AR-SMA13 橡膠瀝青混合料在養護工程中的應用

【摘 要】隨著早期建成的省道公路的使用年限增長，較多工程項目即已進入大修階段。333省道郵儀段大中修工程采用了AR-SMA13混合料進行罩面，罩面工程中優化配合比設計，通過加強對橡膠瀝青AR-SMA13路面施工質量控制， AR-SMA13 路面表現出良好的路面使用性能，為其它類似工程項目的養護方案提供了借鑒意義。

【關鍵詞】AR-SMA13；橡膠瀝青混合料；大中修工程；路面使用性能

1 概述

333省道郵儀段在2003年由高郵市交通局組織實施了楊莊河橋至儀征段改造工程，形成了目前的道路形式。項目改造后路面由于交通量日益增長，運輸沙石料的重載車輛增多，對S333郵儀線路段路面產生了嚴重破壞，道路服務水平呈逐年下降趨勢。為恢復路面使用性能，2011 年 8 月至11 月期間對K151+164-K151+646病害處理后進行了整體橡膠瀝青 AR-SMA13混合料罩面。該項目與揚州大學進行瀝青面層科研項目研究。項目實施以來，路面狀況良好，為今后的公路路面養護大中修改造提供了借鑒意義。

2 AR-SMA13 混合料配合比設計

2.1 原材料選擇

333省道郵儀段AR-SMA13集料采用鎮江矛迪玄武巖，各種集料、礦粉的密度試驗及篩分結果見表1。

2.715

橡膠瀝青采用 70 號 A 級道路石油瀝青和 40 目大車輪胎膠粉摻配維他連接劑（TOR）制備，橡膠粉是瀝青質量的18%，維他連接劑是橡膠粉質量的4.5%，橡膠瀝青主要性能指標檢測結果如下表 2。

2.2 礦料配合比計算

由于橡膠瀝青是橡膠粉摻入到瀝青中以后制成的橡膠粉與瀝青的共混物，它不同于一般的改性瀝青，按照現行規范中SMA-13的標準級配的要求，先確定橡膠瀝青SMA-13的三種級配(級配A、級配B和級配C)，4.75mm篩孔通過率分別為28.8％、26.2％、24.2％，三種級配組成見表3，然后分別測定三種級配的VCADRC（表4）。

根據集料的合成毛體積相對密度，本次配合比初試油石比按6.0%控制，由于橡膠瀝青的高溫粘度很高采用雙面75次擊實成型試件。測試結果見表5。

注：最大理論密度采用計算值。

由表4和表5可知，只有級配A同時滿足VCAmix≤VCADRC、VMA≥17和飽和度VFA的要求，本次配比選取級配A為設計級配。

2.3 馬歇爾穩定度試驗

按級配A稱取礦料，采用3種油石比，雙面各擊實75次成型馬歇爾試件，然后將成型的試件進行馬歇爾穩定度試驗，試驗結果列于表6。

2.4 設計油石比的確定

根據SMA路面設計要求，當使用瀝青混合料毛體積密度時，空隙率應控制在3-4.5%。本次油石比為6.1%時空隙率為4.3%且其它指標（VMA、VCA、穩定度、飽和度等）均滿足設計要求取6.1%為設計油石比。

3 AR-SMA 瀝青混合料性能分析

AR-SMA混合料的路用性能與現行規范中規定的 SMA路用性能是一致的，路用性能主要包括高溫抗車轍能力、低溫抗裂能力、水穩定性、抗飛散性、抗析漏性。

3.1 動穩定度試驗

瀝青混合料在高溫條件下，車輪荷載的作用極易造成瀝青路面的永久變形，從而影響行車安全、舒適性和路面壽命。因此，在高溫時瀝青路面應具有足夠的強度及抗變形能力。 根據《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）的要求，我們采用車轍試驗得出的動穩定度來評價改性瀝青混合料的高溫穩定性。

3.2 低溫抗裂性檢驗

國內外用于評價瀝青混合料低溫抗裂性能的試驗方法多種多樣，包括間接拉伸試驗、等速拉伸的直接拉伸試驗、拉伸蠕變、簡支梁彎曲試驗、約束梁的三點彎曲試驗、C*線積分試驗、溫度膨脹系數。國內主要是采用-10℃低溫小梁彎曲試驗對混合料低溫性能進行評估。

3.3 瀝青混合料抗水害試驗

為了檢驗瀝青混合料的抗水損害性能，分別進行了設計油石比下的瀝青混合料的浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，試驗結果見表9、表10。

浸水馬歇爾試驗

凍融劈裂試驗：

3.4 肯特堡飛散試驗

對瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA因為表面構造深度較大，粗集料外露多，孔隙中經常充滿了水，在交通荷載的反復作用下，由于集料與瀝青的粘結力不足而引起集料的脫落、飛散、并形成坑槽。為了防止這種破壞，在配合比設計時，輔以飛散試驗進行檢驗。為了適應不同的環境要求肯塔堡飛散試驗可以在高溫、常溫和低溫下進行。本研究中僅采用了常溫飛散試驗。

3.5 謝倫堡析漏試驗（燒杯法）

謝倫堡瀝青析漏試驗是德國為瀝青瑪跨脂碎石瀝青混合料(SMA)的配合比設計而制定的方法。它是為了確定瀝青混合料有無多余的自由瀝青或瀝青瑪蹄脂而進行的試驗。

4 主要結論

本文結合333省道郵儀段中修工程，對橡膠瀝青AR-SMA13進行了配合比設計，提出了更適合廢輪胎橡膠粉改性瀝青的SMA級配范圍；基于選定的級配，對橡膠瀝青AR-SMA進行高溫、低溫、水穩定性以及施工性能等路用性能進行了評價，得到如下主要研究結論：

4.1 AR-SMA橡膠瀝青混合料是一種典型的環保型技術，應用于路面工程，既可以提高路面使用性能，又能夠節約資源、保護環境，具有廣闊的應用前景。

4.2 對AR-SMA13橡膠瀝青混合料的路用性能評價發現，高溫、低溫、水穩定性、抗飛散性、抗析漏性等并無明顯差異，各性能指標均滿足并遠超規范的限值要求，說明其路用性能優異。

4.3 考慮到橡膠瀝青的高溫粘度很高采用雙面75次擊實成型試件，以加大壓實功。在AR-SMA13實際鋪筑時，必須采用高效的壓實機械，加強碾壓、加強密實度控制，確保滿足要求的壓實度。

參考文獻

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