劉尚卿 游凌達

（中犇檢測認證有限公司，河南 鄭州 450000）

澆注式瀝青混合料不同于普通熱拌瀝青混合料，其具有瀝青含量高(7%～10%)、礦粉含量高(20%～30%)及拌和溫度高(220℃～260℃)的“三高”特點，拌和時間長，流動性好，無須碾壓，依靠自身的流動性即可攤鋪，同時其空隙率很小，且內(nèi)部空隙不連通。澆注式瀝青混合料的上述特點決定其具有優(yōu)異的防水性能、抗開裂性能和與鋼板的追從性能。由于其優(yōu)異的使用性能，澆注式瀝青混合料廣泛用于鋼橋面鋪裝、隧道路面、停車場和地坪等領域。目前澆注式瀝青混合料鋪裝體系已成為我國大跨徑鋼橋面應用規(guī)模最大的鋪裝方案。由于我國高溫、超載的特點，要求澆注式瀝青混合料具有良好的高溫性能，其結合料主要采用聚合物復合改性瀝青。

1 工程概況

某路橋工程全長2678m，由于該橋地處寒冷地區(qū)，夏、冬兩季溫差顯著，溫差至少在65℃以上，使用條件極為苛刻。在兼顧橋面防水的同時，決定橋面鋪裝采用澆注式瀝青混凝土。

2 試驗材料與測試方法

瀝青性能是決定瀝青混合料的關鍵因素。適宜于澆注式瀝青混合料的瀝青采用的是改性硬質瀝青，它不同于常規(guī)瀝青混合料的普通瀝青或改性瀝青；而澆注式瀝青混合料屬于懸浮密實結構，其高溫抗剪強度主要依靠的是瀝青自身的粘聚力；澆注式瀝青混凝土施工工藝也不同于一般瀝青混凝土需要碾壓，它是根據(jù)其高溫流動性直接攤鋪成型。綜上可知，改性硬質瀝青的特性將直接決定著澆注式瀝青混凝土的高溫強度與施工和易性。因此，改性硬質瀝青的配制和混合料瀝青最優(yōu)用量選擇是該試驗研究的核心問題。

2.1 試驗材料選擇

1）瀝青材料。澆注式瀝青混凝土要求瀝青在高溫時具有很好的流動性，而傳統(tǒng)的瀝青改性劑往往在高溫時會增加瀝青的黏度，造成澆注式瀝青混凝土高溫施工困難。試驗所用改性硬質瀝青由SBS(I-D)改性瀝青和TLA湖瀝青按確定比例調(diào)配而成，經(jīng)試驗測定其各自的技術性能。2）粗集料。由于澆注式瀝青混合料的成型機理與SMA等其他混合料不一樣，其高溫穩(wěn)定性主要依賴于膠泥的性能。因此對集料的要求不象SMA那樣嚴格，在鋪裝底層的澆注式瀝青混合料時，試驗采用新鮮、干凈、堅硬、無風化、無雜質的玄武巖軋制的碎石，通過室內(nèi)試驗獲得的粗集料技術性能指標符合規(guī)定要求。3）細集料。細集料如河砂、山砂、海砂和機制砂等，在澆注式瀝青混合料中細集料占有很大的比例，大約30%，因此細集料的性能對混合料的影響很大，澆注式瀝青混合料中的細集料需加入一定數(shù)量的天然砂，以增加澆注式瀝青混合料的高溫流動性，但由于天然砂特有的材料特性對高溫抗車轍不利，因此必須進行一定的限制。澆注式瀝青混合料中機制砂與天然砂的比例應不大于1:2。本工程細集料加工過程中的石屑由專門設備加工成機制砂，其技術性能指標測試結果符合規(guī)定要求。4）填料。在橋面瀝青鋪裝中，礦粉作為填料，在瀝青混凝土中起很大的作用，特別是在澆注式瀝青混凝土中，因其礦粉的含量較高，達到集料用量的25%左右。在瀝青混凝土中，礦粉主要是吸收瀝青組成瀝青膠結料，膠結料的性能對瀝青混凝土的性能將產(chǎn)生很大影響，因此所用的礦粉質量的優(yōu)劣將會對橋面鋪裝的質量產(chǎn)生決定性的影響，通常情況下，橋面鋪裝所用的礦粉必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細而成的礦粉，其技術性能指標測試結果符合規(guī)定要求。

