硅藻巖瀝青復(fù)合改性在老撾13號(hào)公路的應(yīng)用

楊啟茂

（云南陽(yáng)光道橋股份有限公司，云南 昆明 650200）

0 引言

老撾13號(hào)公路是貫穿老撾南北的交通主干道，南聯(lián)柬埔寨，經(jīng)萬(wàn)象、萬(wàn)榮、瑯布拉邦、烏多姆賽至我國(guó)磨憨口岸，為改善中老兩國(guó)互聯(lián)互通道路狀況，滿足兩國(guó)經(jīng)濟(jì)貿(mào)易發(fā)展需要，中國(guó)政府結(jié)合萬(wàn)象至磨憨口岸13號(hào)公路的狀況，通過(guò)“雙優(yōu)”在原有道路上修復(fù)拓寬建設(shè)烏多姆賽至巴蒙段81.5km公路，項(xiàng)目由云南陽(yáng)光道橋股份有限公司進(jìn)行EPC總承包施工。瀝青路面施工結(jié)合立項(xiàng)的“硅藻復(fù)合改性瀝青混合料關(guān)鍵技術(shù)研究及擴(kuò)大應(yīng)用”研究成果，將硅藻巖瀝青復(fù)合改性進(jìn)行了應(yīng)用，取得了技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的優(yōu)良效果。

1 工程概況

項(xiàng)目位于老撾北部山區(qū)和熱帶季風(fēng)氣候地區(qū)，植被繁茂覆蓋率達(dá)90%以上，氣溫高，全年分為旱季和雨季。每年5-10月為雨季，平均氣溫24.2℃，雨量充沛，年均降雨量1700mm多，氣候炎熱濕潤(rùn)。11月至次年4月為旱季，平均氣溫27.3℃，全年4月份最熱，月平均氣溫為29℃，12月份最涼，月平均氣溫為24℃。項(xiàng)目設(shè)計(jì)路面寬度7m。路面結(jié)構(gòu)為5cm厚瀝青混凝土AC-16C+粘層+0.6cm碎石封層+透層+20cm厚水泥穩(wěn)定基層+15cm厚碎石底基層［1］。鑒于項(xiàng)目處于高溫、多雨、潮濕、縱坡大、平曲線半徑小、瀝青面層薄等特點(diǎn)，為確保項(xiàng)目質(zhì)量，采用硅藻巖瀝青復(fù)合改性瀝青混凝土鋪筑。

2 硅藻巖瀝青復(fù)配

為便于硅藻土和巖瀝青在國(guó)外工程中添加，試驗(yàn)室小樣制備時(shí)對(duì)巖瀝青和硅藻土進(jìn)行性能檢測(cè)，目標(biāo)配合比經(jīng)批準(zhǔn)，在國(guó)內(nèi)對(duì)硅藻土和巖瀝青復(fù)配，工藝如下：

一是復(fù)配采用帶有螺旋輸料器的拌合鍋，內(nèi)有攪拌齒輪。先將硅藻土通過(guò)投料口加入，通過(guò)螺旋輸料器輸送至攪拌鍋內(nèi)，在按確定的比例投入巖瀝青。

二是待巖瀝青通過(guò)輸料器輸入到攪拌鍋內(nèi)，在攪拌鍋內(nèi)攪拌最小5min，以保證硅藻土和巖瀝青混合均勻。在攪拌鍋的端頭下方有計(jì)量裝置按鈕，按照事先設(shè)定的數(shù)量進(jìn)行硅藻巖瀝青復(fù)合后的分裝。

3 生產(chǎn)配合比調(diào)試

項(xiàng)目石場(chǎng)在K96+500處，瀝青為泰國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的泰普克60-70號(hào)道路石油瀝青。現(xiàn)場(chǎng)對(duì)硅藻巖瀝青復(fù)合改性劑進(jìn)行了生產(chǎn)配合比調(diào)試：

3.1 原材料試驗(yàn)

1）瀝青。采用泰普克60-70道路石油瀝青，經(jīng)試驗(yàn)，針入度、軟化點(diǎn)、延度指標(biāo)符合國(guó)內(nèi)70號(hào)道路石油瀝青標(biāo)準(zhǔn)。

2）集料。對(duì)拌和站的冷料和熱料進(jìn)行篩分、密度以及冷熱料、4#料的砂當(dāng)量等指標(biāo)試驗(yàn)，滿足設(shè)計(jì)文件［1］規(guī)定要求。

3.2 配合比設(shè)計(jì)

