改性中溫瀝青在高速公路路面施工中的應(yīng)用

王小平

(張家口通泰高速公路投資股份有限公司，河北 張家口 075000)

1 引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國(guó)高速公路建設(shè)取得巨大進(jìn)步，目前我國(guó)高速公路里程數(shù)達(dá)到世界第一。由于瀝青路面的強(qiáng)度高，抗滑能力強(qiáng)及行車舒適性等優(yōu)點(diǎn)使其成為瀝青路面主要形式之一，但是隨著交通荷載的逐年增加，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)多數(shù)道路面臨超載現(xiàn)象，這就要求瀝青路面要有更好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性等路用性能，因此，改性瀝青在高等級(jí)公路施工中應(yīng)用更加廣泛[1]。其中，改性中溫瀝青在路面施工時(shí)不僅可保證瀝青混合料的性能不發(fā)生變化，而且可減少污染，保護(hù)環(huán)境，是優(yōu)良的瀝青混合料。

目前，改性中溫瀝青在國(guó)內(nèi)外已普遍應(yīng)用，本文主要研究改性中溫瀝青的原材料性能及其路用性能，為高速公路路面施工提供指導(dǎo)。

2 原材料性能

2.1 基質(zhì)瀝青性能

為了更好地研究改性中溫瀝青混合料路用性能，本文采用SK-90 道路石油瀝青作為基質(zhì)瀝青，并根據(jù)施工規(guī)范要求進(jìn)行試驗(yàn)，檢測(cè)基質(zhì)瀝青的延度、軟化點(diǎn)等技術(shù)指標(biāo)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。通過(guò)對(duì)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析并與試驗(yàn)及施工規(guī)范對(duì)比，基質(zhì)瀝青所有性能均滿足施工要求。

表1 SK-90 瀝青技術(shù)表

2.2 集料性能檢測(cè)

2.2.1 粗集料

在選用粗集料時(shí)，通常選用堿性石料或中性石料，避免選用酸性石料。選用石料時(shí)，要保證石料的質(zhì)地堅(jiān)硬、表面粗糙、多為立方體及具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性。本文對(duì)選用的粗集料進(jìn)行室內(nèi)檢測(cè)，檢測(cè)其壓碎值，洛杉磯磨耗損失等指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 集料技術(shù)指標(biāo)

2.2.2 細(xì)集料

在瀝青混合料中起填充作用的集料為細(xì)集料，可以填充粗集料形成骨架所產(chǎn)生的空隙，使瀝青路面性能更佳。本文對(duì)細(xì)集料物理性能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表3所示。

表3 細(xì)集料技術(shù)指標(biāo)表

綜上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，所選集料均滿足施工要求。

3 工程實(shí)踐

3.1 施工概況

本文項(xiàng)目為西部地區(qū)某高速公路工程，選段為K1 400+230～K1 400+730，設(shè)計(jì)車道為雙向4 車道，路基寬26 m，設(shè)計(jì)車速80 km/h，路基平均填高3.1 m，最大填高為5.1 m，最小填高為2.5 m。在考察本地地質(zhì)及氣候后，決定采用如表4所示的路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工。

表4 路面結(jié)構(gòu)

3.2 施工工藝

1）施工前準(zhǔn)備。為了保證施工安全性，需要提前對(duì)施工路段采用封閉措施，清掃路面上的雜物和垃圾，使施工工作面潔凈、標(biāo)高一致，滿足施工要求，提前檢查機(jī)械設(shè)備，并進(jìn)行開機(jī)檢查，確保機(jī)械設(shè)備可以正常運(yùn)行。

2）運(yùn)輸。為了確保改性中溫瀝青的施工溫度，故在拌和完成后立即送至施工現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)輸車輛駕駛時(shí)，應(yīng)防止急剎車、急轉(zhuǎn)彎等問(wèn)題，確保后續(xù)施工可順利進(jìn)行[2]。

3）攤鋪。在對(duì)改性中溫瀝青混合料進(jìn)行攤鋪時(shí)，攤鋪時(shí)選擇晴天施工，攤鋪溫度控制在160～170 ℃，溫度攤鋪速度控制在3～4 m/min，確保攤鋪均勻。

