陳顯國

文章以目前廣西地區(qū)常用的中面層瀝青混合料的類型、中面層瀝青膠結料的類型及指標、施工質量控制的均勻性為切入點，分析影響中面層瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的相關因素，并給出相關建議，為后續(xù)廣西高速公路中面層結構類型選擇、瀝青膠結料的選擇、施工質量均勻性控制提供參考。

廣西地區(qū);中面層;瀝青混合料;高溫穩(wěn)定性;影響因素

U416.217-A-16-051-5

0?引言

瀝青是由典型的粘彈性材料瀝青膠結礦料及填料構成的材料，在高溫和一定載荷下會發(fā)生流動變形，隨著載荷次數的增加，流動變形不斷累積，就會形成嚴重的車轍現象，影響路面的實用性和安全性。當下影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的因素有很多，主要可將其劃分為內因和外因兩種，而國內外研究都表明，在氣溫和載荷都難以控制的情況下，通過科學、合理地設計混合料，可以有效提高瀝青混合料的高溫抗車轍性能。本文從混合料角度分析了影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的因素，并通過不同類型瀝青混合料的高溫車轍試驗，對比了各影響因素的顯著程度，以此為瀝青混合料的設計和施工提供依據。

1?工程概述

2014—2018年，廣西高速公路以每年300～500 km里程的速度在增加，截至2018年年底，廣西已通車高速公路里程達到5 563 km，而路面結構也趨于多元化。以中面層路面結構層為例，從最早開建的瀝青路面高速公路路面結構形式可知，南友高速的瀝青層結構形式為4 cmAK-13改性瀝青混合料+5 cmAC-20普通瀝青混合料中面層+6 cmAC-25普通瀝青混合料下面層;百羅高速的瀝青層結構形式為4 cmAK-13改性瀝青混合料+5 cmAC-16普通瀝青混合料中面層+6 cmAC-25普通瀝青混合料下面層。因此，早期中面層大多采用普通70#道路瀝青AC-20或AC-16混合料。從中期建成通車的高速公路可知，宜河和河都高速公路瀝青層結構形式為4 cmAC-13C改性瀝青混合料+6 cmAC-20C改性瀝青混合料中面層+8 cmAC-25普通瀝青混合料下面層（其中宜河路開展橡膠瀝青ARAC-20混合料的中面層試驗路鋪筑，通車七年目前運營良好）。而近三年通車的項目，如吳大高速、貴合高速、南欽防改擴建高速、陽鹿高速、龍靖高速、河百高速等瀝青路面中面層結構大多均采用6 cmAC-20C或GAC-20改性瀝青混合料（其中河百高速進行耐久性高模量EME-14瀝青混合料試驗路鋪筑）。總體來看中面層的結構形式從早期的普通瀝青的AC-20、AC-16混合料正逐漸向高指標的SBS改性瀝青AC-20C混合料、高性能橡膠瀝青ARAC-20、高模量EME-14混合料發(fā)展。

中面層作為提供瀝青路面抗車轍能力保證的承重層（相關研究表明路表5～7 cm以下位置承受的剪切力最大，最容易出現流動變形），采用何種材料、結構及如何控制施工均勻性，直接關系到后續(xù)整條高速路面抗車轍性能，因此有必要開展廣西地區(qū)中面層瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性影響因素分析研究。結合目前廣西高速公路常用的中面層瀝青混合料的類型、中面層瀝青膠結料的類型及指標、現場施工質量控制的均勻性指標，分析影響中面層瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的相關因素，并給出相關建議，為后續(xù)廣西高速公路建設提供借鑒。

