特立尼達(dá)湖改性瀝青在太舊高速公路改造項(xiàng)目中的應(yīng)用研究

馬麗霞　樊慧平

【摘要】結(jié)合太舊高速公路的交通特點(diǎn)和特立尼達(dá)湖改性瀝青混凝土的優(yōu)良性能,在太舊高速公路路面維修工程中首次采用了天然特立尼達(dá)湖改性瀝青,經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),證明其路用性能好,施工適應(yīng)性強(qiáng),再生利用可靠,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】特立尼達(dá)湖 太舊

【中圖分類(lèi)號(hào)】U4【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

隨著山西經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,太舊高速公路交通越來(lái)越繁重,大型運(yùn)輸車(chē)輛增長(zhǎng)異常迅速,其中超載車(chē)輛占到通行車(chē)輛的50%以上。如此繁重的交通條件,使得路面出現(xiàn)大面積龜裂、車(chē)轍、坑槽等病害。基于上述太舊高速公路的交通特點(diǎn)和特立尼達(dá)湖改性瀝青混凝土的優(yōu)良性能,結(jié)合本課題研究成果,在太舊高速公路路面維修工程中首次采用了天然特立尼達(dá)湖改性瀝青,經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),其路用性能好,施工適應(yīng)性強(qiáng),再生利用可靠,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1、原材料

1.1 集料

太舊高速公路路面維修工程上面層使用AC-13型特立尼達(dá)湖改性瀝青混凝土,粗集料選用平定玄武巖,粒徑分別為10mm～15mm和5mm～10mm, 經(jīng)檢測(cè),10～15mm、5～10mm玄武巖碎石吸水率偏大,是由于該玄武巖本身為多空隙碎石所致,在檢測(cè)其密度和瀝青混合料密度時(shí),應(yīng)該使用蠟封法進(jìn)行檢測(cè),其他指標(biāo)滿足JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求,可以用作瀝青混凝土上面層。細(xì)集料選用平定玄武巖石屑和河北靈壽砂,經(jīng)檢測(cè),平定玄武巖石屑和河北靈壽砂所檢項(xiàng)目均滿足JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求,可以用作瀝青混凝土上面層。

1.2 礦粉

礦粉選用平定石灰?guī)r石屑現(xiàn)場(chǎng)加工,經(jīng)檢測(cè),該礦粉所檢項(xiàng)目均滿足JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求,可以用作瀝青混凝土上面層。

1.3 瀝青

本工程基質(zhì)瀝青選用中海90#瀝青,改性劑使用特立尼達(dá)湖天然瀝青,經(jīng)檢測(cè), 中海AH-90#瀝青所檢指標(biāo)均符合規(guī)范要求,特立尼達(dá)湖天然瀝青所檢項(xiàng)目均符合英國(guó)BS3690標(biāo)準(zhǔn)[1],可以用作瀝青混凝土上面層。

改性瀝青按照25%特立尼達(dá)湖天然瀝青改性劑+75% 中海90#基質(zhì)瀝青比例配制,將基質(zhì)瀝青預(yù)熱到150℃后,按照摻配比例將天然湖瀝青直接加入進(jìn)行拌和,并提高溫度到170℃,攪拌40分鐘,將制作好的特立尼達(dá)湖改性瀝青在24小時(shí)內(nèi)作完試驗(yàn),經(jīng)檢測(cè),特立尼達(dá)湖改性瀝青所檢指標(biāo)均符合ASTM規(guī)范要求,可以用作瀝青混凝土上面層。

2、混合料配合比設(shè)計(jì)

2.1 礦料級(jí)配

太舊高速公路路面維修工程瀝青混凝土上面層使用連續(xù)密級(jí)配AC-13型瀝青混合料,礦料級(jí)配按照最大理論密度線標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配和多級(jí)嵌擠密級(jí)配理論進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整。目標(biāo)配合比為:10～15mm碎石:5～10mm碎石:石屑:砂:礦粉=36:20:24:15:5,最佳油石比為6.0%,生產(chǎn)配合比為:3#倉(cāng):2#倉(cāng):1#倉(cāng):礦粉=35:30:31:5,最佳油石比為6.1%。

