李劍波 肖雷

（1蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210022；2南京航空航天大學(xué)土木工程系，江蘇 南京 210016）

1 工程概況

寧高高速公路與機(jī)場(chǎng)高速公路、S102線相聯(lián)接，是南京市區(qū)連接溧水、高淳兩縣及蘇南、皖南地區(qū)的主要快速通道。寧高高速公路設(shè)計(jì)行車速度100km/h，雙向四車道，路基寬24.5m。由于過境交通量較大，而且重型貨車較多，原路面出現(xiàn)了較多的病害問題，因此需要對(duì)原路面存在病害嚴(yán)重的路段進(jìn)行全面層厚度的單車道銑刨重鋪。

高模量瀝青混合料是提高重載交通瀝青抗車轍性能的一種主要技術(shù)途徑，可以顯著提升瀝青混合料的抗車轍性能[1]。通過對(duì)比多種加鋪方案，結(jié)合重型貨車較多的現(xiàn)實(shí)情況，最終確定采用上面層改性瀝青SMA-13（4cm）+中面層耐久性高模量瀝青混合料（8cm）+下面層乳化瀝青廠拌冷再生（7cm）的加鋪方案（如圖1）。

圖1 銑刨加鋪的路面結(jié)構(gòu)圖

2 高模量瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)

當(dāng)前，國內(nèi)研究人員對(duì)于高模量瀝青混合料的性能要求和技術(shù)途徑上存在誤區(qū)，許多關(guān)于高模量瀝青混合料的研究都是基于高模量添加劑，而忽視了低標(biāo)號(hào)瀝青應(yīng)用[2]。法國高模量瀝青混合料大都采用低標(biāo)號(hào)瀝青，而且應(yīng)用效果也較好。因此，本文基于法國高模量瀝青混合料設(shè)計(jì)方法，對(duì)寧高高速公路養(yǎng)護(hù)工程應(yīng)用的高模量瀝青混合料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

2.1 原材料

高模量硬質(zhì)瀝青母粒是中石化煉油銷售有限公司以重質(zhì)原油為原料，采用常減壓蒸餾、溶劑脫瀝青、氧化、調(diào)和等工藝進(jìn)行生產(chǎn)的。高模量瀝青由70#道路石油瀝青與高模量硬質(zhì)瀝青母粒按7∶3配置而成。瀝青及高模量硬質(zhì)瀝青如前所述，瀝青及各種集料、礦粉的性能檢測(cè)指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）的要求。

2.2 級(jí)配選擇及油石比確定

依據(jù)法國瀝青混合料設(shè)計(jì)理念，優(yōu)選一個(gè)級(jí)配進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)，確定混合料的壓實(shí)特性。耐久性高模量瀝青混合料膠結(jié)料用量通過豐度系數(shù)K控制，要求豐度系數(shù)K＞3.4[3]。瀝青用量取決于級(jí)配，根據(jù)設(shè)計(jì)級(jí)配確定出各個(gè)系數(shù)。在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)之前，首先需要根據(jù)粘溫曲線確定混合料的拌合和壓實(shí)溫度，拌和溫度為172℃，壓實(shí)溫度163℃[4]。高模量瀝青混合料的級(jí)配見表1。

當(dāng)油石比為5.4%時(shí)，豐度系數(shù)K=3.41＞3.4，即5.4%的油石比可以滿足豐度系數(shù)K的要求，可作為施工油石比。根據(jù)法國瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)技術(shù)要求進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

根據(jù)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)結(jié)果，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，選擇5.4%的油石比進(jìn)行混合料施工。以室內(nèi)研究結(jié)論為基礎(chǔ)，對(duì)耐久性高模量瀝青混合料生產(chǎn)配合比進(jìn)行了調(diào)試和相關(guān)試驗(yàn)驗(yàn)證，最終確定生產(chǎn)配比結(jié)果見表3。

