高速公路改擴建工程高模量瀝青混合料路用性能研究

王琛琳

摘要：克拉瑪依9O號石油的基本相為石油瀝青，并與模數含量分別為0.3%、0.6%、0.9%的瀝青改性劑和模數含量為4%的改性瀝青進行了比較。研究成果顯示了摻加改性劑的高調制瀝青混合料能顯著提高瀝青的耐熱性和在水中的穩定性，但從性能上看不影響瀝青混合料的低溫斷裂強度和抵抗交變載荷的能力。優質瀝青混合料具有良好的抗車轍性能，能有效解決瀝青混凝土的車轍問題。文章結合某高速公路改建工程的詳細過程，研究了高模量瀝青混合料的相關施工工藝。

關鍵詞：高速公路;高模量;瀝青混合料;性能

1、前言

隨著交通的快速發展和道路交通量的增加，特別是重型車輛的增加和高壓輪胎的使用，導致瀝青路面的損壞非常嚴重。車轍的存在造成了極大的安全隱患，其修復需要大量的資金和精力。由于我國高端道路主要采用半剛性混凝土路面，中間層對道路交通的影響最大。長期觀測表明，即使在北方大部分地區，瀝青層的最高冰銅溫度也低于55度。在長期高溫高荷載作用下，瀝青層殘余變形迅速累積，形成滑動。近年來的研究表明，通過提高瀝青混合料的模量性能，提高瀝青混凝土對路面高溫變形的穩定性，減緩車輛荷載作用下的變形和殘余變形。為此，本文對高調制度瀝青與德國杜洛夫浸膏混合料進行了試驗研究，并與SBS基質和改性瀝青混合料進行了比較。

2、瀝青混合料

2.1材料組成

試驗采用河北承德生產的優質石灰石粗骨料，細骨料采用砂石機械。各項指標符合規范要求。試驗用瀝青為#90石油瀝青和改性瀝青外殼。驗證指標符合我國現行規范要求。采用設計方法對混合物進行分類，采用旋轉蒸汽制備樣品。在125旋轉蒸汽作用下，由德國杜洛沃萊克斯特種瀝青組成，真空度為4%。為了充分了解高模量指標對瀝青混凝土路面性能的影響與作用，試驗了4種不同劑量的高模量瀝青。

2.2高模量瀝青的研制

在90號瀝青中加入不同含量的改性劑制備SBS改性瀝青，具體處理方法：將90號瀝青加熱至180℃，恒溫選煤機采用高速選煤機60min，切割速度600～700R/min，然后對老化前后不同劑量SBS改性瀝青的性能進行了分析。隨著SBS含量的增加，瀝青針狀物減少，軟化溫度升高，強度先降低，最大速率為5%。

3、瀝青混合料性能

為了系統地考察SBS基質和改性瀝青混合料的路用組成，將SBS基質和改性瀝青混合料的不同摻量分別為0.3%、0.6%、0.9%。

3.1高溫穩定性

瀝青混合料的棕色試驗應符合現行試驗規定的試驗方法。在0.3%條件下，經過調節劑改性的瀝青動態穩定性是原瀝青的2倍以上，但仍略低于4%SBS改性的瀝青混合料。其配合比為0.6%，是基礎瀝青的4.4倍，是改性SBS瀝青的1.6倍。考慮到測量裝置的測量精度，當動態穩定性超過6000倍時，誤差很大，因此對0.9%的劑量的測試結果研究較少。

3.2低溫特性

按現行試驗規范規定的試驗方法，對瀝青烘箱窒息進行低溫彎曲試驗。加載速度為50mm/min，如果改性瀝青混合料在低彎曲溫度下使用，彎曲形成值與瀝青等級相對應。當摻量為6%時彎曲成形值，其變形率略高于瀝青，但低于SBS改性瀝青混合料。改性瀝青混合料的低溫性能不會得到改善，但其低溫性能不會降低。SBS改性瀝青更適合解決涂料低溫開裂的問題。

