IBIND瀝青混合料路面在省道中的應用研究*

周　暉　鄭文俊　李士友　馬志雪

(浙江省衢州市交通工程質量安全監督站　衢州　324000)

IBIND瀝青混合料路面在省道中的應用研究*

周暉鄭文俊李士友馬志雪

(浙江省衢州市交通工程質量安全監督站衢州324000)

摘要為評價IBIND瀝青混合料路面在地方干線公路中的應用效果，依托浙江省S222龍麗線龍游段路面大中修工程，對IBIND瀝青混合料進行了瀝青路面上面層的工程應用。在確定IBIND瀝青混合料AC-13配合比設計的基礎上，分析了IBIND瀝青混合料的物理力學性質，并對試驗路進行了現場混合料和鉆心取樣，路用性能、平整度檢測等，驗證了IBIND瀝青混合料在省道路面中應用的可行性。

關鍵詞瀝青路面省道IBIND應用研究

近年來，浙江省公路建設規模迅速發展，但隨著超載、重載作用，加之浙江高溫多雨環境的影響，瀝青路面出現大量的早期病害，而有機改性活性礦物(IBIND)改性瀝青混合料是緩解瀝青路面早期病害的重要途徑之一。IBIND最早由以色列DSI公司開發并進行初步探索應用[1-2]，在以色列、歐洲、愛爾蘭、澳大利亞、中國等多個國家的路面工程中應用。呂委等人[3]研究了摻加IBIND的SMA改性瀝青混合料的路用性能；江蘇交通科學研究院在長江大道輔道和市政瀝青路面進行過應用[4]。

目前有機改性活性礦物瀝青混合料路面應用研究剛剛起步，僅處于室內微觀試驗改性分析的探索階段[5-8]，在省道上未見應用和性能研究報道。本文以浙江省S222線龍麗線龍游段路面大中修改造工程為依托，對IBIND瀝青混合料進行各項指標的設計和性能檢測，以改善瀝青混合料的使用性能，緩解瀝青路面的早期病害，延長路面的使用壽命。

1原材料

1.1　瀝青

采用AH-70瀝青，經檢測合格進場后儲入瀝青罐以備用，其性能檢測結果見表1。

表1　現場瀝青3大指標試驗結果

1.2　集料和礦粉

集料和礦粉質量直接關系到混合料生產的穩定性，也直接影響著路面攤鋪、碾壓效果，同時對級配控制起著至關重要的作用。通過對進場的集料分開堆放以防混倉，礦粉采用礦粉罐車直接將礦粉打入拌和樓礦粉罐，以備生產時使用，表2和表3給出了集料性質和密度參數。

表2　集料性質試驗結果匯總表　%

表3　集料密度試驗

1.3　IBIND外摻劑

IBIND是一種硅藻土活性礦物，粒徑約40 μm，可用于瀝青混合料中代替部分粘結劑，通過進行表面有機活化改性，使其在瀝青中可以形成特有的環扣型結構，提高瀝青性能。IBIND緩慢添加到加熱165~170 ℃的瀝青中，同時邊加入邊攪拌，以防止IBIND顆粒結團，5～10 min后放入烘箱保溫，30 min后繼續攪拌5～10 min,以使IBIND與瀝青充分混融；然后將IBIND瀝青保溫用于拌和瀝青混合料，見圖1。

圖1　IBIND添加瀝青及攪拌狀況

基于瀝青混合料性能及其經濟性考慮，選擇IBIND添加劑的用量為瀝青用量(質量比)的10%。

2礦料配合比、外摻劑摻量確定

2.1　礦料配合比設計

根據《瀝青路面施工技術規范》中AC-13級配對應的上限、下限級配范圍，分別選擇1,2,3號3條級配曲線作為調試級配，擬選AC-13型3種調試級配具體的通過率見表4。

表4　擬選AC-13型3種調試級配的通過率

由表4可見，項目所選擇的3種試驗用級配在我國現有瀝青路面建設工程中廣泛應用，涵蓋面廣，具有一定的代表性。比較通過率發現，所選的3種級配中所含細料多少順序依次為：1號中值所含細料最多，2號次之，3號最少。參照浙江地區AC-13設計經驗，油石比取4.8%，經測試，3種級配下馬歇爾試件的各項物理指標結果見表5，從表中可以看出，1號和3號級配的VV和VFA指標達不到技術要求。

表5　AC-13 3種調試級配馬歇爾試件指標(油石比4.8%)

結合浙江地區高溫多雨的氣候特點和以往的設計經驗，擬選擇AC-13中的2號級配作為IBind瀝青混合料的配合比設計的目標級配。圖2示出了AC-13型2號級配曲線與AC-13級配上下限及中值曲線的對比圖。

