工廠化橡膠瀝青橋面鋪裝組合結構性能研究

余小晴

（江西贛粵高速公路股份有限公司，江西 南昌 330025）

0 引言

水泥混凝土橋面鋪裝結構的設計包括結構層設計與材料選擇兩個部分，二者對鋪裝層的施工性能、路用性能和使用壽命等均具有重要的影響[1-3]。目前各國的規范都沒有明確提出橋面鋪裝層結構設計方法，工程中橋面鋪裝結構的選擇主要參考相關工程實例或根據設計者的經驗，存在一定的隨意性。對于橋面鋪裝體系而言，橋面鋪裝體系的性能與橋面板處理、防水粘結層、鋪裝層混合料性能、鋪裝結構組合和施工工藝等有關，橋面板處理和施工工藝可控、可調整，性能與橋面板處理和施工工藝的相關性較直接[4-7]；防水粘結層的實施效果與材料本身性能和施工工藝有關，性能與其相關性也易得出；橋面鋪裝的水穩定性可由混合料室內試驗和現場檢測直接得出，橋面鋪裝的低溫性能尚無科學合理的評判方法，且低溫破壞也不是現有橋面病害的主要病害；而高溫抗車轍性能不僅與混合料性能、施工工藝有關，還與橋面鋪裝組合結構息息相關[8-9]。本文采用復合梁試驗研究幾種工廠化橡膠瀝青橋面鋪裝組合結構的低溫性能與抗車轍性能，為橋面工廠化橡膠瀝青鋪裝結構設計提供試驗依據。

1 鋪裝結構形式

為了評價鋪裝層整體的抗車轍性能，本文設計了復合梁車轍試驗。采用兩層的復合結構，分層碾壓成型，與橋面鋪裝施工中壓實過程相同，總厚度為10cm，與實際橋面鋪裝總厚度相同，能最大程度模擬橋面鋪裝實際的施工和使用環境。工廠化橡膠瀝青橋面鋪裝組合結構類型見表1所示。

表1 三種工廠化橡膠瀝青橋面鋪裝組合結構

2 材料組成及試件成型

2.1 瀝青

所用工廠化橡膠瀝青基本指標如表2 所示，各項指標均符合規范要求。

表2 工廠化瀝青基本指標

2.2 集料

集料采用10～15mm、5～10mm、3～5mm、0～3mm 江蘇某廠家玄武巖碎石，礦粉使用石灰巖磨細礦粉。各項指標均滿足規范要求。

2.3 混合料級配設計

各級配設計如表3～表5所示。

表3 SMA-13級配設計

表4 SMA-10級配設計

表5 SUP-20級配設計

SMA-13 與SMA-10 聚酯纖維用量均采用0.3%，結合項目經驗，SMA-13級配油石比采用6.2%，SMA-10級配油石比采用6.5%，SUP-20級配油石比采用4.6%。

2.4 組合結構試件成型

復合梁車轍試驗所用設備與常規的車轍儀相同，復合梁成型分上下兩層分別碾壓。首先成型鋪裝層的下層，成型方法與一般車轍試驗相同；其次在試件頂面涂刷熱瀝青，保證上下層之間的粘結，然后將成型上層鋪裝用的模板裝上；再裝入上層鋪裝用的混合料，然后根據需要將輪碾機調高，將試件放入輪碾機成型。

3 試驗結果與分析

3.1 混合料路用性能研究

進行三種級配類型混合料馬歇爾試驗、析漏損失試驗、肯特堡飛散試驗、高溫車轍試驗、低溫彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗以及凍融劈裂試驗，分別驗證三種級配類型的工廠化橡膠瀝青混合料路用性能。

工廠化橡膠瀝青SMA 和SUP的配合比和路用性能（見表6所示）研究表明，混合料體積指標和路用性能指標均滿足相應的規范技術要求，說明工廠化橡膠瀝青與SMA 和Superpave 具有良好的適用性；路用性能對比表明，工廠化橡膠瀝青混合料的綜合路用性能均衡，且單項性能突出，適用于對混合料要求嚴格的橋面鋪裝中。

表6 三種級配類型的工廠化橡膠瀝青混合料路用性能

3.2 鋪裝組合結構性能研究

對三種組合結構高溫性能、低溫性能展開進一步研究。

上述3種橋面鋪裝組合結構車轍試驗結果如圖1和表7所示。

圖1 工廠化橡膠瀝青復合梁車轍試驗結果

表7 工廠化橡膠瀝青復合梁車轍試驗結果

根據上述復合車轍試驗結果，工廠化橡膠瀝青3種橋面鋪裝組合結構均表現出優異的高溫抗車轍性能，其中組合3（工廠化橡膠瀝青SUP20+工廠化橡膠瀝青SMA13）的抗車轍性能最優。從各組合結構復合車轍試驗結果還可得出，橋面鋪裝結構組合的復合抗車轍性能與鋪裝層混合料的高溫抗車轍性能息息相關，抗車轍性能越好的混合料組合成的橋面鋪裝結構高溫性能越好。

上述3種橋面鋪裝組合結構-10℃低溫彎曲試驗結果如表8和圖2所示。

圖2 工廠化橡膠瀝青復合梁低溫彎曲試驗結果

表8 工廠化橡膠瀝青復合梁低溫彎曲試驗結果

根據上述復合低溫彎曲試驗結果，工廠化橡膠瀝青3種橋面鋪裝組合結構低溫彎曲應變均高于2500με，其中組合結構1（60mmSMA10+40mmSMA13）略高于其余兩組鋪裝結構。組合結構低溫彎曲性能較組合結構下面層混合料級配相關性較高。

4 結束語

綜上所述，工廠化橡膠瀝青與SMA和Superpave具有良好的適用性，混合料的綜合路用性能均衡，且單項性能突出，適用于對混合料要求嚴格的橋面鋪裝中。橋面鋪裝結構組合的復合抗車轍性能與鋪裝層混合料的高溫抗車轍性能息息相關，抗車轍性能越好的混合料組合成的橋面鋪裝結構高溫性能越好。對于高溫重載地區，推薦采用60mm工廠化橡膠瀝青SUP20+工廠化橡膠瀝青40mmSMA 13的組合結構。對于低溫嚴寒地區，推薦采用60mm工廠化橡膠瀝青SMA10+40mm工廠化橡膠瀝青SMA13。