改善瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的措施

劉佳文

(佳木斯市路橋有限公司)

1 影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的主要因素

影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的主要因素有:瀝青路面結(jié)構(gòu)和瀝青混凝土本身的內(nèi)在因素(簡(jiǎn)稱內(nèi)因)，以及氣候、交通量和交通組成等外界因素(簡(jiǎn)稱外因)。

1.1 材料

瀝青混合料由瀝青、集料和礦粉混合組成，顯然，這些材料的物理力學(xué)特性將程度不同地影響到瀝青混合料的各種路用性能。一般來(lái)說(shuō)選擇優(yōu)質(zhì)的材料，采用合適的瀝青用量，進(jìn)行適當(dāng)?shù)募?jí)配設(shè)計(jì)，能顯著地提高瀝青混合料的抗車轍能力。

(1)瀝青對(duì)瀝青混合料的抗車轍能力有極為明顯的影響，一是瀝青標(biāo)號(hào)直接影響高溫穩(wěn)定性，瀝青的高溫粘度越大、勁度越高與石料的粘附性越好，抗高溫變形能力越強(qiáng);二是瀝青用量，過(guò)多的瀝青用量將在瀝青混合料中形成游離的自由瀝青，在高溫條件下，這部分瀝青將在荷載作用下發(fā)生明顯的流動(dòng)變形，從而導(dǎo)致混合料的永久塑性變形。我國(guó)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，在夏季高溫炎熱的地區(qū)，在配合比設(shè)計(jì)得出的最佳用量OAC基礎(chǔ)上，減少0.3%之后的瀝青用量作為設(shè)計(jì)瀝青用量往往是適宜的。

(2)集料所具有的特性對(duì)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響尤其顯著。通常情況下，破碎、堅(jiān)硬、紋理粗糙、多棱角、顆粒接近立方體的集料，相應(yīng)的瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性就比較好。在集料組成中，破碎的細(xì)集料比破碎的粗集料對(duì)高溫穩(wěn)定性更有利。

1.2 氣候

氣候條件主要包括氣溫、日照、熱流、輻射、風(fēng)、雨等，除了濕度以外，其他問(wèn)題都可以反映在溫度上，黑褐色的瀝青混合料具有較強(qiáng)的吸熱能力，使整個(gè)路面構(gòu)成了一個(gè)巨大的溫度場(chǎng)，由于熱量的大量積聚，很難從瀝青路面中散出，在外部荷載作用下容易產(chǎn)生流動(dòng)變形，從而形成車轍。相反，路面在潮濕狀態(tài)下，瀝青混合料的水敏感性增大，使得高溫穩(wěn)定性降低。

1.3 荷載

交通條件對(duì)瀝青路面高溫性能的影響可以歸結(jié)為荷載、輪胎氣壓、行車速度、車流渠化等。荷載對(duì)路面高溫穩(wěn)定性的影響是不言而喻的，特別是重載車、超載車對(duì)瀝青路面的變形起到了推波助瀾的作用。

2 改善瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的措施

2.1 材料

(1)集料。對(duì)于高等級(jí)公路和一些重要路段，應(yīng)首選高質(zhì)量的集料，特別是表面兩層瀝青混合料應(yīng)采用堅(jiān)硬、安定、表面粗糙、破碎、顆粒接近立方體的集料。

細(xì)集料在有可能的情況下，應(yīng)充分考慮采用破碎的人工砂，盡可能避免采用天然砂，不能避免也盡量減少其用量。對(duì)于石屑的使用應(yīng)仔細(xì)的選擇，因?yàn)槭纪鞘现械能浫醪糠郑裔樒瑺铑w粒極多，在施工和碾壓過(guò)程中很容易粉碎，產(chǎn)生“細(xì)粒化”現(xiàn)象。所以，石屑的質(zhì)量首先是看巖石本身是否堅(jiān)硬，與瀝青的粘附性好不好;二是看開(kāi)采時(shí)覆蓋層及夾層是否清理干凈，石屑中的含泥量大不大。好的石屑可以代替天然砂使用的，這對(duì)于提高混合料的高溫穩(wěn)定性有好處。填料應(yīng)采用石灰?guī)r或巖漿中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉。

