一種極薄磨耗層材料設計及其試驗研究

王朝鋒 劉 雨

（開封大學土木建筑工程學院，河南 開封 475004）

因此，其可以用在預防性養(yǎng)護，新建道路表面磨耗層，城市道路快速罩面，隧道路面鋪裝等多種場合下。本試驗在高摩阻薄層罩面材料[1-3]、超薄磨耗層[4-6]等的基礎上，根據工程實際，提出一種厚度不超過20mm 的極薄磨耗層混合料設計方案，然后對本方案的幾項路用性能進行測試，并將其用于道路養(yǎng)護的實際工程，以探索一種技術可行、經濟合理的道路預防性及常規(guī)養(yǎng)護的解決方案。

1 道路材料選擇

影響極薄磨耗層路用性能的因素有兩方面：一是原材料的選擇，二是集料的級配設計。由于極薄磨耗層的厚度所限，對集料的粒徑不能大，同時也要考慮集料的力學指標。對瀝青材料，也要考慮其性能指標與集料及混合料路用性能互相影響的問題。

本試驗所用集料為來自新鄉(xiāng)石灰?guī)r集料，因為石灰?guī)r價格便宜，經濟性好。礦粉為輝縣市中原鈣粉有限公司產品。瀝青為山東京博石油化工有限公司的A-70 改性瀝青。

1.1 粗、細集料技術指標

本試驗的極薄磨耗層本身厚度最大為20mm，又是道路表層，這就要求粗集料的指標必須滿足耐磨、壓碎、強度等技術指標，以承受車輛荷載的直接作用。洛杉磯磨耗損失指標可以反映路面表層材料的耐磨性、耐久性，磨光值主要評價路面抗滑性能。其它粗集料具體技術要求和試驗結果見表1，細集料技術指標見表2。

表1 粗集料技術要求和試驗結果

表2 細集料技術要求和試驗結果

1.2 礦粉指標

礦粉對瀝青混合料的性能有重要影響，要求潔凈且干燥。本試驗選用石灰?guī)r礦粉，屬于強基性巖石，憎水性石料。其基本性能如表3 所示。

表3 礦粉技術要求和試驗結果

1.3 改性瀝青材料

瀝青性能本身對路面抗滑性能、耐久性能影響較大。本試驗選擇SBS 改性劑對A-70 瀝青改性，改性后的瀝青性能如表4 所示。為提高瀝青與集料之間的黏結力及混合料的耐久性，在改性瀝青的基礎上，后期再拌合混合料時添加復配劑，以保證瀝青達到所需的黏度、軟化點，提高路用性能。

表4 瀝青技術要求和試驗結果

2 級配設計

集料的級配也對混合料的路用性能有很大影響。極薄磨耗層的混合料設計級配及實測數據見表5。從表中數據可知，極薄磨耗層為斷級配，公稱最大粒徑均為9.5mm，設計級配相對偏粗。

表5 極薄磨耗層混合料級配

3 最佳油石比的確定

混合料在拌和時添加了復配劑，目的是提高混合料的路用性能，對膠結料瀝青及混合料的性能有所改變。確定最佳油石比采用馬歇爾試驗，按照標準馬歇爾試驗方法進行擊實試驗。擊實結束后，將試件橫向放置冷卻時間不少于12 h 后脫模。根據經驗，油石比范圍大致在4.5%～6.5%之間，以0.5%為間隔，雙面擊實75 次成型馬歇爾試件，測得各油石比馬歇爾試件性能如表6 所示。

表6 不同油石比下馬歇爾試驗結果

由表格數據可以確定最佳瀝青用量5.1%，對5.1%油石比的混合料進行謝倫堡析漏試驗。析漏試驗采用燒杯法。試驗參照JTGE20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》進行。試驗結果為0.056%，符合規(guī)范規(guī)定的不超過0.2%的要求。

4 路用性能檢驗

對選定的最佳瀝青用量及配合比混合料，進行室內試驗檢測其路用性能。先進行水穩(wěn)定性試驗，包括真空飽水馬歇爾試驗、浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗，考查混合料在水浸條件下，抵抗瀝青膜剝離、松散出現坑槽等水損害能力的大小。然后進行高溫性能檢測，即車轍試驗，檢測其再高溫和荷載共同作用下抵抗變形能力的大小。最后再對混合料進行肯塔堡分散試驗，即抗磨耗性能試驗，檢測混合料作為路表面集料抵抗脫落和散失能力的大小。試驗結果見表7。

表7 混合料路用性能試驗結果

5 結論

極薄磨耗層礦料級配為開級配，級配相對偏粗，采用改性瀝青，試驗確定最佳油石比為5.1%，拌合時摻加復配劑。混合料的析漏試驗結果表明，數據符合規(guī)范要求。瀝青混合料進行路用性能試驗結果表明瀝青混合料的主要路用性能均滿足設計要求，為試驗用的極薄磨耗層應用于實際工程提供了理論依據。