2.2 瀝青混合料性能

改性瀝青混合料最佳油石比,采用GTM設(shè)計(jì)方法進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)整確定,并用傳統(tǒng)的馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,通過(guò)室內(nèi)瀝青混合料各項(xiàng)性能檢測(cè)不難看出,特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料所有指標(biāo)均JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求,其中高溫穩(wěn)定性能比普通瀝青有大幅度提高,其他水穩(wěn)定性和密水性能也均比普通瀝青混合料有所改善,可以用作太舊高速公路維修工程瀝青混凝土上面層。

3、施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 改性瀝青制備

特立尼達(dá)湖改性瀝青的生產(chǎn)工藝較為簡(jiǎn)單,不需要專(zhuān)門(mén)的剪切研磨設(shè)備,而只需一個(gè)湖瀝青熔化罐和一個(gè)改性瀝青攪拌罐即可。特立尼達(dá)湖天然湖青的包裝為纖維板桶裝,在生產(chǎn)過(guò)程中,將纖維板包裝剝?nèi)ゲ⒎湃肴刍拗?在170～180℃的條件下熔化后,按比例泵入帶攪拌裝置的攪拌罐中混合均勻即可。

由于特立尼達(dá)湖改性瀝青的特殊性能,應(yīng)該由有經(jīng)驗(yàn)的工程人員現(xiàn)場(chǎng)加工特立尼達(dá)湖改性瀝青,并且儲(chǔ)存時(shí)間不得超過(guò)24小時(shí),拌和溫度按試驗(yàn)室方法,分別預(yù)熱基質(zhì)瀝青及特立尼達(dá)湖瀝青到150℃,按照摻配比例進(jìn)行拌和,并提高溫度到170℃,攪拌40分鐘,將制作好的特立尼達(dá)湖改性瀝青輸送到瀝青罐中待用。

3.2 拌和

特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料拌和與普通瀝青混合料拌和基本相同,僅是礦料加熱溫度和拌和溫度適當(dāng)提高即可。一般情況,根據(jù)特立尼達(dá)湖改性瀝青的粘溫曲線控制混合料的施工溫度。礦料加熱溫度一般控制在175～185℃,不得高于190℃。瀝青加熱溫度控制在160～170℃,最高不得超過(guò)180℃。改性瀝青現(xiàn)場(chǎng)制作溫度控制在165～175℃,最高不得超過(guò)180℃。瀝青混合料拌和出料溫度控制在170～180℃,最高不得超過(guò)195℃,否則廢棄。攤鋪溫度控制在170℃以上,初壓溫度控制在165℃以上,終壓溫度控制在120℃以上。

3.3 運(yùn)輸

由于改性瀝青比普通瀝青粘度大,運(yùn)輸車(chē)裝料前,車(chē)廂底部應(yīng)涂刷適量的油水混合液,避免粘車(chē)。在運(yùn)輸過(guò)程中,不論氣候如何,混合料運(yùn)輸車(chē)均須覆蓋蓬布,以保證到場(chǎng)溫度不低于165℃。運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后,先測(cè)量溫度,對(duì)低于165℃及高于195℃的混合料予以廢棄,并查找原因及時(shí)調(diào)整。

3.4 攤鋪

特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料由于混合料粘度較高,攤鋪?zhàn)枇Υ?需要較高的攤鋪溫度,攤鋪機(jī)一般采用高速公路常用類(lèi)型即可。攤鋪前應(yīng)按照虛鋪厚度(太舊高速公路虛鋪系數(shù)為1.2)調(diào)整好攤鋪機(jī),為了保證熨平板的初壓效果,應(yīng)該提前預(yù)熱熨平板,在攤鋪時(shí)使熨平板加振,以減少壓路機(jī)碾壓變數(shù),縮短碾壓時(shí)間,保證碾壓溫度。

混合料到場(chǎng)后應(yīng)及時(shí)攤鋪,攤鋪時(shí)需保證攤鋪機(jī)前至少有5輛車(chē)等候,攤鋪應(yīng)連續(xù)均勻,以保證混合料的攤鋪溫度。攤鋪前混合料溫度不宜低于165℃,攤鋪的行進(jìn)速度應(yīng)根據(jù)來(lái)料情況進(jìn)行控制,基本保持勻速前進(jìn),不得中途變速,盡量減少停頓。根據(jù)太舊路的特點(diǎn),速度以1.5～2 m/min為宜(一般要求不超過(guò)3m/min)。攤鋪的過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查虛鋪厚度和橫坡,以便隨時(shí)控制路面的程,及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