配合比設(shè)計(jì)按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）AC-16C的要求進(jìn)行。表1為級(jí)配礦料比例，表2是礦料合成級(jí)配。

配合比采用在國(guó)內(nèi)復(fù)配好的硅藻巖瀝青改性劑，按設(shè)計(jì)級(jí)配礦料比例，采用 4.4%、4.7%、5.0% 3個(gè)瀝青用量進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。

根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)拌合實(shí)際情況，取4.6%為瀝青用量。4.6%瀝青用量下的馬歇爾試樣結(jié)果主要指標(biāo)為：實(shí)測(cè)密度2.433g/cm3；理論密度2.529g/cm3；空隙率3.8%；穩(wěn)定度11KN；流值3.2mm；粉膠比1.646；動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果為6 279次/mm。

表1 級(jí)配礦料比例

表2 礦料合成級(jí)配

表3 各瀝青用量馬歇爾指標(biāo)值

4 試驗(yàn)路段鋪筑及檢測(cè)

試驗(yàn)路段選擇在K2+000 - +200處，拌和樓在拌和時(shí)直接添加硅藻復(fù)合改性劑，拌和樓出料后按正常瀝青路面鋪筑要求實(shí)施。

4.1 改性劑添加投料方式

瀝青拌合樓為意大利進(jìn)口3000型，無(wú)粉料投料倉(cāng)及螺旋輸料設(shè)備，但在拌和樓拌鍋附近有60cm×40cm的活動(dòng)小窗，直接與拌鍋相連，硅藻巖瀝青復(fù)合改性劑從該小窗人工投放。

1）復(fù)改硅藻土品質(zhì)。每批到場(chǎng)的硅藻巖瀝青復(fù)合改性劑應(yīng)觀察顏色，正常的硅藻巖瀝青復(fù)合改性劑呈黑色或者褐黑色，應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)堆放呈白色或者灰白色的硅藻精土進(jìn)行區(qū)分。每批次硅藻巖瀝青復(fù)合改性劑到場(chǎng)后進(jìn)行硅藻巖瀝青復(fù)合改性劑含水量檢測(cè)，要求含水量≤5%，同時(shí)將硅藻巖瀝青復(fù)合改性劑摻入混合料中進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定度檢測(cè)，保證DS＞6 000次/mm。

2） 添加量。按拌和能力及配合比提前稱(chēng)量分裝，按規(guī)定數(shù)量投入，投入時(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置兩人，便于復(fù)核監(jiān)督，確保投放準(zhǔn)確無(wú)誤。對(duì)有條件的拌和樓，應(yīng)安裝自動(dòng)添加設(shè)備。

3）混合料拌制。由于硅藻巖瀝青復(fù)合改性劑為粉末狀材料，按室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)拌和時(shí)間測(cè)試，拌和時(shí)當(dāng)熱料加入拌鍋的同時(shí)加入硅藻巖瀝青復(fù)合改性劑，拌和時(shí)間不得小于50s，拌和至混合料均勻、無(wú)花白料，拌和、出料溫度按照改性瀝青混合料的要求進(jìn)行控制。

4.2 試驗(yàn)路段鋪筑

試驗(yàn)路段鋪筑后對(duì)路面進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)，符合要求后正式鋪筑。

1）硅藻巖瀝青改性劑投放及拌和。在拌和鍋加入礦料的同時(shí)從拌和機(jī)觀察口一次性將硅藻巖瀝青復(fù)合改性劑全部投入拌和樓中，需額外延長(zhǎng)拌和時(shí)間5-10s，即總拌和時(shí)間為50s，1-2s后噴入瀝青一起拌和后出料。

2）混合料運(yùn)輸。運(yùn)料車(chē)采用專(zhuān)用保溫車(chē)運(yùn)輸，注意保溫、防雨、防污染，若混合料不符合施工溫度要求，或結(jié)成團(tuán)塊、遭雨淋的不鋪筑。運(yùn)料車(chē)每次使用前后清掃干凈，在車(chē)廂板上涂一薄層防止瀝青黏結(jié)的隔離劑或防黏劑。

3）混合料的攤鋪與碾壓。鋪筑硅藻巖瀝青復(fù)合改性瀝青混合料面層時(shí)，保證人員機(jī)械配備合理、分工明確，有序組織，拌和能力與攤鋪速度協(xié)調(diào)，嚴(yán)格控制各階段料溫，攤鋪過(guò)程不停機(jī)。配置2臺(tái)8 t雙鋼輪、1臺(tái)20 t的膠輪壓路機(jī)，1臺(tái)鋼輪按初壓、振壓各1遍，速度1.5-2 km/h；膠輪靜壓4遍，速度3.5-4.5 km/h；另一臺(tái)鋼輪靜壓2遍，速度2.5-3.5 km/h；均以緩慢均勻速度碾壓。

