高粘瀝青SMA-13試驗段路用性能試驗研究

周 勇，蔣龍松，張洪波，劉 康

(蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 210017)

瀝青路面作為柔性路面材料，在夏季高溫行車荷載往復碾壓下，容易產生車轍和推移病害。某干線公路不同路段基本都存在車轍病害，尤其是在道路交叉口位置較為嚴重。交叉口處車流渠化交通嚴重，車速慢，車輛剎車、制動頻繁，對路面變形能力要求嚴格。交叉口往往是路面病害集中位置，更容易出現車轍和推移病害。瀝青路面產生車轍后，不僅影響行車舒適性，而且嚴重影響平整度和路表排水能力，對行車安全產生一定的威脅，大大降低了公路服務水平，且誘發其他路面病害的產生。由于路表瀝青路面更容易受到雨水和行車荷載作用，要求瀝青對集料具有高粘附性和包裹耐久性，還要具有抗剝落性，避免集料剝離損失而失去防水作用。因此，表層瀝青應具有較高的粘性和高溫性能。

高粘瀝青主要是通過石油瀝青摻改性劑制備而成。相較于SBS改性瀝青，高粘瀝青具有較高的粘度，尤其是60 ℃動力黏度性能優異，遠大于SBS改性瀝青，具有良好的水穩定性。高粘瀝青因具有優異的粘度，在夏季高溫時能夠較好地抵擋路面車轍變形，可以更好的包裹集料，起到防水封閉作用，避免集料飛散等病害。

為了研究高粘瀝青SMA-13路用性能，通過原材料試驗評價動力黏度，以及馬歇爾穩定度試驗確定最佳油石比。并通過浸水馬歇爾試驗對比分析高粘瀝青和改性瀝青抗水損害性能，最后通過249江蘇省省道試驗段合評價高粘瀝青SMA-13和改性瀝青SMA-13路用性能。研究表明：高粘瀝青具有更高的粘度、穩定度和流值。在滲水性能方面，高粘瀝青表現出優異的抵抗路面水滲透能力。高粘瀝青表現出優異的集料抗飛散性。

1 原材料試驗

瀝青分別選擇高粘瀝青和SBS改性瀝青，通過原材料試驗分析兩種瀝青三大指標及粘度，并對瀝青TFOT后殘留物進行分析[1]。試驗結果如表1所示。

表1 高粘瀝青與SBS改性瀝青原材料試驗

由表1試驗結果可知：相比較SBS改性瀝青，高粘瀝青具有更高的粘度。尤其是高粘瀝青60 ℃動力黏度遠大于SBS改性瀝青和技術要求。

結合以往工程經驗[2-4]和目標配合比結果，對高粘瀝青SMA-13生產配合比進行驗證分析。通過在設計油石比下檢測混合料馬歇爾體積指標。試驗結果如表2所示。

根據生產配合比的馬歇爾試驗結果，結合目標配合比的設計油石比，本次生產配合比確定6.1%為基準油石比。在此基礎之上進行±0.3%下的馬歇爾穩定度試驗。擊實溫度采用175～185 ℃，試驗結果如表3所示。

表2 設計油石比馬歇爾體積指標

表3 馬歇爾穩定度試驗結果

根據表3試驗結果，及各項體積指標與油石比的關系，結合相關工程經驗，本次設計油石比最終取6.1%。

2 室內試驗分析

2.1 浸水馬歇爾試驗

浸水馬歇爾試驗是評價瀝青混合料受水損害的重要手段[5]。通過非條件和條件馬歇爾穩定度、流值評價瀝青混合料抵抗水損害剝落能力，用來評價瀝青混合料水穩定性[6-8]。通過浸水馬歇爾試驗評價混合料水穩定性，驗證配合比設計結果。試驗結果如表4所示。

