關(guān)鍵詞：道路工程 | 小粒徑瀝青混合料 | 高黏瀝青 | 路用性能
隨著交通量日益增長，道路面臨著嚴峻挑戰(zhàn)。瀝青路面在運營初期就產(chǎn)生松散、裂縫、抗滑性能迅速衰減等表面層功能性損壞，這不僅影響路面的使用性能和壽命，還影響著行車舒適性和安全性能。在預防性養(yǎng)護技術(shù)中，應用較為廣泛、技術(shù)體系比較成熟的為超薄磨耗層[1-3]。超薄磨耗層等薄層鋪裝的公稱zui大粒徑一般為13.2mm或9.5mm，其鋪裝厚度約為2.0~75px[4]。而對于一些特殊路段，如對路面標高要求嚴格路段、隧道，以及橋梁自重有限制的路段，加鋪2.0~75px的超薄磨耗層技術(shù)不滿足高度的要求。針對這些特殊路段，有必要采用一種基于公稱zui大粒徑為6.3mm或4.75mm、鋪裝厚度約為1.0~37.5px的小粒徑極薄罩面瀝青混合料。
本研究旨在開發(fā)一種基于公稱zui大粒徑為6.3mm或4.75mm的小粒徑瀝青混合料，要求具有排水功能、高抗飛散損失能力、高空隙率、較大構(gòu)造深度。通過測試小粒徑瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能、水穩(wěn)定性能、抗飛散性能、抗滑性能、透水性能等，quan面了解這一瀝青混合料路用性能，為小粒徑瀝青混合料這一新材料、新技術(shù)在道路工程、尤其是養(yǎng)護工程推廣應用提供理論支撐。
試驗材料與試驗設計
試驗原材料
采用3種特制高黏瀝青，編號為1號，2號和3號，按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG E20-2011)[5]規(guī)定的方法，分別測試3種高黏瀝青常規(guī)性能和流變性能，其性能測試結(jié)果見表1。
混合料由兩檔集料配制，分別為0~3mm和3~6mm的玄武巖，礦粉為石灰?guī)r。各檔集料及礦粉的篩分試驗結(jié)果見表2，各檔集料及礦粉的密度和集料的堆積密度試驗結(jié)果見表3。
試驗混合料級配設計
采用CAVF法進行級配設計[6]。CAVF法通過預設空隙率、礦粉用量、瀝青用量，假定粗集料一檔(3~6mm)形成骨架。利用式(1)和式(2)聯(lián)立方程組進行計算。
按照礦質(zhì)混合料設計配合比，分別采用6.3％、6.5％、6.8％和7.0％等4種油石比配制瀝青混合料，并成型馬歇爾試件。測試馬歇爾試件的空隙率、連通空隙率、馬歇爾穩(wěn)定度和流值、標準飛散損失和析漏損失，結(jié)果見表5。
分析表5可知，不同油石比下，混合料馬歇爾穩(wěn)定度均大于5kN。根據(jù)表5數(shù)據(jù)，將空隙率和連通空隙率與油石比關(guān)系繪制成圖1。由圖1可知：隨著油石比增加，空隙率呈減小趨勢，當油石比增加1％，空隙率降低1.1％；連通空隙率基本不受油石比影響，基本穩(wěn)定在12.4％左右。
在小粒徑開級配瀝青混合料設計過程中，主要通過析漏損失和飛散損失來控制瀝青用量，瀝青用量過大，則瀝青混合料析漏現(xiàn)象嚴重，瀝青用量過小，則瀝青混合料飛散損失嚴重，一般認為兩者都符合設計要求的瀝青用量范圍合理。綜合標準飛散損失和析漏損失試驗結(jié)果，考慮到瀝青膜厚度為14μｍ時，混合料油石比為6.5％，油石比取6.5％。
試驗方案
按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG E20-2011)規(guī)定，采用車轍試驗和凍融劈裂試驗測試小粒徑瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能和水穩(wěn)定性能；成型車轍板，按《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTG E60-2008)[7]相關(guān)試驗方法測試小粒徑瀝青混合料的摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)等抗滑性能和透水性能。
試驗結(jié)果與分析
高溫穩(wěn)定性能
小粒徑瀝青混合料動穩(wěn)定度和車轍深度結(jié)果見圖2，其中圖2(b)為車轍試驗60min時的車轍深度。由圖2可見，具有較高動穩(wěn)定度的瀝青混合料具有較低車轍深度。采用1號和3號高黏瀝青制備的小粒徑瀝青混合料動穩(wěn)定度均在3000次/mm以上，采用2號高黏瀝青制備的瀝青混合料動穩(wěn)定度僅1789次/mm，分析原因是2號高黏瀝青高溫性能較差，如軟化點僅75.4℃，PG高溫分級溫度為76℃，而1號和3號瀝青軟化點均大于84.5℃，PG高溫分級溫度大于88℃。
水穩(wěn)定性能
將3種小粒徑瀝青混合料凍融劈裂強度和凍融劈裂強度比結(jié)果繪制成圖3。分析圖3可見，3種小粒徑瀝青混合料凍融劈裂強度均不大于0.5MPa，相較于普通改性瀝青混合料，凍融劈裂強度較低，分析原因是小粒徑瀝青混合料具有較高空隙率：空隙率約為20％，連通空隙率約為12％。3種小粒徑瀝青混合料的凍融劈裂強度比TSR相差較大，其中采用1號高黏瀝青制備的瀝青混合料，TSR僅為76.2％，小于《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)[8]規(guī)定的改性瀝青混合料要求值80％；采用2號高黏瀝青制備的瀝青混合料，TSR為82.0％，也不滿足《道路排水性瀝青路面技術(shù)規(guī)程》DG/TJ08-2074-2016)[9]規(guī)定的要求值85％。
抗滑性能
3種小粒徑瀝青混合料摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度測試結(jié)果見表6。由表6可知，3種小粒徑瀝青混合料摩擦系數(shù)均大于55，尤其是采用3號瀝青制備的瀝青混合料，摩擦系數(shù)大于60，構(gòu)造深度為0.95mm，表明小粒徑瀝青混合料具有良好的抗滑性能。
透水性能
3種小粒徑瀝青混合料滲水試驗測試結(jié)果見表7。由表7可知，3種小粒徑瀝青混合料滲水系數(shù)均大于2000mL/min，表明小粒徑瀝青混合料具有良好的透水性能；3種瀝青混合料的滲水系數(shù)相差不大，表明混合料透水性能與瀝青性能關(guān)聯(lián)性較差。
結(jié)語
(1)小粒徑瀝青混合料具有較好的高溫穩(wěn)定性能，為保證瀝青混合料動穩(wěn)定度大于3000次/mm，建議采用PG高溫分級溫度大于82℃和軟化點大于85℃高黏瀝青。
(2)由于設計小粒徑瀝青混合料具有較高空隙率，混合料凍融劈裂強度較低，采用不同高黏瀝青制備的瀝青混合料凍融劈裂強度比TSR相差較大，在實際工程應用中應先進行室內(nèi)性能測試，滿足設計要求后才可以實體鋪筑。
(3)本研究設計的小粒徑瀝青混合料具有良好抗滑性能和透水性能，抗滑性能和透水性能與采用的瀝青性能關(guān)聯(lián)性較差。
?全文完 發(fā)布于《公路》2021年11月
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