差異改性瀝青路面的瀝青配合比設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量控制

王小慶 展洪斌

(中鐵四局集團(tuán)第五工程有限公司 江西九江 332000)

瀝青混凝土道路的病害往往發(fā)生于夏季溫度較高及冬季溫度較低時(shí)，溫差的變化將會(huì)嚴(yán)重影響道路的安全性、耐久性，并直接影響著道路運(yùn)輸能力[1]。常規(guī)瀝青混凝土路面無法有效應(yīng)對(duì)這種惡劣天氣，改性瀝青摻入材料以及合理的瀝青混合料配合比能顯著提升其高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及耐久性。因此，選擇路用性能強(qiáng)大的改性瀝青并設(shè)計(jì)其合理的配合比具有重大意義。

近年來，隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，廢舊橡膠輪胎的數(shù)量日益增多，每年數(shù)億條的廢舊橡膠輪胎不僅占用了大量土地，并且對(duì)自然環(huán)境帶來極大的污染。為了解決廢舊輪胎造成的黑色污染，將廢舊輪胎變廢為寶，橡膠粉改性瀝青應(yīng)運(yùn)而生，將廢舊的橡膠輪胎研磨成粉加入瀝青中制作成橡膠粉改性瀝青，橡膠粉改性瀝青的高溫穩(wěn)定性、低溫抗開裂性能和水穩(wěn)定性能都得到顯著提高，且施工完成的路面在行車舒適度、降低路面噪音等方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì)[2]。據(jù)此，南寧市鳳嶺北路-高速環(huán)路立交工程主要選用ARSMA-13細(xì)粒式橡膠改性瀝青瑪蹄脂混凝土作為改善路面使用性能的主要材料。針對(duì)SMA-13細(xì)粒式橡膠改性瀝青瑪蹄脂混合料以及AC-20C、AC-25C和ARAC-10F的配合比設(shè)計(jì)和其在路面的瀝青上面層的應(yīng)用、施工質(zhì)量的技術(shù)要求進(jìn)行探討，為后期的瀝青路面施工及養(yǎng)護(hù)提供參考。

1 工程背景

南寧市鳳嶺北路-高速環(huán)路立交工程（二期工程）位于南寧市鳳嶺片區(qū)，南寧東站東南角，南寧市青秀區(qū)鳳嶺北路與高速環(huán)路相交處。立交總體方案為“半定向、半苜蓿葉蝶型、全互通立交”型，立交共三層，設(shè)計(jì)地面道路系統(tǒng)即為第一層，高速環(huán)路為第二層，鳳嶺北路作為立交的第三層。立交包括鳳嶺北路、高速環(huán)路兩條主線道路；鳳嶺北路東西走向，起點(diǎn)位于高坡嶺路，接鳳嶺北路二期工程，樁號(hào)為FLBL K4+807.522，終點(diǎn)樁號(hào)為FLK6+018.46，接鳳嶺北路東延長線工程。高速環(huán)路南北走向，設(shè)計(jì)起點(diǎn)樁號(hào)為GS K3+240 ，設(shè)計(jì)終點(diǎn)樁號(hào)為GS K5+000，其中GS K3+240～ GS K3+600段利用現(xiàn)狀高速環(huán)路及現(xiàn)狀屯里大橋，僅對(duì)路面進(jìn)行銑刨加鋪；GS K3+600～ GS K5+000主線利用現(xiàn)狀道路，在舊路兩側(cè)進(jìn)行拓寬設(shè)計(jì)。

鳳嶺北路設(shè)置1處圓曲線，半徑為1000m；高速環(huán)路設(shè)計(jì)范圍內(nèi)設(shè)置2處圓曲線，半徑分別為1150m、4500m。

2 集料的選擇

2.1 石料

根據(jù)南寧市內(nèi)道路路面的筑路材料調(diào)查情況，選用石灰石集料作為路面中、下面層瀝青混合料所用集料，輝綠巖碎石作為路面上面層瀝青混合料所用集料，所選用的粗集料應(yīng)滿足表1所列技術(shù)性能要求如下。