3.5 碾壓

路面的壓實(shí)一般分為三個(gè)階段,即初壓、復(fù)壓和終壓。碾壓一般按照緊跟、慢壓、高頻、低幅的原則進(jìn)行,壓路機(jī)應(yīng)緊跟在攤鋪機(jī)后面碾壓,在終壓溫度120℃前消除全部軌跡,達(dá)到要求的壓實(shí)度后立即停止碾壓,以免過(guò)碾。特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料的碾壓也和其它改性瀝青一樣須在高溫下及時(shí)碾壓,但比聚合物改性瀝青稍容易些。根據(jù)施工要求和現(xiàn)場(chǎng)的碾壓設(shè)備,確定施工碾壓機(jī)械組合和碾壓工藝。

在太舊路的實(shí)際施工過(guò)程中,在終壓完成一定間隔后采用了輪胎壓路機(jī)碾壓一遍的做法,目的是將瀝青層表面的空隙擠密,防止水對(duì)路面的損害。另外在碾壓時(shí)為了避免壓路機(jī)粘輪,在碾壓輪上涂刷柴油:水=1:3的混合液或利用壓路機(jī)灑水裝置向碾壓輪灑水。

3.6 接縫處理

在一般的施工中應(yīng)盡量減少接縫的產(chǎn)生,特別是冷接縫,但維修工程都不可避免地要面對(duì)冷接縫,一般的處理方式無(wú)非是切割——清洗表面——涂刷粘層油,這種傳統(tǒng)的做法已經(jīng)實(shí)踐了很多年,但效果大多不理想,接縫處往往成為滲水的通道,形成破處越破的馬太效應(yīng)。

為了保證接縫粘結(jié)密實(shí),太舊高速公路瀝青混凝土路面維修工程在接縫處采用了瀝青馬蹄脂雙面貼,這種膠貼在常溫下呈固體帶狀物,溫度升高后發(fā)生流變。在混合料攤鋪前,首先用鋼絲刷清理接縫表面的礦物雜質(zhì)以及干燥松散顆粒,然后噴灑或涂刷粘層油、粘貼瀝青馬蹄脂雙面貼。一般情況下,當(dāng)膠貼與熱混合料接觸后,膠貼便開(kāi)始受熱融化發(fā)生流變,與混合料形成一體。為了使新舊路面粘結(jié)更緊密,太舊路在使用膠貼時(shí)先使用噴燈對(duì)膠貼進(jìn)行了預(yù)熱融,這樣能使鋪筑完成的新路面和舊路面接茬緊密,防止自然水從接縫處滲入對(duì)路面造成損害。

3.7 檢測(cè)

對(duì)于碾壓完成的瀝青混凝土路面應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行常規(guī)的檢測(cè),如厚度、平整度、壓實(shí)度、橫坡、滲水系數(shù)等,對(duì)瀝青混合料應(yīng)該進(jìn)行馬歇爾、抽提、動(dòng)穩(wěn)定度等試驗(yàn)。

3.8 養(yǎng)護(hù)

特立尼達(dá)湖改性瀝青混凝土面層施工完畢后,自然冷卻養(yǎng)生,直到路面內(nèi)部溫度降低至60℃(路表溫度50℃)以下,方可開(kāi)放交通。

4、結(jié)論

通過(guò)對(duì)太舊高速公路路面維修工程特立尼達(dá)湖改性瀝青的應(yīng)用研究和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)可知:加入特立尼達(dá)湖天然瀝青后,改性瀝青的高溫性能、耐老化性能明顯改善,瀝青混合料高溫性能、水穩(wěn)定性能改善效果明顯,施工適應(yīng)性強(qiáng),再生利用可靠,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在以后的使用實(shí)踐中,仍需進(jìn)一步規(guī)范特立尼達(dá)湖改性瀝青的使用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),繼續(xù)深入研究特立尼達(dá)湖改性瀝青混合料的使用性能,加強(qiáng)施工組織管理,嚴(yán)格控制施工質(zhì)量,確保特立尼達(dá)湖改性瀝青能夠大面積推廣與應(yīng)用。

作者簡(jiǎn)介:

馬麗霞:(1963-),女,工程師,2008年畢業(yè)于北京交通大學(xué),大學(xué)本科,現(xiàn)就職于山西省交通基本建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站。

樊慧平:(1977-),男,工程師,2001年畢業(yè)于太原理工大學(xué),大學(xué)本科,現(xiàn)就職于山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院。