高模量瀝青混合料在瀝青路面養護中應用研究

褚 超 敏

(寧波交通工程建設集團有限公司，浙江 寧波 315042)

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高模量瀝青混合料在瀝青路面養護中應用研究

褚 超 敏

(寧波交通工程建設集團有限公司，浙江 寧波 315042)

采用高模量瀝青混合料(EME-14)進行配合比設計，并通過多列士試驗、高低溫性能試驗、模量性能試驗等，對高模量瀝青混合料進行了性能評估，經現場壓實度檢測、抗滑性能觀測及車轍、外觀、接縫觀測表明，高模量瀝青混合料EME-14滿足瀝青路面養護要求，值得推廣應用。

瀝青混合料，模量試驗，壓實度，瀝青路面

目前，車轍和反射裂縫是公路瀝青路面亟待解決的重點病害，公路預防性養護技術的發展經歷了不同的階段，早期主要采用稀漿封層和薄層罩面等，隨著養護材料、技術、工藝的不斷發展，就地熱再生、就地冷再生、高模量EME和橡膠瀝青罩面技術等各種新型預防性養護技術逐漸在公路瀝青路面養護中推廣應用[1-3]。本文主要選取試驗段進行室內試驗和現場驗證對高模量瀝青在瀝青路面養護中的應用效果進行全面評價，主要包括材料設計、性能評估、實施效果評估和經濟性。

1 試驗方案

國內外對于高模量瀝青混合料進行了大量研究，用以提高瀝青路面的抗車轍性能，開發了可以一層攤鋪12 cm～14 cm的交叉口病害快速處治環保型耐久高模量瀝青混合料(EME-14)。本文在楊句線和天揚線交叉口車轍處治工程中采用高模量瀝青混合料評估其工程適用性。本次交叉口改造工程處治中選擇50號瀝青+ZQ-1型添加劑的耐久性抗車轍瀝青混合料，采用12 cm厚的混合料一次攤鋪完成的方式。

1.1 原材料

瀝青相對密度為1.009，勃洛克菲爾德粘度試驗135 ℃為0.537 Pa·s，175 ℃為0.105 Pa·s，拌和溫度控制在160.5 ℃～166.3 ℃之間，壓實溫度在148.5 ℃～153.7 ℃之間。集料、礦粉篩分結果如表1所示。

表1 篩分試驗結果

1.2 配合比設計

參考國內外研究成果，對混合料進行旋轉壓實試驗，確定壓實特性。本次混合料級配采用1號∶2號∶3號∶4號∶礦粉=30∶21∶13∶30.5∶5.5，表2是礦料的合成級配通篩分試驗表。

表2 礦料的篩分試驗結果

通過計算采用油石比為5.7%作為設計瀝青用量，此處瀝青用量為70號瀝青與低標號粉末瀝青合計重量。

2 性能評估

2.1 旋轉壓實性能

根據法國瀝青混合料旋轉壓實技術要求進行旋轉壓實試驗，旋轉壓實設備要求旋轉壓實角度內部角0.82°±0.02°，外部角1°±0.02°。轉速為30 rev/min±0.5 rev/min，豎向壓力0.6 MPa±0.018 MPa，試件直徑150 mm±0.1 mm，試驗結果匯總見表3。

表3 旋轉壓實試驗結果匯總表

根據表3的旋轉壓實結果，結合工程經驗，選擇 5.9%的油石比進行下一步性能檢驗。

2.2 多列士試驗

多列士試驗是法國瀝青混合料抗水損害性能試驗，試驗時取2個試件測毛體積密度，4個試件浸水(第一組)及4個試件(第二組)空氣中保存，測量毛體積密度的試件測完后分配到另兩組中，即每組5個試件。第一組試件浸水后1 h內完成負水飽壓，之后在18 ℃±1 ℃的水中浸泡7 d。第二組試件在溫度為18 ℃±1 ℃，相對濕度 50%±10%空氣中保存7 d。抗水損害性能試驗采用AASHTO T283試驗進行，試驗結果如表4所示。

表4 AASHTO T283試驗結果

2.3 高溫性能試驗

高溫性能試驗采用車轍試驗進行檢驗[4]。試驗條件及操作按規程進行，結果顯示車轍試件的平均動穩定度為12 950次/mm，變異系數為20.4%。該混合料動穩定度過高，不適宜用我國車轍試驗進行該高溫性能評價。

2.4 低溫抗裂性能試驗

按照相關試驗規程對混合料進行低溫抗裂性能試驗，試驗溫度為-10 ℃，結果表明試驗指標滿足規范要求(見表5)。

2.5 模量性能試驗

模量試驗在歐標(EN12697-26)中有7種方法，本文采用ITSM試驗。荷載為如圖1所示的Haversine荷載脈沖波。圖2為模量試驗圖。

表5 低溫抗裂性能試驗結果

試件為φ100 mm×50 mm標準尺寸鉆芯試件，分別進行5.7%,5.9%和6.1%三個油石比的模量試驗，試驗結果如表6所示。

表6 ITSM模量試驗結果

從表6可以看出，混合料油石比對模量的影響較小，施工過程中可以根據具體情況進行油石比的調整。

2.6 設計結果

綜上所述，設計的耐久性高模量EME-14型瀝青混合料旋轉壓實試驗、多列士試驗(水損害試驗)、車轍試驗、ITSM模量試驗都滿足相關技術要求。設計結果配合比為1號∶2號∶3號∶4號∶礦粉=30∶21∶13∶30.5∶5.5，ZQ-1型抗車轍添加劑添加量(與集料質量比)為0.65%，油石比為5.9%。

