢壓、高頻、低幅”的原則進行。實踐證明，當壓實遍數相同時，采用壓路機并列成梯隊的方式比首位相接的縱列方式能獲得更好的壓實效果。

3、結束語

我們知道瀝青是一種感溫性材料，其在各個不同的溫度段體現出不同的粘度。通過用Brookfield旋轉粘度計分別測定路安特改性瀝青在135℃、165℃175℃條件下的相對粘度及不同的施工階段所對應的粘度范圍及得出的各施工工藝溫度控制范圍如下表：

通過對以上各施工工藝的溫度控制后攤鋪形成的罩面層試驗段來看，采用6%的油石比時，結構表面層較黑，顏色較亮，瀝青膜較厚，有利于路面的耐久性。而采用5.7%的油石比時顏色較淡，瀝青膜較薄，但不易形成油斑。為了既有利于耐久性的要求，又不致于產生油斑而在高溫季節(jié)泛油，施工時油石比以控制在5.7%—6.0%之間較好，同時增加纖維用量到4‰并添加準確，同時適當增加拌和時間保證拌和均勻。

根據試驗配合比設計結果和試驗段取得的數據，205國道駱湖至佗城段三級路歷青罩面維修工程已如期在2017年7月中旬開始施工，2018年1月春運前完成通車。

參考文獻：

1、《公路改性瀝青路面施工技術規(guī)范》JTJ036—98人民交通出版社

2、《改性瀝青與SMA路面》 沈金安編著人民交通出版社

3、《公路工程瀝青及瀝青混合料實驗規(guī)程》? JTJ052—2000 人民交通出版社

4、《公路工程集料試驗規(guī)程》 JTJ058—2000人民交通出版社

5、《瀝青路面施工及驗收規(guī)范》? GBJ 92—96 人民交通出版社