談如何提高城市瀝青路面的動穩定度

李 峰

(太原市政建設集團有限公司，山西 太原 030024)

隨著近年城市建設的大力發展，太原市的交通網路也得到了大幅的擴張。環路、快速路成了城市發展的標配，而這些路面上的車流很大，車流很密集，時間也很集中，行車的方向也是同一個方向，車輪碾壓路面也基本是一個地方。因此很容易造成路面上的車轍現象，還有太原市的夏季溫度有35 ℃～40 ℃，路表溫度更高，環路上又缺乏樹蔭的降溫保護，這些都是路面抗車轍的不利因素。針對太原市的特殊情況，本文著重從瀝青原材選擇、集料的選擇、合成級配范圍的選擇、密集配瀝青混合料高溫性能的試驗結果等幾個方面闡述，通過實際試驗數據的采集、比較、分析，找到改善密集配瀝青混合料馬氏穩定度和60 ℃動穩定度等高溫指標的最佳方案，滿足太原市快速路、環路等高等級、重載交通的路面要求。

1 瀝青原材、集料的選擇與級配范圍的確定

1.1 瀝青原材的選擇

從瀝青混合料的實際組成來看，對其穩定度和60 ℃動穩定度，影響最大的原因是瀝青原材的高溫性能即瀝青的軟化點高低，因為溫度升高后瀝青對集料的粘結作用大幅降低，瀝青混合料也變軟，受到車輪的碾壓作用更容易形成車轍。

試驗數據表明，一般普通道路石油瀝青(90號)的軟化點在45 ℃～47 ℃之間，聚合物改性瀝青的軟化點在60 ℃～70 ℃之間，而高彈性改性瀝青的軟化點達到85 ℃以上，由于瀝青混合料馬氏穩定度和動穩定度車轍試驗時，需要將混合料恒溫處理的溫度是60 ℃，因此高彈改性瀝青在提高混合料高溫性能方面具有很大優勢。此外高彈性改性瀝青的彈性恢復作用，也能加強路面混合料的彈性恢復功能，可以降低路面的車轍變形。

1.2 集料選擇

瀝青混合料用集料一般選擇堿性石料、最好用碎石，要求堅固性要好，石料壓碎值要小，破碎面要多，石子成正立方形，集料間的摩擦系數要大，最好選擇輝綠巖，因為輝綠巖比石灰巖要硬，耐磨，集料的摩擦系數大，實際試驗數據，輝綠巖的壓碎值一般為10%～14%，而石灰巖的壓碎值一般為21%～23%，另外輝綠巖的潔凈度也要遠好于石灰巖，石灰巖的含泥量大，會大大降低瀝青對集料的粘附力，從而降低瀝青對集料的粘結作用，降低瀝青混合料的穩定度指標。此處選擇這兩種不同集料拌和瀝青混合料，來進行試驗比較。

一種類型集料選擇太原近郊的石灰巖集料，產地為鎮城，規格為10 mm～15 mm,5 mm～10 mm,3 mm～5 mm,0 mm～5 mm，礦粉產地為柏板。另一種類型集料選擇太原附近交城的輝綠巖防滑料，產地為交城，規格為10 mm～15 mm,5 mm～10 mm,3 mm～5 mm,0 mm～5 mm，礦粉產地為柏板。各種粒徑的篩分結果做到基本一致，避免可比性的降低。

集料篩分試驗如表1，表2所示。

表1 石灰巖集料、柏板礦粉篩分結果 %

表2 輝綠巖集料、柏板礦粉篩分結果 %

1.3 合成級配選擇

各種集料的合成級配范圍選擇DB14/T 160—2015山西省地方標準公路改性瀝青路面施工技術規范中AC-13的級配范圍要求，由于此級配范圍上下限比較窄，控制比較嚴格，可以避免施工中實際合成曲線波動大，從而影響混合料的各項性能。級配范圍見表3。

表3 DB14/T 160—2015中AC-13的級配范圍要求 %

經過計算機合成后AC-13的級配曲線見圖1。

從圖1中可以看出合成級配曲線基本和級配范圍的中值重合，但粗集料(13.2 mm～9.5 mm篩孔)篩分結果靠近上限，細集料(0.3 mm～0.015 mm篩孔)篩分結果靠近下限，曲線呈一個S曲線。這種狀態下，各種集料間的摩擦系數最大，這時候瀝青混合料的性能也能達到最佳。

最終各種集料的比例為:10 mm～15 mm∶5 mm～10 mm∶3 mm～5 mm∶0 mm～5 mm∶礦粉=26∶21∶28∶20∶5(%)。

2 試驗數據的采集、比較、分析

通過AC-13密級配瀝青混合料為例子，以普通石油瀝青(90號)+石灰巖集料瀝青混合料、普通石油瀝青(90號)+輝綠巖集料瀝青混合料和高彈改性瀝青+輝綠巖集料瀝青混合料，三種不同瀝青混合料的高溫性能試驗進行實際數據的對比和分析。