圖2　AC-13型級配上限、下限、中值

2.2　IBIND外摻劑摻量確定

通過IBIND產品說明及前期試驗分析，確定IBIND添加劑摻量為瀝青用量的10%，拌和樓每盤拌制瀝青混合料3 t，計算得每盤料中外摻劑添加量為13.5 kg。鋪筑前先將大袋裝外摻劑全部分裝成21 kg小袋，以便在鋪筑當天通過人工方式添加。

3試驗路檢測與性能分析

3.1　混合料性能

(1)標準馬歇爾試驗。試驗當天代表性抽取運料車的混合料進行室內馬歇爾試驗，結果見表6。

表6　鋪筑段與對比段標準馬歇爾試驗結果

由表6可見，與對比段相比，IBIND混合料的穩定度值較大，但流值卻表現出非常接近。說明外摻劑IBIND能明顯提高瀝青混合料的馬歇爾穩定值，并不影響混合料的流值。

(2)浸水馬歇爾試驗。對料車中抽取試樣分別按2種溫度成型的馬歇爾試件浸水后測試，結果見表7。

表7　鋪筑路當天與前期室內試驗

鋪筑路當天成型馬歇爾試件的穩定度特性與前期室內試驗結果是相合的，即160 ℃成型的馬歇爾比165 ℃成型的馬歇爾穩定度值要大；165 ℃成型的馬歇爾比160 ℃成型的馬歇爾殘留穩定度值要大。

3.2　路性能分析

(1)路面心樣檢測。本次試驗路采用隨機抽檢的方式鉆取8個心樣，表8給出了試驗路心樣物理指標與壓實度的測試結果。

由表8可見，IBIND鋪筑路段的壓實度整體滿足規范要求，且比對比路段瀝青路面壓實度略微大。這說明IBIND在施工中表現出的粘性大及碾壓中出現的輕微推移，并沒有給鋪筑段的整體壓實度帶來負面影響，同時也說明IBIND在今后的施工中采用本次試驗段中的碾壓方式及組合是合理可行的。

表8　S222省道IBIND試驗路心樣測試結果

(2)平整度檢測。試驗段采用全自動平整度儀進行測試，結果見表9。

表9　平整度檢測結果

由表9可以看出，試驗路段與對比段平整度均滿足要求；鋪筑段的平整度值比較均勻，說明現場攤鋪厚度及碾壓遍數基本一致。

4結語

(1)從對原材料的基本測試、IBIND瀝青混合料室內外試驗及試驗路鋪筑及檢測看，IBIND瀝青混合料中，除了添加有機改性活性礦物IBIND添加劑外，原材料的各項技術指標均滿足《公路瀝青路面施工技術規范》(JTJ F40-2004)中對密級配瀝青混合料原材料的基本規定。

(2)通過室內試驗和試驗路驗證，IBIND瀝青混合料添加劑的最佳摻量為瀝青用量總質量的10%，并且與普通瀝青混凝土相比，IBIND添加劑因采用人工投入外摻劑方式，從其添加時間、劑量、混合攪拌均勻性等方面來看，IBIND對混合料的性能有顯著影響。

(3)選取公稱最大粒徑為13 mm的礦料級配進行有機改性活性礦物瀝青混合料試驗，工程施工時，應因地制宜、結合實際情況選擇合適的級配，并進行配合比設計驗證。

(4)IBIND在S222線試驗路的瀝青混合料試驗結果表明，其物理力學性質、鉆心強度、路用性能、平整度和壓實度等指標均能滿足規范要求，驗證了IBIND瀝青混合料在省道路面中應用的可行性。

參考文獻

[1]SOUSA J B，VOROBIEV A，ROWE G M，et al. Reacted and activated rubber-An elastomericasphalt extender[C].Transportation Research Board of the National Academies,TRB 92rd Annual Meeting Washington,D.C.,2013:1-20.

[2]SOUSA J B. Research report of AC-13 asphalt mixture with IBIND additives[R].JSTRI Co.，Ltd., 2011.

[3]呂委，胡興國.摻加IBIND的SMA改性瀝青混合料的路用性能研究[J].公路交通科技:應用技術版，2012(1)：86-90.

[4]江蘇省交通科學研究院股份有限公司.IBIND瀝青混合料試驗報告[R].南京：江蘇省交通科學研究院股份有限公司,2011.

[5]戈明亮，賈德民.有機季鏻鹽插層改性黏土誘發聚丙烯γ晶[J].高分子學報，2010(10)：1199-1203.

[6]楊耀輝，張裕書，劉淑君.季銨鹽類表面活性劑在礦物浮選中應用[J].礦產保護與利用，2011(5)：108-112.

[7]劉愛華，李愛芳，吳春穎，等.有機改性活性礦物的微觀結構分析[J].現代交通技術，2013(5)：8-10.

[8]陳震宇.ZIFLER巖瀝青改性瀝青混合料的性能研究[J].交通科技，2011(S2)：7-10.

收稿日期：2015-10-09

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.037

*浙江省交通運輸廳科技項目(2012H67)資助