表4 浸水馬歇爾試驗結果

根據試驗結果，在最佳瀝青用量下，高粘瀝青SMA-13和改性瀝青SMA-13各項試驗結果均滿足技術要求。試驗結果表明，高粘瀝青SMA-13抗水損害性能良好，滿足技術要求。

2.2 馬歇爾試驗

通過馬歇爾試驗測試混合料體積指標和穩定度、流值，驗證改性瀝青SMA-13和高粘瀝青SMA-13配合比[9，10]。試驗結果如表5所示。

由表5試驗結果可知，兩種SMA-13混合料馬歇爾試件各項體積指標均滿足技術要求。且高粘瀝青SMA-13穩定度和流值均高于改性瀝青。

2.3 抽提試驗

對試驗段現場高粘瀝青SMA-13和改性瀝青SMA-13混合料進行取樣，并在室內進行混合料抽提試驗。試驗結果見表6所示。

表5 馬歇爾試件各項試驗結果

表6 抽提試驗結果

由表6試驗結果可知，對改性瀝青SMA-13而言，油石比偏低，低于控制范圍下限0.01%個點。級配曲線偏上限，其中9.5 mm通過率超出控制范圍上限0.6%個點，級配偏細。高粘瀝青SMA-13混合料的油石比及級配均滿足技術要求。

3 試驗段分析

3.1 碾壓溫度

本次試驗段為249省道宿遷段，在生產過程中，對瀝青混合料出料溫度進行抽查，共抽檢了5車運料車的混合料溫度，檢測溫度如表7所示。出料溫度在185～190 ℃之間，瀝青混合料的碾壓溫度基本滿足要求[11，12]。

在生產過程中，瀝青加熱溫度偏低，由于是高粘瀝青，瀝青較粘稠，瀝青泵抽取瀝青的時間較長，增加了每盤混合料的生產周期，影響了拌和樓的生產效率。由于高粘瀝青不易存儲時間較長，且加熱溫度較高(加熱溫度適宜175～185 ℃)，瀝青在存儲的過程中會出現溫度下降、離析現象，影響成品混合料的品質，建議高粘瀝青堅持“隨到隨用”的原則。

表7 瀝青混合料出料溫度檢測

3.2 厚度及壓實度

在試驗段試鋪碾壓完成后[13]，對試鋪段改性瀝青SMA-13和高粘瀝青SMA-13上面層進行了取芯、滲水試驗，并檢測旋轉壓實、毛體積、理論壓實度和密度，試驗結果如表8所示。

表8 路面芯樣厚度及壓實度

由試驗結果可知，改性瀝青SMA-13芯樣厚度單點值及厚度平均值均不滿足要求。芯樣馬氏壓實度以及理論壓實度的單點值以及平均值均滿足要求。高粘瀝青SMA-13芯樣厚度單點值及厚度平均值均滿足要求。芯樣馬氏壓實度以及理論壓實度的單點值以及平均值均滿足要求。

由滲水試驗結果可知：高粘瀝青各測點滲水系數都滿足要求。而改性瀝青有一部分芯樣不滿足滲水要求。在滲水性能方面，高粘瀝青表現出優異的抵抗路面水滲透能力。高粘瀝青表現出優異的集料抗飛散性，如表9所示。

表9 滲水系數試驗結果

4 結 論

(1)高粘瀝青與SBS改性瀝青相比，具有更高的粘度、粘韌性和韌性。且高粘瀝青SMA-13穩定度和流值均高于改性瀝青。

(2)對改性瀝青SMA-13而言，油石比偏低，級配曲線偏上限，級配偏細。高粘瀝青SMA-13混合料的油石比及級配均滿足技術要求。

(3)高粘瀝青不易存儲時間較長，且加熱溫度較高(175～185 ℃)，瀝青在存儲的過程中會出現溫度下降、離析現象，影響成品混合料的品質，高粘瀝青應“隨到隨用”。

(4)在滲水性能方面，高粘瀝青表現出優異的抵抗路面水滲透能力。高粘瀝青表現出優異的集料抗飛散性。