4）碾壓。碾壓是施工過(guò)程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，在攤鋪結(jié)束后進(jìn)行碾壓，其原則為“先輕后重、先慢后快、先兩邊后中間”，壓實(shí)遍數(shù)在8 次以上，14 次以下為佳，碾壓通常分為初壓、復(fù)壓、終壓3 個(gè)步驟，3 個(gè)施工步驟中，其溫度通常控制在150℃、135℃、90℃以上[3]。

3.3 平整度檢測(cè)

路面平整度能夠反映瀝青路面行車舒適性，本文在改性中溫瀝青路面施工竣工后，通過(guò)3 m 直尺對(duì)路面進(jìn)行平整度檢測(cè)，并將所測(cè)量值轉(zhuǎn)換為平整度指數(shù)(IRI 值），以IRI 指數(shù)作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，其檢測(cè)結(jié)果如表5所示，轉(zhuǎn)換公式為：

式中，X 為3 m 尺測(cè)量值，mm。

由表5可知，K1 400+230～K1 400+330 國(guó)際平整度IRI 平均值為0.26m/km；K1 400+330～K1 400+430 國(guó)際平整度IRI平均值為0.58 m/km；K1 400+430～K1 400+530 國(guó)際平整度IRI平均值為0.68 m/km；根據(jù)施工規(guī)范要求IRI 應(yīng)當(dāng)小于2 m/km，3條試驗(yàn)路段遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于2 m/km，均滿足規(guī)范要求，說(shuō)明改性中溫瀝青混合料可以改善瀝青路面平整度，滿足施工要求。

表5 試驗(yàn)路段IRI 指數(shù)

3.4 表面活性劑對(duì)中溫瀝青混合料的高溫性能影響

瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性是指在高溫及行車荷載反復(fù)作用下，抵抗永久變形的能力。通常對(duì)試件進(jìn)行車轍試驗(yàn)，以動(dòng)穩(wěn)定度作為評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性指標(biāo)，其公式如式(2）：

式中，DS 為動(dòng)穩(wěn)定度，次/mm；d1為對(duì)應(yīng)時(shí)間t1的變形量，mm；d2為對(duì)應(yīng)時(shí)間t2的變形量，mm；C1為修正系數(shù)，取1.0；C2為試件系數(shù)，取1.0；N 為試件輪碾速度，取42 次/min。

本文通過(guò)室內(nèi)車轍試驗(yàn)測(cè)定基質(zhì)瀝青混合料和改性中溫瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度并進(jìn)行比較，以判斷其高溫穩(wěn)定性能，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6及圖1。

表6 高溫穩(wěn)定性對(duì)照表

由圖1可知，試件A 的動(dòng)穩(wěn)定度為2 854 次/min；試件B的動(dòng)穩(wěn)定度為2 613 次/min；試件C 的動(dòng)穩(wěn)定度為3 127 次/min；平均動(dòng)穩(wěn)定度為2 865 次/min； 其動(dòng)穩(wěn)定度值均大于技術(shù)要求值(大于2 400 次/min）。改性中溫瀝青混合料中，試件D 的動(dòng)穩(wěn)定度為3 705 次/min；試件E 的動(dòng)穩(wěn)定度為3 688 次/min；試件F 的動(dòng)穩(wěn)定度為3 815 次/min； 平均動(dòng)穩(wěn)定度為3 748 次/min；其動(dòng)穩(wěn)定度值均大于技術(shù)要求值(大于2 400 次/min）。兩者通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)瀝青的動(dòng)穩(wěn)定度均小于改性中溫瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度，說(shuō)明以改性中溫瀝青進(jìn)行高速公路施工時(shí)，不僅可以滿足工程要求的高溫穩(wěn)定性，且高于普通的瀝青混合料，也更加適用于施工。

4 結(jié)語(yǔ)

改性中溫瀝青混合料是最近幾年高速公路建設(shè)中常用的施工技術(shù)，該技術(shù)受到了各方的關(guān)注，與基質(zhì)瀝青混合料相比，不僅可以擁有更好的高溫穩(wěn)定性性能，且滿足各項(xiàng)施工要求，還可以保護(hù)環(huán)境，這是高速公路路面的發(fā)展趨勢(shì)。本文對(duì)某實(shí)際工程進(jìn)行試驗(yàn)和研究，結(jié)果表明，以改性中溫瀝青混合料進(jìn)行路面施工，可以滿足路面平整度要求，并且其高溫性能更佳，可用于高速公路路面施工。