2.1 普通石油瀝青(90號)石灰巖集料瀝青混合料

首先按常規馬歇爾試驗方法進行普通石油瀝青+石灰巖集料瀝青混合料的目標配合比試驗，包括瀝青原材料、集料原材料的檢驗、混合料篩分合成級配的選擇、瀝青混合料高溫性能試驗。各種拌和階段的加熱溫度高低、拌和時間長短、拌和溫度大小等，依據JTG F40—2004，DB14/T 160—2015和JTG E20—2011的相關規程規范要求，進行試驗，具體步驟如下。

瀝青混合料(90號普通石油瀝青石灰巖集料)試驗步驟：

1)將石灰巖礦料溫度加熱到160 ℃～170 ℃。2)將90號普通瀝青溫度加熱到145 ℃～155 ℃。3)打開瀝青混合料拌和機進行預熱。4)將礦料倒入小型拌和試驗機內拌和30 s，使各種集料混合均勻。5)將符合溫度要求的瀝青倒入拌和均勻的集料中拌和60 s，拌和機溫度145 ℃～155 ℃。6)將礦粉倒入拌和均勻的瀝青混合料中再拌和60 s，拌和機溫度145 ℃～155 ℃。7)拌和完畢，最后使出料溫度不低于140 ℃～150 ℃，做瀝青混合料的馬氏試驗、動穩定度試驗等。

2.2 普通石油瀝青(90號)輝綠巖集料瀝青混合料

普通石油瀝青(90號)輝綠巖集料瀝青混合料的試驗過程參照上述普通石油瀝青(90號)石灰巖集料瀝青混合料的試驗過程執行。

2.3 高彈改性瀝青(SBS)輝綠巖集料瀝青混合料

按常規馬歇爾試驗方法進行高彈改性瀝青(SBS)輝綠巖集料瀝青混合料的目標配合比試驗，包括瀝青原材料、集料原材料的檢驗、混合料篩分合成級配的選擇、瀝青混合料高溫性能試驗。各種拌和階段的加熱溫度高低、拌和時間長短、拌和溫度大小等，依據JTG F40—2004，DB14/T 160—2015和JTG E20—2011的相關規程規范要求，進行試驗，具體步驟如下。

瀝青混合料(高彈改性瀝青輝綠巖集料)試驗步驟：

1)將輝綠巖礦料溫度加熱到180 ℃～190 ℃。2)將高彈改性瀝青溫度加熱到170 ℃～175 ℃。3)打開瀝青混合料拌和機進行預熱。4)將礦料倒入小型拌和試驗機內拌和30 s，使各種集料混合均勻。5)將符合溫度要求的瀝青倒入拌和均勻的集料中拌和90 s，拌和機溫度170 ℃～180 ℃。6)將礦粉倒入拌和均勻的瀝青混合料中再拌和90 s，拌和機溫度170 ℃～180 ℃。7)拌和完畢，最后使出料溫度不低于170 ℃～175 ℃，做瀝青混合料的馬氏試驗、動穩定度試驗等。

2.4 試驗數據采集、分析、比較

三種方案的馬氏穩定度、車轍動穩定度等數據如表3，表4所示。從瀝青混合料原材選擇來看，使用高彈改性的瀝青混合料和90號普通瀝青混合料相比較，改性瀝青混合料的馬氏穩定度、車轍動穩定度有巨大提高，流值也在范圍內，尤其是車轍動穩定度指標有了幾倍的增加。從瀝青混合料的集料種類選擇來看，使用防滑輝綠料的瀝青混合料比使用普通石灰巖石料瀝青混合料的馬氏穩定度和動穩定度，有一定提高，但提高幅度不是特別大，比較有限。從表中可以看出高彈改性瀝青和防滑料同時應用時，能使混合料的高溫性能指標達到最好。

表3 不同瀝青混合料的馬歇爾試驗數據

表4 不同瀝青混合料的車轍試驗數據

另外，由表4可以看出，車轍試驗完成后的車轍絕對深度依次減小，動穩定度依次增加的很快。從這兩點都可以說明，使用高彈改性瀝青、輝綠巖的防滑料能大幅增減瀝青混合料的高溫性能，從而滿足快速路、環路等高等級、重載交通的路面要求。解決路面的行車安全，提高司機的行車舒適度要求。綜上所述，選擇高彈性改性瀝青和防滑石料，可以大幅改善瀝青混合料的高溫性能指標。

3 生產中的注意事項

實際混合料拌和時，首先一定要控制好合成級配，進行熱料的合成級配篩分，使合成級配呈S曲線，達到最佳的要求。其次要控制各種加熱溫度、拌和溫度一定在范圍內，不能過高，這樣會造成瀝青老化，混合料炒糊，這樣的瀝青混合料要廢棄，禁止使用。也不能偏低，這樣瀝青混合料拌和不均勻，各項性能指標，尤其抗車轍性能否滿足規范要求。還有拌和時間要充分，不充分瀝青混合料性能同樣不能滿足要求。