表1 礦料級(jí)配

表2 旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

表3 熱料倉比例及設(shè)計(jì)油石比

3 高模量瀝青混合料的應(yīng)用

高模量瀝青混合料采用間歇式拌合樓，平均產(chǎn)量為200t/h，每盤混合料設(shè)定濕拌時(shí)間為45s，總生產(chǎn)周期平均為72s左右。集料加熱溫度為180℃，基質(zhì)瀝青加熱溫度150℃。高模量硬質(zhì)瀝青母粒采用人工投放的方式進(jìn)行添加。每盤料中，70#道路石油瀝青添加量為145kg，高模量硬質(zhì)瀝青母粒投放量為21kg/袋╳3袋=63kg，70#道路石油瀝青與高模量硬質(zhì)瀝青母粒的質(zhì)量比為2.30∶1，與設(shè)計(jì)值7∶3=2.33∶1較為接近。

攤鋪時(shí)采用兩臺(tái)VOLVO攤鋪機(jī)進(jìn)行梯隊(duì)攤鋪，攤鋪機(jī)間距小于3～8m，搭接寬度25cm左右，攤鋪速度為1.5～2m/min，攤鋪溫度在165℃以上，松鋪系數(shù)為1.15，鋪面外觀較為均勻。

耐久性高模量瀝青混合料的碾壓分為初壓、復(fù)壓、終壓，初壓采用兩臺(tái)雙鋼輪（另一臺(tái)備用）緊跟攤鋪機(jī)碾壓，前靜后振2遍；復(fù)壓采用膠輪靜壓4遍，最后鋼輪終壓1～2遍收光。初壓溫度基本控制在150℃左右，復(fù)壓溫度控制在130℃左右，終壓溫度控制在110℃左右。

耐久性高模量瀝青路面施工完成后，對(duì)路面滲水情況、厚度及壓實(shí)度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)試結(jié)果見表4和表5。

由表4的測(cè)試結(jié)果可知，耐久性高模量瀝青混合料外觀均勻密實(shí)，無明顯離析，而且滲水量較少，這是由于耐久性高模量瀝青混合料設(shè)計(jì)空隙率較小，故路表滲水結(jié)果表明滲水系數(shù)比一般混合料均較小。此外，路面的厚度和壓實(shí)度均能滿足相關(guān)的技術(shù)要求。

表4 試驗(yàn)路滲水檢測(cè)結(jié)果

表5 路面芯樣高度及壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果

4 高模量瀝青混合料的經(jīng)濟(jì)性分析

以摻加添加劑形成的高模量瀝青混合料，由于應(yīng)用了SBS改性瀝青和抗車轍添加劑，導(dǎo)致高模量瀝青混合料的造價(jià)過高，影響了高模量瀝青混合料的推廣應(yīng)用，而采用70#道路石油瀝青與高模量硬質(zhì)瀝青母粒配制的高模量瀝青混合料具有一定的價(jià)格優(yōu)勢(shì)[5]。對(duì)耐久性高模量混合料、摻添加劑的普通瀝青Sup20混合料、改性瀝青Sup20混合料的工程造價(jià)進(jìn)行分析，如表6所示。

表6 高模量瀝青混合料的經(jīng)濟(jì)性分析

由表6可知，三種混合料均使用石灰?guī)r集料，考慮相應(yīng)的瀝青價(jià)格和油石比、添加劑的差異以及生產(chǎn)成本上的不同，費(fèi)用分析結(jié)果表明：摻添加劑的普通瀝青Sup20混合料受添加劑價(jià)格的影響造價(jià)最高，耐久性高模量混合料和改性瀝青Sup20混合料價(jià)格受瀝青價(jià)格波動(dòng)有一定影響，但二者造價(jià)差別較小。

5 結(jié)語

高模量瀝青混合料可顯著提升瀝青路面的高溫穩(wěn)定性，減少和延緩路面車轍病害的發(fā)生，在道路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用越來越多。單純采用添加劑的高模量瀝青混合料造價(jià)較高，影響了高模量瀝青混合料的推廣應(yīng)用，可以考慮采用低標(biāo)號(hào)瀝青制備，參考法國高模量瀝青混合料設(shè)計(jì)方法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。