周　暉　鄭文俊　李士友　馬志雪

(浙江省衢州市交通工程質(zhì)量安全監(jiān)督站　衢州　324000)

IBIND瀝青混合料路面在省道中的應(yīng)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(zhì)量安全監(jiān)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(yīng)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(yīng)用。在確定IBIND瀝青混合料AC-13配合比設(shè)計的基礎(chǔ)上，分析了IBIND瀝青混合料的物理力學(xué)性質(zhì)，并對試驗路進行了現(xiàn)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(yīng)用的可行性。

關(guān)鍵詞瀝青路面省道IBIND應(yīng)用研究

近年來，浙江省公路建設(shè)規(guī)模迅速發(fā)展，但隨著超載、重載作用，加之浙江高溫多雨環(huán)境的影響，瀝青路面出現(xiàn)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(fā)并進行初步探索應(yīng)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(yīng)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(xué)研究院在長江大道輔道和市政瀝青路面進行過應(yīng)用[4]。

目前有機改性活性礦物瀝青混合料路面應(yīng)用研究剛剛起步，僅處于室內(nèi)微觀試驗改性分析的探索階段[5-8]，在省道上未見應(yīng)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(biāo)的設(shè)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(jīng)檢測合格進場后儲入瀝青罐以備用，其性能檢測結(jié)果見表1。

表1　現(xiàn)場瀝青3大指標(biāo)試驗結(jié)果

1.2　集料和礦粉

集料和礦粉質(zhì)量直接關(guān)系到混合料生產(chǎn)的穩(wěn)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(guān)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(chǎn)時使用，表2和表3給出了集料性質(zhì)和密度參數(shù)。

表2　集料性質(zhì)試驗結(jié)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(jié)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(huán)扣型結(jié)構(gòu)，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(jié)團，5～10 min后放入烘箱保溫，30 min后繼續(xù)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(jīng)濟性考慮，選擇IBIND添加劑的用量為瀝青用量(質(zhì)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(shè)計

根據(jù)《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中AC-13級配對應(yīng)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(diào)試級配，擬選AC-13型3種調(diào)試級配具體的通過率見表4。

表4　擬選AC-13型3種調(diào)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(xiàn)有瀝青路面建設(shè)工程中廣泛應(yīng)用，涵蓋面廣，具有一定的代表性。比較通過率發(fā)現(xiàn)，所選的3種級配中所含細(xì)料多少順序依次為：1號中值所含細(xì)料最多，2號次之，3號最少。參照浙江地區(qū)AC-13設(shè)計經(jīng)驗，油石比取4.8%，經(jīng)測試，3種級配下馬歇爾試件的各項物理指標(biāo)結(jié)果見表5，從表中可以看出，1號和3號級配的VV和VFA指標(biāo)達不到技術(shù)要求。

表5　AC-13 3種調(diào)試級配馬歇爾試件指標(biāo)(油石比4.8%)

結(jié)合浙江地區(qū)高溫多雨的氣候特點和以往的設(shè)計經(jīng)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(shè)計的目標(biāo)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(chǎn)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗。試驗當(dāng)天代表性抽取運料車的混合料進行室內(nèi)馬歇爾試驗，結(jié)果見表6。

表6　鋪筑段與對比段標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗結(jié)果

由表6可見，與對比段相比，IBIND混合料的穩(wěn)定度值較大，但流值卻表現(xiàn)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(wěn)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(jié)果見表7。

表7　鋪筑路當(dāng)天與前期室內(nèi)試驗

鋪筑路當(dāng)天成型馬歇爾試件的穩(wěn)定度特性與前期室內(nèi)試驗結(jié)果是相合的，即160 ℃成型的馬歇爾比165 ℃成型的馬歇爾穩(wěn)定度值要大；165 ℃成型的馬歇爾比160 ℃成型的馬歇爾殘留穩(wěn)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(biāo)與壓實度的測試結(jié)果。

由表8可見，IBIND鋪筑路段的壓實度整體滿足規(guī)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(xiàn)出的粘性大及碾壓中出現(xiàn)的輕微推移，并沒有給鋪筑段的整體壓實度帶來負(fù)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(jié)果

(2)平整度檢測。試驗段采用全自動平整度儀進行測試，結(jié)果見表9。

表9　平整度檢測結(jié)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(xiàn)場攤鋪厚度及碾壓遍數(shù)基本一致。

4結(jié)語

(1)從對原材料的基本測試、IBIND瀝青混合料室內(nèi)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(shù)指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ F40-2004)中對密級配瀝青混合料原材料的基本規(guī)定。

(2)通過室內(nèi)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(zhì)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(yīng)因地制宜、結(jié)合實際情況選擇合適的級配，并進行配合比設(shè)計驗證。

(4)IBIND在S222線試驗路的瀝青混合料試驗結(jié)果表明，其物理力學(xué)性質(zhì)、鉆心強度、路用性能、平整度和壓實度等指標(biāo)均能滿足規(guī)范要求，驗證了IBIND瀝青混合料在省道路面中應(yīng)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(yīng)用技術(shù)版，2012(1)：86-90.

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[5]戈明亮，賈德民.有機季鏻鹽插層改性黏土誘發(fā)聚丙烯γ晶[J].高分子學(xué)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(yīng)用[J].礦產(chǎn)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(jié)構(gòu)分析[J].現(xiàn)代交通技術(shù)，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