萬濤濤　吳年超

摘 要：從澆注式瀝青混凝土的材料組成設計以及施工性能評價方法出發(fā)，全面系統(tǒng)地研究了鋼橋面澆注式瀝青混凝土鋪裝技術，通過對比分析國內外澆注式瀝青混凝土設計及應用經驗，提出了較為適合中國的澆注式瀝青混凝土設計體系，具有一定參考意義。

關鍵詞：鋼橋面鋪裝；澆注式瀝青混凝土；級配研究；設計體系

中圖分類號：U443.3 文獻標志碼：B

0 引 言

澆注式橋面鋪裝材料主要指采用了澆注式瀝青混凝土作為主體鋪裝層材料的鋪裝結構，如單、雙層澆注式瀝青混凝土，澆注式瀝青混凝土作為鋪裝下層（保護層）、鋪裝面層采用SMA改性瀝青、密級配瀝青混凝土等。目前，澆注式混凝土方案主要可以分為兩類，即高溫拌和式澆注式瀝青混合料（Guss Asphalt，以下簡稱GA）和瀝青瑪蹄脂混合料（Mastic Asphalt，以下簡稱MA）。

1 澆注式瀝青混凝土級配研究

1.1 GA瀝青混凝土級配

中國《公路鋼箱梁橋面鋪裝設計與施工技術指南》在參考國外澆注式瀝青混凝土級配設計理論的同時，根據中國的具體實際情況，制定了中國澆注式瀝青混凝土GA的級配上下限，如表1所示。

1.2 MA瀝青混凝土級配

世界上MA應用最多的國家是英國，參考英國規(guī)范BS 1447：1988中的規(guī)定，瀝青瑪蹄脂的級配應當根據不同的應用條件按照表2及表3的組成進行設計。

2 澆注式瀝青混凝土原材料技術指標研究

澆注式瀝青混凝土GA和MA一般可以分為膠結料、礦料及填料三個主要組成部分。其中GA采用的瀝青膠結料主要分為三類：硬質瀝青、天然瀝青復配基質瀝青或改性瀝青、聚合物改性瀝青；MA瀝青膠結料采用普通瀝青與天然湖瀝青摻配而成的硬質瀝青，其中湖瀝青摻量較高[1]。

2.1 澆注式瀝青混凝土膠結料技術指標

橋面鋪裝工程中，英國標準采用普通石油瀝青與特立尼達湖瀝青（TLA）摻配而成硬質瀝青。TLA摻量較高，一般為50%～70%（質量份數(shù)）。英國標準BS1447：1988規(guī)定的MA用瀝青結合料技術指標如表4所示。

2.2 澆注式瀝青混凝土集料技術指標

根據《公路鋼箱梁橋面鋪裝設計與施工技術指南》和英國標準BS1447：1988的要求，澆注式瀝青混凝土對所使用的粗集料材質沒有特殊要求，細集料要求為石灰?guī)r。根據國內大量研究表明巖性較硬的粗集料對混合料的抗車轍能力有利。 因此建議集料選擇遵照中國《瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40—2004）的相關要求，然后根據《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG E42—2005）的試驗方法[2]進行試驗檢測。

在澆注式瀝青混凝土中，礦粉的用量很大，為瀝青用量的25～4倍，礦粉應為磨制的天然石粉，即石灰石粉。礦粉在MA混合料中起到至關重要的作用，瀝青吸附在礦粉表面形成瀝青薄膜，對MA混合料的性能有著直接的影響。因此要求礦粉與瀝青應具有良好的粘附性；同時礦粉的細度也應符合要求，顆粒粒徑小于0075 mm的質量分額至少要達80%。

3 澆注式瀝青混凝土設計指標研究

澆注式瀝青混凝土在中國應用過程中還沒有形成系統(tǒng)的路用性能評價方法和指標，如一般采用貫入度和貫入度增量來評價GA的高溫性能，用流動度來評價其施工和易性；而MA在英國的應用過程中是通過硬度值、馬歇爾穩(wěn)定度及流值來評價其高溫性能的。

3.1 澆注式瀝青混凝土流動性評價方法

英國標準BS1447：1988并沒有針對MA混合料的流動性提出相關要求，但考慮到MA屬于澆注式瀝青混凝土，其自流成型的特點與GA相同，在配合比設計過程中應增加流動性試驗，用于評價澆注式瀝青混凝土的工作和易性。如果流動性差則無法施工；而流動性太高，混合料可能發(fā)生離析并且無法獲得所需的坡度；并且一般流動性太高時，混合料的瀝青含量較大，混合料的熱穩(wěn)性比較差。按照中國《公路鋼箱梁橋面鋪裝設計與施工技術指南》規(guī)定，流動度在240 ℃條件下要小于20 s[3]。中國對澆注式瀝青混凝土的流動性測試采用流埃爾流動性試驗方法。

3.2 澆注式瀝青混凝土高溫性能評價方法

綜合《公路鋼箱梁橋面鋪裝設計與施工技術指南》中的貫入度試驗、英國標準BS1447：1988中要求的硬度值試驗、馬歇爾穩(wěn)定度試驗和車轍試驗作為澆注式瀝青混凝土的高溫性能評價方法，其詳細試驗方法如下。