3.3疲勞強度

載荷的疲勞效應與載荷控制有關。一般有兩種控制方式：應力控制和變形控制。本研究符合現行試驗規范中的試驗方法，瀝青混合料攪拌梁在變形模式下進行彎曲疲勞試驗：對混凝土載體加載，頻率為10Hz，加載量為疲勞時間，結果表明SBS改性瀝青混合料具有良好的抗變形性能，而SBS改性瀝青混合料具有良好的疲勞性能，其疲勞性能基本是原本的0.9～1.2倍，低摻量（0.3%）時，混合料的抗疲勞性能較基體略有下降，但隨著摻量的增加，特別是變形量控制在400%以上時，混合料的抗疲勞性能超過了瀝青摻量。

3.4.水穩定性

瀝青混合料浸水后，瀝青與礦物材料之間的粘結力降低，導致損壞，最終使瀝青混合料的總厚度減小。本研究依據現行試驗規程中的試驗方法進行，強度系數是基于對瀝青混合料水穩定性的評價，將拉伸強度比與TSR進行比較，并根據拉伸強度比計算斷裂試驗中的最大載荷值。SBS改性瀝青混合料的抗裂強度和抗凍露性能均高于普通瀝青混合料。改性劑對混合料的抗裂強度和霜露抗裂強度影響不大，但殘余強度明顯較小，其性能優于瀝青基體和SBS改性瀝青混合料。

4高模量瀝青施工技術

4.1工藝流程

施工工程包括準備、攪拌、輸送、攪拌和破碎。

4.2施工準備

首先對原路進行徹底清洗，并對其各部分進行徹底清洗，保證路面的清潔，然后在原路上噴一層瀝青乳化油，粘油層一般為0.2kg/m2～0.3kg/m2。然后現場檢測劣質瀝青顆粒，確保其符合要求。

4.3混合物

拌制高模量瀝青混合料前，應根據混合料和設備的用途及瀝青用量進行計算，用瀝青造粒容器拌制不同的混合料，將劣質瀝青顆粒以外摻的形式加入攪拌容器中。質量不高，應嚴格控制按需消耗，瀝青顆粒含量過高，影響混合料的拌和效果，一般來說，混合料會出現結塊、干燥、表面無光澤等問題，如果劑量太小，混合模塊不能滿足要求。在攪拌過程中，應適當添加各種材料。先拌粗細摻合料，再摻劣質瀝青顆粒，在路面上摻加瀝青和礦粉。高模量瀝青混合料是在完全混合后形成的。

4.4配料和運輸

拌和完成及時送至施工現場。在高模量瀝青混合料運輸過程中，應覆蓋該層，以有效避免混合料溫度的損失，高模量瀝青混合料的運輸溫度為170～180度。

4.5混合灰泥

在混合塊的生產中，必須保證連續穩定的布局，這是平整道路、保證道路進度的重要措施，要保證最佳的停留速度、混合特性與設計過程的兼容性，必須充分考慮該層的厚度和其他因素。速度一般設定在2m/min～4m/min的范圍內，具體速度根據具體條件設定。支座應均勻、緩慢地對應托盤樁溫度150～160及以上。

4.6.粉碎混合物

在高模量瀝青破碎過程中，項目主要分為三個階段。在預壓中，12噸的雙輥用于兩倍的靜壓。在壓縮階段，22噸輪胎壓路機用于高頻和低頻范圍內的9次振動模板。在最后的壓力階段，一個12噸的雙輥是用來獲得一個或兩個輕重量靜態印刷。拋光后，涂層表面必須均勻，無離析和油污。混合物的第一密度溫度在145℃以上，C磨削結束時表面溫度在100℃以上。

4.7質量控制

高模數瀝青混合料破碎完成后，即可進行質量控制。巖心樣品可通過滲透性質量試驗進行選擇。通過對高模量瀝青混合料取芯的現場試驗，確定了顆粒樣品的完整性。通過對內部密度質量的檢測，確定涂層滲透試驗后的密度為99.7%～100%，高度調制瀝青混合料的透水性不應超過60ml/min，工程竣工后對其路用性能進行了對比監測。經檢測，本工程瀝青含量高的在6個月內未出現開裂和滑動問題，在同等條件下，改性瀝青涂料現場痕跡問題不大。

結語：

結合修復車輪損壞的工作，采用高模量瀝青混合料對路面結構進行了改造。高頻瀝青混合料對提高路面限界具有重要意義。對改性復合瀝青混合料的生產適應性進行了滲漏試驗和室內分散試驗，通過試驗研究了復合瀝青混合料的可行性、耐水性和低溫性。

參考文獻：

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