2?中面層瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能影響因素分析

2.1?不同類型的中面層瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能差異性

本次對比采用的中面層混合料結構類型有ARAC-20、AC-20C、GAC-20、EME-14這四種瀝青混合料，四種瀝青混合料均采用廣西地區(qū)石灰?guī)r集料，瀝青（均為廣西常用瀝青品牌）分別為橡膠瀝青[70#道路石油瀝青+20%的40目橡膠粉+3%（綜合助劑，含SBS改性劑、活化劑、交聯(lián)劑、穩(wěn)定劑等）]、SBS改性瀝青（70#道路石油瀝青+SBS摻量為4.5%）、10-20的硬質瀝青（70#基質瀝青與硬質瀝青顆粒調和后，比例為75%∶25%）。首先對比三種瀝青膠結料相關指標，其次對比四種混合料的級配、體積指標和高溫穩(wěn)定性能。

（1）三種瀝青指標對比（見表1）

從表1三種瀝青膠結料的指標結果和技術要求可知，三種瀝青的指標要求各不相同，均滿足相關規(guī)范要求，硬質瀝青側重于對針入度的指標控制（針入度偏小）;橡膠瀝青側重于三大指標的控制和180 ℃黏度的控制;SBS改性瀝青側重于三大指標的控制和老化后相關指標的控制。而且，廣西地區(qū)在建的項目均提高了改性瀝青軟化點指標要求（大部分項目均要求>75 ℃），以確保路面高溫穩(wěn)定性能。

（2）四種混合料的級配對比（見表2）

從表2的四種混合料合成級配可知，20型的ARAC-20、AC-20C、GAC-20三種混合料均采用連續(xù)骨架嵌擠型的級配，粗骨料4.75 mm篩孔以上占比均在68%～70%左右，以減少由于級配不佳導致混合料高穩(wěn)定性有所降低的情況;13型的EME-14屬于法國體系的高模量瀝青混合料，并不追求混合料的級配骨架，而采用高瀝青用量、低標號的瀝青，追求混合料的高模量和抗疲勞性能，最終確?；旌狭系母邷胤€(wěn)定性能。

（3）四種混合料體積指標和高溫指標對比（見表3）

從表3四種混合料的油石比、設計方法、體積指標、高溫穩(wěn)定性能可知，ARAC-20、AC-20C、GAC-20采用馬歇爾設計方法確定相關油石比和體積指標，而EME-14采用旋轉壓實方式確定體積指標，且最低油石比確定采用豐度系數進行控制（最低豐度系數K≥3.4，油石比約≥5.4%）。整體高溫穩(wěn)定性能AC-20C和GAC-20基本相當，EME-14略好于ARAC-20，基本相當。由此可知，不同設計體系確定的中面層混合料高溫穩(wěn)定性能也是有所差距的，高性能、更耐久的混合料是發(fā)展方向，設計階段可根據路段特性和路面性能要求，嘗試不同結構類型的組合使用，以保證整體路面的高溫穩(wěn)定性能，減少后續(xù)養(yǎng)護運營成本。

2.2?不同指標瀝青膠結料對中面層混合料高溫穩(wěn)定性能的影響

為進一步確認同一種瀝青膠結料，不同指標要求下所拌制的混合料的高溫穩(wěn)定性能的差異性，對比采用統(tǒng)一的結構類型AC-20C，均采用SBS改性瀝青（但瀝青指標有所不同），集料均采用廣西地區(qū)石灰?guī)r集料且級配基本一致。

（1）瀝青指標對比（見表4）

從表4的對比結果可知，選用廣西兩個項目采用的SBS改性瀝青，分別為樣品1和樣品2，樣品1的改性瀝青軟化點指標高于樣品2的軟化點指標10度，且通過SHRP瀝青性能等級可知樣品1的高溫性能等級比樣品2高出一個等級。

（2）混合料體積指標和高溫指標對比（見表5）

從表5的對比結果可知，兩種指標有所偏差改性瀝青分別拌制的AC-20C瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能還是有一定的差異，這也證明了提高部分高溫指標可以改善改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能。