2.2 測試方法

試驗在確定填料用量及礦料級配的前提下，改變?yōu)r青的用量，通過貫入度試驗、馬歇爾穩(wěn)定度試驗及流動度試驗確定最佳瀝青用量，然后通過高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性試驗等對最佳瀝青用量下的瀝青混合料進行性能驗證。根據(jù)公路工程集料試驗規(guī)程相關要求，試驗采用標準方孔篩進行集料篩分，骨料篩分成各檔集料、結合《公路鋼箱梁橋面鋪裝設計與施工技術指南》集料級配推薦范圍的上下限，繪制出規(guī)范級配曲線見圖1。

圖1 規(guī)范級配曲線

根據(jù)設計要求，結合澆注式瀝青混凝土高溫性能不足的特點，選擇高溫性能較優(yōu)的改性硬質瀝青(SBS改性瀝青∶TLA湖瀝青=70%∶30%)作為目標優(yōu)化瀝青，同時結合實踐經(jīng)驗，預估確定SBS∶TLA=7∶3配制的改性硬質瀝青的用量8.8%，并按±0.3%變化，即瀝青用量分別為9.1%、8.8%、8.5%，最終選取瀝青用量為8.5%進行性能分析。

3 澆注式瀝青混凝土的路用性能分析

1）高溫車轍試驗。采用車轍試驗評價澆注式瀝青混凝土的高溫性能，試驗結果為瀝青用量為8.5%時，實測動穩(wěn)定值為464次/mm，技術標準≥350次/mm。由此可知澆注式瀝青混凝土的高溫性能符合技術要求，但與一般瀝青混合料相比偏低。為進一步提高澆注式瀝青混凝土的高溫性能，決定采取在澆注式表面撒布并壓入適量預裹碎石的措施。為評價撒布適量的預裹碎石對澆注式瀝青混凝土高溫性能的提升效果，進行不同預裹碎石壓入數(shù)量的車轍試驗，試驗結果顯示，預裹覆碎石的撒入顯著提高了澆注式瀝青混凝土的高溫性能。

2）低溫彎曲試驗。低溫彎曲試驗中試件尺寸為100mm×50mm×300mm，試驗溫度為-10℃，加載速率為50mm/min，試驗結果為瀝青用量為8.5%，彎曲應力為12.74Mpa，彎曲應變?yōu)?400με，彎曲應變技術要求為≥8000με。結果表明設計的澆注式瀝青混合料低溫性能符合技術要求。

3）動態(tài)模量試驗。本工程開展了澆注式瀝青混凝土動態(tài)模量試驗，結果如圖2所示。將之與環(huán)氧瀝青混凝土動態(tài)模量試驗結果進行對比，結果如圖3所示。澆注式瀝青混合料性能受溫度和荷載影響較大，混合料的動態(tài)模量隨溫度的升高而降低，隨頻率的升高而增加。澆注式瀝青混合料的動態(tài)模量在低溫高頻條件下與環(huán)氧瀝青混合料基本接近，具有較高的強度，能夠保證鋪裝層的使用性能;但是在高溫條件下，即溫度超過40℃，混合料的動態(tài)模量開始迅速降低，且在低頻條件下，澆注式瀝青混合料的模量降低更為明顯。

圖2 澆注式瀝青動態(tài)模量試驗結果

圖3 澆注式瀝青與環(huán)氧瀝青混合料動態(tài)模量比較

4 結束語

綜上所述，澆注式瀝青混凝土屬于密實級配瀝青混凝土。它的特點是在施工溫度條件下，瀝青混合料呈流淌狀態(tài)，一般不需要用壓路機，只需要用簡單的攤鋪整平機具即可完成施工，并能達到規(guī)定的密實度和平整度?；旌狭媳旧砭哂屑毤虾扛?，礦粉含量高，瀝青含量高等“三高”特點，較多的瀝青及細集料含量使粗骨料處于懸浮狀態(tài)，它與熱壓瀝青混凝土不同的是其空隙率很小，而且內(nèi)部空隙不相連。澆注式瀝青混凝土由于其自身優(yōu)異的性能，已逐漸成為橋面鋪裝材料的主流。尤其是寒冷地區(qū)的橋面鋪裝。