3.2.1 貫入度及貫入度增量試驗

在德國，標準要求利用“貫入度及貫入度增量試驗”來評價澆注式瀝青混凝土的力學性能，而日本標準只有貫入度的要求，沒有增量的要求。德國標準要求試件的試驗溫度為40 ℃，考慮到中國的實際氣候情況，一般采用60 ℃作為試驗的溫度，其執(zhí)行的技術標準為貫入度1～4 mm，貫入度增量小于04 mm。通過貫入度的測定來評價高溫時澆注式瀝青混合料的穩(wěn)定性、配合比設計及品質管理，以上試驗方法參考《公路鋼箱梁橋面鋪裝設計與施工技術指南》。

3.2.2 硬度值試驗

采用硬度值試驗及馬歇爾試驗來作為評價MA瀝青混凝土的高溫抗變形能力，其中硬度值試驗裝置如圖1所示。

圖1 硬度值試驗裝置

采用上述裝置，按英國規(guī)范進行硬度值試驗，試驗方法為：一般硬度值試驗采用圓柱體試件，直徑不小于100 mm，高度不小于25 mm。本試驗采用Φ101.6 mm×100 mm的試件試模，試驗溫度為25 ℃，硬度值讀數(shù)采用311 N的重力在直徑635 mm的圓形接觸面積上穩(wěn)壓60 s的貫入深度[4]。中國香港地區(qū)在引進MA技術的同時，考慮到中國氣候環(huán)境及交通量的不同，對MA硬度值試驗技術及指標進行了一定程度的改進，其修改內容主要體現(xiàn)在：將試驗溫度調整為35 ℃，試驗試件采用參加粗骨料的MA混合料進行，這與英國要求的采用瀝青砂漿進行試驗有所不同；技術指標控制由英國標準的H型的瀝青瑪蹄脂硬度值15～25 mm，調整為10～20mm。endprint

3.2.3 馬歇爾穩(wěn)定度及流值試驗

英國采用馬歇爾穩(wěn)定度試驗作為澆注式瀝青混凝土MA路用高溫性能的評價方法，試驗時分別記錄試件流值為5 mm和15 mm時的穩(wěn)定度，其馬歇爾穩(wěn)定度應滿足：流值為5 mm時，馬歇爾穩(wěn)定度不小于4 kN；流值為15 mm時，馬歇爾穩(wěn)定度不小于8 kN。從恒溫水槽中取出試件至測出最大荷載值的時間不得超過40 s。

3.2.4 車轍試驗

澆注式瀝青混凝土在歐洲的應用過程中，其高溫性能并不是主要路用性能控制指標，這與歐洲國家的氣候條件有直接關系，英國四季寒暑變化不大，夏季平均氣溫在13 ℃～17 ℃之間，最高氣溫不超過32 ℃，德國夏季平均氣溫也只有21 ℃。而日本，由于其夏季平均氣溫達到26 ℃，比歐洲地區(qū)氣溫高就要求澆注式瀝青混凝土增加車轍試驗以評價其抗車轍能力。中國的華南地區(qū)氣候條件接近日本，夏季平均氣溫在30 ℃以上，因此建議增加車轍試驗來評價澆注式瀝青混凝土高溫抗車轍性能。

3.3 澆注式瀝青混凝土低溫性能評價方法

在級配設計過程中，應盡量提高澆注式瀝青混凝土的高溫性能及施工和易性，但是提高高溫性能必將導致低溫性能的下降，所以澆注式瀝青混凝土應用于實際橋面鋪裝過程中，還應考慮澆注式瀝青混凝土的低溫性能。因此在級配設計完成后應進行澆注式瀝青混凝土的路用性能試驗。其具體試驗方法參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011 T0719）。

3.4 澆注式瀝青混凝土性能評價指標

綜合考慮上述不同性能評價方法，兼顧中國現(xiàn)有關于澆注式瀝青混凝土設計技術指標，建議澆注式瀝青混凝土級配設計主要技術控制指標如表5所示。

4 結 語

通過對不同國家澆注式瀝青混凝土級配設計的比較，得到澆注式瀝青混凝土的級配設計不能生搬硬套標準，應該根據中國實際氣候條件及交通荷載情況進行澆注式瀝青混凝土的級配設計。建議采用流動度試驗、硬度值試驗和貫入度試驗結果作為澆注式瀝青混凝土的設計控制指標；采用馬歇爾試驗、車轍試驗及小梁彎曲試驗結果作為澆注式瀝青混凝土路用性能的評價指標。

參考文獻：

[1] 港珠澳大橋鋼橋面鋪裝預研究報告[R].廣州：華南理工大學，2011.

[2] JTG E42—2005，公路工程集料試驗規(guī)程[S].

[3] 重慶交通科研設計院. 公路鋼箱梁橋面鋪裝設計與施工技術指南[M]. 北京：人民交通出版社，2006.

[責任編輯：杜敏浩]endprint