2.7 水穩定性試驗

根據確定的油石比和級配進行凍融劈裂試驗，結果表明EME-14的凍融劈裂強度比平均值為87.9%，滿足混合料水穩定性的相關技術要求。

2.8 設計結論

采用現場所送石料對耐久性高模量瀝青混合料EME-14進行目標配合比設計，得出配合比設計結果為1號∶2號∶3號∶4號∶礦粉=30∶21∶13∶30.5∶5.5，其中添加劑含量0.65%，油石比5.9%。

對設計的耐久性高模量瀝青混合料進行相關試驗驗證，結果表明該混合料的抗水損害性能、壓實性能、高溫穩定及低溫抗裂性能均滿足規范要求，配合比可用于生產配合比的調試。

根據ITSM模量試驗采用生產配合比的原材料，用旋轉壓實設備成型的模量試件，具有較高的模量試驗結果，可以用于施工。

2.9 對比試驗

為了進一步評價高模量瀝青混合料的性能，進行EME-14混合料與AC-20C混合料性能對比試驗，結果如表7所示，從試驗結果可知，EME-14混合料具有較好的高低溫性以及水穩定性。

3 工程應用評價

表7 對比試驗結果

3.1 壓實度

通過對天揚線和揚瓜線進行取芯，測試空隙率和混合料上、下部混合料壓實度之比，如表8所示。

表8 現場測試壓實度

從表8可以看出混合料的壓實基本滿足要求。由于在交叉口改造工程當中，在用12 cm厚的混合料一次攤鋪完成，分別對混合料沿厚度的上下兩個部位測定混合料壓實度，可看出上部混合料的壓實度相對下部較小，說明下部混合料壓實可以滿足要求[5]。

3.2 抗滑性能

表面抗滑性能采用擺式摩擦儀進行檢測，檢測結果擺值(BPN)均大于42，表明：該材料抗滑能力滿足技術要求，開放交通后較施工前有一定的提高，但基本變化不大。

3.3 車轍

對連續幾次車轍檢測結果進行了匯總，結果如表9所示。

表9 車轍深度跟蹤觀測結果

對試驗段進行了跟蹤觀測，結果表明經過一年的通車運營后路況性能表現良好，最大車轍為4.2 mm，表現出良好的抗車轍性能。至通車兩年半后，車轍深度最大在14 mm。現場車轍見圖3。

綜上所述，經過兩年半的通車運營后，試驗路段外觀良好，路表車轍較小，沒有產生松散類病害，各個段落也未出現低溫裂縫和反射裂縫，接縫較為齊整，抗滑性能良好，整體表現出較為理想的工程效果。

3.4 外觀及接縫

根據調查結果，在通車23個月后該試驗段仍然表現出較好的外觀，表面均勻無松散類病害，各個段落未見有低溫裂縫和反射裂縫。對試驗段進行定期觀測，結果表明在經歷了兩個高溫季節兩個低溫季節后，仍然表現出較好的外觀，表面均勻無松散類病害，也未見有低溫裂縫和反射裂縫。外觀情況如圖4所示。

由于在銑刨過程中，不可避免會產生縱、橫向接縫，從調查結果來看，通車兩年后縱、橫向接縫仍較齊，未見開裂(如圖5，圖6所示)。

4 結語

1)對高模量EME-14瀝青混合料進行抗水性能試驗，TSR達到88.1%，滿足大于80%的技術要求。2)對高模量EME-14瀝青混合料車轍試驗結果顯示動穩定度過高，不適宜用我國車轍試驗進行高溫性能評價。3)低溫性能試驗及模量性能試驗表明高模量瀝青混合料相關性能均滿足技術要求。4)通過EME-14混合料與AC-20C混合料性能進行對比試驗，EME-14混合料具有較好的高低溫性以及水穩定性。5)將高模量瀝青混合料應用于工程實際，并對壓實度、抗滑性能、車轍、外觀及接縫進行長期監測，適用效果良好。6)通過室內試驗、對比驗證與現場應用，高模量瀝青混合料具有良好的使用性能，為實施瀝青公路路面預防性養護提供良好基礎，具備推廣應用條件。

[1] 孫 薇.預防性公路養護——公路養護未來的發展趨勢[J].公路施工技術資訊，2009(7)：83-84.

[2] 趙 軍，李 捷.滬寧高速公路瀝青路面預防性養護技術[J].現代交通技術，2009(22)：86-88.

[3] JTJ 073.2—2001，公路瀝青路面養護技術規范[S].

[4] JTJ 052—2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].

[5] JTG F80/1—2004，公路工程質量檢驗評定標準：土建工程[S].

The application research of high modulus asphalt mixture in asphalt pavement maintenance

Chu Chaomin

(NingboTrafficEngineeringConstructionGroupLimitedCompany,Ningbo315042,China)

Using the high modulus asphalt mixture (EME-14) made mixture ratio design, and through the multiple columns and test, high temperature performance test and modulus performance test etc., made performance evaluation to high modulus asphalt mixture, through the field compaction test, anti-sliding performance observation and rut, appearance, joint observations showed that high modulus asphalt mixture EME-14 satisfied the requirement of asphalt pavement maintenance, worthy of popularization and application.

asphalt mixture, modulus test, compaction degree, asphalt pavement

1009-6825(2016)20-0138-03

2016-05-07

褚超敏(1985- )，男，工程師

U416.217

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