表1 粗集料技術(shù)要求

表2 稀漿封層粗集料技術(shù)要求

表3 瀝青混合料生產(chǎn)配合比

上面層瀝青混凝土所用石料為保證路面表面的抗滑能力和瀝青混合料中骨料的嵌擠，粗集料應(yīng)滿足表1所示的技術(shù)要求。

稀漿封層應(yīng)選擇堅(jiān)硬、粗糙、耐磨、潔凈的集料。所用粗集料檢測結(jié)果見表2。

2.2 礦粉

采用符合規(guī)范技術(shù)要求的石灰石礦粉，施工中應(yīng)保持礦粉干燥無結(jié)團(tuán)，成團(tuán)的礦粉不得直接使用。

2.3 抗剝落劑

為保證瀝青混合料中石料與瀝青的粘附性，在石料與瀝青的粘附性達(dá)不到4級(jí)或4級(jí)以上的條件下，需使用抗剝落劑來改善其間的粘附性。

表4 馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)值

表5 瀝青混合料的高溫性能指標(biāo)

表6 瀝青混合料的水穩(wěn)定性指標(biāo)

應(yīng)選用質(zhì)量優(yōu)良，長期抗剝落性能較好的抗剝落劑；也可以采取摻加一定量的石灰代替礦粉來提高石料與瀝青的粘附能力。

3 配合比設(shè)計(jì)

3.1 生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)

本工程中所采用的瀝青混合料級(jí)配類型共有四種，分別為：上面層SMA-13、中面層AC-20C、下面層AC-25C和應(yīng)力吸收層ARAC-10F。

由于ARSMA-13SMA細(xì)粒式橡膠改性瀝青瑪蹄脂混凝土為新型面層混合料，SMA瀝青混合料是一種抗變形能力強(qiáng)、混合料孔隙小、耐久性較好的瀝青面層混合料，SMA路面比普通瀝青混凝土路面具有較大優(yōu)越性，也將是今后的發(fā)展趨勢(shì)[3]。

為了保證其配合比的準(zhǔn)確性，必須保證施工過程的嚴(yán)謹(jǐn)，其施工要求如下：瀝青瑪蹄脂(Mastic)是由瀝青、礦粉、纖維及少量細(xì)集料組成的混合物。SMA路面是按照內(nèi)摩擦角最大的原則配制間斷級(jí)配的粗集料，使其形成相互嵌擠鎖結(jié)的骨架，然后用足量的瀝青瑪蹄脂(細(xì)集料、礦粉、瀝青和纖維穩(wěn)定劑組成)填充其骨架空隙的一種路面結(jié)構(gòu)。

油石比推薦范圍6%～7.0%，5mm以上的粗集料，用量60%～80%，礦粉填料用量8%～13%，木質(zhì)素纖維穩(wěn)定劑占混合料總重為0.3%～0.5%。粗集料、細(xì)集料和木質(zhì)素纖維穩(wěn)定劑等材料以及實(shí)驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)須滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTG F40-2004》中要求，道路等級(jí)采用一級(jí)公路等級(jí)。

SMA生產(chǎn)流程為：備料——改性瀝青生產(chǎn)——瀝青混合料生產(chǎn)——混合料運(yùn)輸——攤鋪——碾壓——保養(yǎng)。

3.2 馬歇爾試驗(yàn)

確定瀝青混凝土級(jí)配后，制作馬歇爾試件，試件尺寸為Φ101.6×63.5mm，檢測馬歇爾試件的體積指標(biāo)，根據(jù)體積指標(biāo)初步確定橡膠瀝青混凝土最佳油石比[4]，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如表4所示。

3.3 高溫及水穩(wěn)性能檢測

橡膠改性瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性通過車轍試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度和相對(duì)變形量兩個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)。車轍試件應(yīng)按照瀝青混凝土現(xiàn)場實(shí)際的壓實(shí)度成型，實(shí)驗(yàn)條件為60℃，荷載為0.7MPa。

本工程所處地區(qū)為潮濕區(qū)，因此對(duì)于穩(wěn)定性的要求較高。瀝青混合料的水穩(wěn)定性通過在規(guī)定實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行的瀝青與礦料粘附性實(shí)驗(yàn)、浸水馬歇爾實(shí)驗(yàn)和凍融劈裂實(shí)驗(yàn)來評(píng)價(jià)，結(jié)果如表5所示。

4 結(jié)語

南寧市鳳嶺北路-高速環(huán)路立交工程主要選用ARSMA-13細(xì)粒式橡膠改性瀝青瑪蹄脂混凝土作為改善路面使用性能的主要材料。針對(duì)SMA-13細(xì)粒式橡膠改性瀝青瑪蹄脂混合料以及AC-20C、AC-25C和ARAC-10F的配合比設(shè)計(jì)和其在路面的瀝青上面層的應(yīng)用、施工質(zhì)量的技術(shù)要求進(jìn)行探討，為后期的瀝青路面施工及養(yǎng)護(hù)提供參考。