4.3 試驗(yàn)路段施工質(zhì)量檢測(cè)

在試驗(yàn)路鋪筑完成后，進(jìn)行全面檢測(cè)評(píng)價(jià)，檢測(cè)結(jié)果證明，硅藻巖瀝青復(fù)合改性瀝青混合料各項(xiàng)指標(biāo)符合路面設(shè)計(jì)［1］指標(biāo)要求，試驗(yàn)路取得了良好效果。

1）試驗(yàn)路鉆芯取樣。在拌和樓對(duì)瀝青混合料取樣，并對(duì)試驗(yàn)路進(jìn)行鉆芯取樣9個(gè)，厚度在5.0-6.5cm之間，平均厚度5.9cm；毛體積平均值2.414 g/cm3；最大理論密度2.529 g/cm3；芯樣空隙率在4.5%-5.5%之間，實(shí)現(xiàn)了有效質(zhì)量控制。

2） 壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果。在試驗(yàn)路的壓實(shí)度檢測(cè)中，除了少數(shù)鉆取幾個(gè)芯樣檢測(cè)壓實(shí)度外，大量采用無(wú)核密度儀檢測(cè)和控制壓實(shí)度的無(wú)損檢測(cè)方式，以減少對(duì)路面的人為損壞。隨機(jī)抽取16個(gè)點(diǎn)，壓實(shí)度在93.4%-95.6%之間，壓實(shí)度控制較好，壓實(shí)均勻性也得到較好保證。

3）滲水系數(shù)檢測(cè)結(jié)果。除采用無(wú)核密度儀控制壓實(shí)度外，還采用滲水系數(shù)法加強(qiáng)對(duì)壓實(shí)度的控制，以保證路面的殘留空隙率符合預(yù)期要求。試驗(yàn)路滲水系數(shù)檢測(cè)15個(gè)點(diǎn)，在80.5-140.9 mL/min之間。滲水系數(shù)小，效果佳。

4）構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果。項(xiàng)目在多雨地區(qū)，為保證面層抗滑構(gòu)造深度，以鋪砂法進(jìn)行測(cè)定，確保抗滑符合預(yù)期要求。試驗(yàn)路檢測(cè)15個(gè)點(diǎn)，在0.59-0.68mm之間。構(gòu)造深度均滿足降雨量＞1 000mm時(shí)構(gòu)造深度≥0.55mm的要求。

表4 K0+000 - K2+000、K37+010 - K81+478路段檢測(cè)結(jié)果

表5 K2+000 - K37+010路段檢測(cè)數(shù)據(jù)

5 項(xiàng)目回訪

項(xiàng)目2年缺陷責(zé)任期滿時(shí)，進(jìn)行回訪檢測(cè)。主要檢測(cè)平整度、構(gòu)造深度、車(chē)轍、摩擦系數(shù)、滲水指標(biāo)。

1）回訪檢測(cè)情況。回訪檢測(cè)時(shí)，按縱坡大小進(jìn)行分段檢測(cè)，K2+000-K37+010縱坡較大，增加了滲水及擺式摩擦值檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表4、表5。

從檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，平整度指標(biāo)合格率維持較高水平，反映抗滑性能的構(gòu)造深度指標(biāo)參考《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50-2006）中規(guī)定評(píng)定，合格率高，說(shuō)明路面抗滑性能較好，各檢測(cè)指標(biāo)值及合格率均比較理想。

2）達(dá)到要求。通過(guò)對(duì)硅藻巖瀝青復(fù)合改性瀝青混凝土路平整度、構(gòu)造深度及車(chē)轍指標(biāo)檢測(cè)可知，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，項(xiàng)目通過(guò)2年的運(yùn)營(yíng)，各項(xiàng)指標(biāo)值及合格率良好。

經(jīng)過(guò)本項(xiàng)目的應(yīng)用，“硅藻復(fù)合改性瀝青混合料關(guān)鍵技術(shù)研究及擴(kuò)大應(yīng)用”課題研究成果可以用于高溫、多雨、潮濕、瀝青面層厚度低于5.5cm的半剛性瀝青路面，對(duì)東南亞、東盟國(guó)家和中老、中緬經(jīng)濟(jì)走廊瀝青路面建設(shè)和我省道路建設(shè)具有技術(shù)支撐作用。