白存現(xiàn)

（中國(guó)土木工程集團(tuán)有限公司，北京100038）

1 引言

瀝青路面具有良好的力學(xué)性能、平整度和耐磨性好等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用。但是，很多早期建設(shè)的瀝青路面相繼出現(xiàn)以功能性破壞為主的損害，如車轍、輕微裂縫和磨損等【1】。這些病害的出現(xiàn)不僅與交通量逐漸增大、重載車輛增多等因素有關(guān)，同時(shí)，也與瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)不合理有關(guān)。因此，研究具有良好路用性能的新型瀝青路面具有重要意義。Superpave路面具有較強(qiáng)的抗車轍能力和良好的密實(shí)性等特點(diǎn)。但是，坦桑尼亞路面設(shè)計(jì)手冊(cè)和施工規(guī)范均缺乏Superpave的相關(guān)內(nèi)容。本文針對(duì)Superpave-19瀝青混合料進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)，再對(duì)Superpave-19瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)，通過鋪筑試驗(yàn)路段對(duì)其路用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)推動(dòng)Superpave在東非地區(qū)的應(yīng)用具有積極的意義。

2 配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)Superpave配合比設(shè)計(jì)方法，筆者進(jìn)行了級(jí)配初選和試驗(yàn)評(píng)價(jià)，由此確定了最佳瀝青用量，最后進(jìn)行了最大次數(shù)驗(yàn)證。

1）初選級(jí)配時(shí)，首先調(diào)試選出粗、中、細(xì)3個(gè)級(jí)配，再根據(jù)集料的密度和吸水率計(jì)算出各個(gè)級(jí)配的初始瀝青用量，然后用初始瀝青用量成型試件計(jì)算各個(gè)級(jí)配的瀝青混合料在空隙率為4.0%時(shí)所需的瀝青用量及相應(yīng)的瀝青混合料體積性質(zhì)，如礦料間隙率、瀝青飽和度、粉膠比及初始旋轉(zhuǎn)次數(shù)壓實(shí)度等【2】。

2）根據(jù)各個(gè)級(jí)配的估算瀝青用量，選用4.4%的瀝青用量，采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型試件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)和估算瀝青用量試驗(yàn)，確定了設(shè)計(jì)級(jí)配。

3）設(shè)計(jì)級(jí)配確定后，采用5個(gè)不同的瀝青用量進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)，在試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上進(jìn)行圖表插值法計(jì)算，空隙率為4%時(shí)瀝青用量為4.4%。

4）對(duì)瀝青用量為4.4%的成型試件進(jìn)行壓實(shí)，最大壓實(shí)次數(shù)時(shí)壓實(shí)度滿足規(guī)范要求。

3 瀝青混合料性能檢驗(yàn)

本次試驗(yàn)的同時(shí)也采用了馬歇爾混合料設(shè)計(jì)方法對(duì)本次所用瀝青混合料進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)，對(duì)2種不同設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的瀝青混合料試件進(jìn)行性能檢驗(yàn)，對(duì)Superpave-19瀝青混合料和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法下的瀝青混合料性能進(jìn)行比較。

3.1 高溫穩(wěn)定性

根據(jù)配合比設(shè)計(jì)要求，采用車轍試驗(yàn)對(duì)2種不同設(shè)計(jì)方法下的瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 車轍試驗(yàn)結(jié)果

通過表1可以看出，Superpave-19瀝青混合料的車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)要求2 400次/mm，同時(shí)也可以看出，Superpave法設(shè)計(jì)的瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度為馬歇爾法設(shè)計(jì)的瀝青混合料的1.27倍，說明了Superpave法設(shè)計(jì)的瀝青混合料具有較好的高溫穩(wěn)定性。

3.2 低溫抗裂性

采用小梁彎曲試驗(yàn)對(duì)2種不同設(shè)計(jì)方法下的瀝青混合料的低溫性能進(jìn)行檢驗(yàn)【3，4】，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

通過表2可以看出，馬歇爾法設(shè)計(jì)的瀝青混合料的低溫彎曲破壞應(yīng)變要比Superpave法設(shè)計(jì)的瀝青混合料大，其破壞應(yīng)變僅為Superpave法的1.08倍，說明Superpave法設(shè)計(jì)的瀝青混合料的性能較傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的差別不大。

4 工程實(shí)踐

4.1 工程概況

本試驗(yàn)路段位于坦桑尼亞依林加地區(qū)，隸屬于坦桑尼亞通往贊比亞的交通要道，車流量大，尤其是重載貨車多，對(duì)路面的承載力、溫度穩(wěn)定性提出了較高的要求。該工程原路面設(shè)計(jì)為5cm普通熱拌瀝青混凝土，經(jīng)過設(shè)計(jì)變更，改為該國(guó)首條應(yīng)用改性瀝青混凝土的公路，公路路面結(jié)構(gòu)層為40mm Superpave-12.5細(xì)粒式瀝青混凝土路面層+50mm Superpave-19中粒式瀝青混凝土路面層+150mm級(jí)配碎石基+150mm水泥穩(wěn)定土底基層（C2）+150mm水泥穩(wěn)定土底基層（C1）。試驗(yàn)路段研究選KP2+100～KP2+300長(zhǎng)度為200m，試驗(yàn)路段鋪筑結(jié)束后對(duì)Superpave-19瀝青混凝土路面的瀝青混合料的用油量、高溫和低溫性能進(jìn)行檢驗(yàn)。

4.2 質(zhì)量檢測(cè)

4.2.1 用油量及集料級(jí)配

用抽提儀測(cè)定瀝青混合料中瀝青用量，同時(shí)對(duì)集料級(jí)配進(jìn)行檢驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3 抽提試驗(yàn)結(jié)果

由表3可以看出，在試驗(yàn)路段中瀝青混合料的瀝青用量平均值為4.44%，符合生產(chǎn)配合比的要求，同時(shí)抽提后集料的各個(gè)篩孔的篩余量均符合級(jí)配設(shè)計(jì)范圍。

4.2.2 高溫穩(wěn)定性

對(duì)在試驗(yàn)路段鉆取的芯樣進(jìn)行了動(dòng)穩(wěn)定度檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

由表4檢測(cè)結(jié)果表明，按照本文室內(nèi)研究所確定的Superpave-19瀝青混合料，高溫性能完全可以滿足現(xiàn)行規(guī)范所要求的施工質(zhì)量控制要求，其路用性能良好。

4.2.3 低溫抗裂性

由表5檢測(cè)結(jié)果表明，按照本文室內(nèi)研究所確定的Superpave-19瀝青混合料，低溫性能完全可以滿足現(xiàn)行規(guī)范所要求的施工質(zhì)量控制要求，其路用性能良好。

表5 低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

通過瀝青混合料的馬歇爾指標(biāo)及路用性能指標(biāo)和現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法，對(duì)Superpave-19瀝青混合料進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)，之后進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)研究和對(duì)試驗(yàn)路段的路用性能進(jìn)行檢測(cè)。研究結(jié)果表明，本次Superpave-19瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的最佳瀝青用量為4.4%，具有較好的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，路用性能良好。