2.3?施工關鍵控制指標對中面層混合料高溫穩(wěn)定性能的影響

施工控制水平著重關注級配和油石比的波動、現場壓實的均勻性，因此本次對比采用現場切割車轍板的方式進行混合料的燃燒級配、油石比和車轍板的動穩(wěn)定度試驗，分析施工過程中級配、油石比、壓實度控制對中面層混合料的高溫穩(wěn)定性能的影響。

試驗方案如下：現場在中面層AC-20C施工攤鋪機起步位置，設置好取樣地點，分別按照距中央分隔帶1.0 m位置、6 m位置、9 m位置分別切割40 cm×40 cm的車轍板試件，每一處取三塊試件，然后加工成車轍板30 cm×30 cm標準試件（切割多余的條狀試件用于測量毛體積密度，計算壓實度），放入長30 cm×寬30 cm×高8 cm試模中，邊部不緊密處用水泥漿填充密實后進行養(yǎng)護，在60 ℃下保溫5 h，分批進行相關動穩(wěn)定度試驗。每一組動穩(wěn)定度試驗結束后，烘散車轍板，剔除切割骨料外露和中間碾壓輪位置的混合料，分別進行燃燒級配和油石比試驗。

不同取樣位置的車轍板烘散后的混合料級配和油石比數據如表6所示。

從表6對比結果可知，三處取樣點的車轍板烘散后的瀝青混合料合成級配、油石比與設計值有一定的偏差（邊部1 m處級配相對偏粗，油石比偏小;中部6 m處，級配偏細，油石比偏大;9 m處級配和油石比相對穩(wěn)定），說明由于攤鋪設備的性能，導致攤鋪的整個斷面混合料的均勻性有一定的偏差，存在一定離析，而離析的存在導致級配和油石比產生一定的變異。

不同取樣位置的車轍板壓實度數據和動穩(wěn)定度試驗數據見表7。

從表7的對比結果可知，三處取樣點的車轍板數據均滿足要求，但對于同一攤鋪斷面取樣試驗結果仍有很大的變異性，并且由于邊部1 m處的壓實度偏小導致動穩(wěn)定度偏?。ㄟ叢侩x析且欠壓導致變形相對過大）;中部6 m處攤鋪機中縫部位容易細集料堆積（造成級配偏細，油石比相對偏大，4.75 mm以上骨料偏少，難以形成較好的骨架結構）;距中部9 m處數據相對正常，與日常室內成型車轍試件進行動穩(wěn)定度試驗結果偏差較小。

3?結語

本文結合目前廣西高速公路發(fā)展的狀況和中面層混合料類型的發(fā)展情況，通過分析常用的各種不同結構類型中面層瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能差異、不同指標要求的瀝青膠結料對中面層瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能的影響、施工關鍵控制指標對中面層瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能的影響，得出以下結論：

（1）AC-20C、GAC-20作為常用的中面層瀝青混合料類型，整體高溫穩(wěn)定性能兩者基本相當，高模量瀝青EME-14混合料略好于橡膠瀝青ARAC-20混合料。因此就中面層高溫穩(wěn)定性能而言，AC-20C、GAC-20相比高性能的橡膠瀝青ARAC-20混合料和EME-14混合料仍有一定的差異。后續(xù)項目可結合路段特點和路面性能要求，選擇不同結構類型的組合，以保證整體路面的高溫穩(wěn)定性能，減少后續(xù)養(yǎng)護運營成本。

（2）在中面層混合料結構類型確定的情況下，通過提高瀝青部分指標要求（例如：要求提高軟化點至75 ℃以上，PG性能等級須達到PG76-22），對于提高中面層瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能是有幫助的，但也不能一味提高高溫指標，這樣既不經濟，也會導致混合料的其他指標衰減嚴重。

（3）油石比、級配、壓實度作為施工控制的關鍵指標，對中面層瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能影響較大，因此需要提高攤鋪機的鋪筑性能和壓路機碾壓的均勻性，采用大功率、抗離析的攤鋪機，減少施工環(huán)節(jié)導致的施工的不均勻性，同時采用智能壓實手段控制碾壓的均勻性。

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