(2)瀝青結(jié)合料。就瀝青對(duì)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能的影響來(lái)說(shuō)，瀝青含量的影響可能比瀝青本身特性的影響更重要，對(duì)于細(xì)粒式或中粒式密級(jí)配瀝青混合料，適當(dāng)減少瀝青用量有利于抗車轍，因此，在用馬歇爾法進(jìn)行混合料設(shè)計(jì)時(shí)，在考慮高溫性能時(shí)，瀝青用量應(yīng)選擇最佳瀝青用量范圍靠下限之處。但對(duì)于粗粒式或開(kāi)級(jí)配瀝青混合料，在考慮抗車轍時(shí)應(yīng)綜合考慮級(jí)配、集料對(duì)瀝青的吸收性、集料與瀝青間的粘結(jié)力、混合料的空隙率等，不能簡(jiǎn)單地采用減少瀝青用量來(lái)改善抗車轍性能。必要時(shí)可考慮在瀝青中摻加改性劑來(lái)提高其抗車轍的能力。

2.2 設(shè)計(jì)

(1)級(jí)配。較粗的級(jí)配有較好的抗車轍能力，但不容易控制，而且級(jí)配過(guò)粗反而影響其高溫穩(wěn)定性，相比之下，密級(jí)配的瀝青混合料抗車轍能力較開(kāi)級(jí)配混合料穩(wěn)定。規(guī)范規(guī)定，最大粒徑13 mm及16 mm的適合于鋪筑表面層，20 mm及25 mm的適合于鋪筑瀝青路面中面層和下面層。另外，適當(dāng)提高混合料中粗集料的用量(不一定是最粗部分)，對(duì)改善瀝青混合料的高溫性能有利。

(2)混合料。在進(jìn)行混合料的設(shè)計(jì)時(shí)，可有意識(shí)地按較多的重載車輛、較大的軸載、較高的輪胎氣壓進(jìn)行瀝青混合料的設(shè)計(jì)，同時(shí)，應(yīng)控制混合料中礦粉的含量，一般來(lái)說(shuō)，礦粉與瀝青之比不宜大于1∶2。

瀝青混合料的設(shè)計(jì)空隙率是一個(gè)非常重要又一直有爭(zhēng)議的指標(biāo)。在現(xiàn)階段，瀝青混合料的設(shè)計(jì)空隙率在3%～5%范圍內(nèi)是適宜的，它既照顧了高溫性能又考慮了水穩(wěn)性，有較好的耐久性。

通常認(rèn)為，瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)是一種具有優(yōu)良高溫穩(wěn)定性能的混合料，但其設(shè)計(jì)和施工均有特殊要求。

2.3 施工

瀝青路面施工應(yīng)針對(duì)不同的混合料采用不同的施工方法，除了把住材料的質(zhì)量關(guān)以外，最重要的還有兩點(diǎn):一是施工溫度，包括拌和、攤鋪、壓實(shí)溫度，都必須嚴(yán)格控制;二是壓實(shí)，這是瀝青路面施工的最后工序，也是最重要的工序，好的混合料設(shè)計(jì)只有通過(guò)充分的壓實(shí)才能獲得優(yōu)良的性能，適當(dāng)?shù)哪雺翰拍塬@得最滿意的效果。此外，加強(qiáng)施工中的質(zhì)量檢驗(yàn)也是很重要的。

［1］嚴(yán)家及.道路建筑材料［M］.北京:人民交通出版社，1998.

［2］沙慶林.高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象及預(yù)防［M］.北京:人民交通出版社，2000.

［3］公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 032-94)［S］.