特立尼达湖改性沥青在太旧高速公路改造项目中的应用研究

马丽霞　樊慧平

【摘要】结合太旧高速公路的交通特点和特立尼达湖改性沥青混凝土的优良性能,在太旧高速公路路面维修工程中首次采用了天然特立尼达湖改性沥青,经过室内试验研究和现场检测,证明其路用性能好,施工适应性强,再生利用可靠,具有良好的经济效益和社会效益。

【关键词】特立尼达湖 太旧

【中图分类号】U4【文献标识码】A

随着山西经济的飞速发展,太旧高速公路交通越来越繁重,大型运输车辆增长异常迅速,其中超载车辆占到通行车辆的50%以上。如此繁重的交通条件,使得路面出现大面积龟裂、车辙、坑槽等病害。基于上述太旧高速公路的交通特点和特立尼达湖改性沥青混凝土的优良性能,结合本课题研究成果,在太旧高速公路路面维修工程中首次采用了天然特立尼达湖改性沥青,经过现场检测,其路用性能好,施工适应性强,再生利用可靠,具有良好的经济效益和社会效益。

1、原材料

1.1 集料

太旧高速公路路面维修工程上面层使用AC-13型特立尼达湖改性沥青混凝土,粗集料选用平定玄武岩,粒径分别为10mm～15mm和5mm～10mm, 经检测,10～15mm、5～10mm玄武岩碎石吸水率偏大,是由于该玄武岩本身为多空隙碎石所致,在检测其密度和沥青混合料密度时,应该使用蜡封法进行检测,其他指标满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求,可以用作沥青混凝土上面层。细集料选用平定玄武岩石屑和河北灵寿砂,经检测,平定玄武岩石屑和河北灵寿砂所检项目均满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求,可以用作沥青混凝土上面层。

1.2 矿粉

矿粉选用平定石灰岩石屑现场加工,经检测,该矿粉所检项目均满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求,可以用作沥青混凝土上面层。

1.3 沥青

本工程基质沥青选用中海90#沥青,改性剂使用特立尼达湖天然沥青,经检测, 中海AH-90#沥青所检指标均符合规范要求,特立尼达湖天然沥青所检项目均符合英国BS3690标准[1],可以用作沥青混凝土上面层。

改性沥青按照25%特立尼达湖天然沥青改性剂+75% 中海90#基质沥青比例配制,将基质沥青预热到150℃后,按照掺配比例将天然湖沥青直接加入进行拌和,并提高温度到170℃,搅拌40分钟,将制作好的特立尼达湖改性沥青在24小时内作完试验,经检测,特立尼达湖改性沥青所检指标均符合ASTM规范要求,可以用作沥青混凝土上面层。

2、混合料配合比设计

2.1 矿料级配

太旧高速公路路面维修工程沥青混凝土上面层使用连续密级配AC-13型沥青混合料,矿料级配按照最大理论密度线标准级配和多级嵌挤密级配理论进行设计和调整。目标配合比为:10～15mm碎石:5～10mm碎石:石屑:砂:矿粉=36:20:24:15:5,最佳油石比为6.0%,生产配合比为:3#仓:2#仓:1#仓:矿粉=35:30:31:5,最佳油石比为6.1%。

2.2 沥青混合料性能

改性沥青混合料最佳油石比,采用GTM设计方法进行试验调整确定,并用传统的马歇尔标准试验进行验证,通过室内沥青混合料各项性能检测不难看出,特立尼达湖改性沥青混合料所有指标均JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求,其中高温稳定性能比普通沥青有大幅度提高,其他水稳定性和密水性能也均比普通沥青混合料有所改善,可以用作太旧高速公路维修工程沥青混凝土上面层。

3、施工技术要点

3.1 改性沥青制备

特立尼达湖改性沥青的生产工艺较为简单,不需要专门的剪切研磨设备,而只需一个湖沥青熔化罐和一个改性沥青搅拌罐即可。特立尼达湖天然湖青的包装为纤维板桶装,在生产过程中,将纤维板包装剥去并放入熔化罐中,在170～180℃的条件下熔化后,按比例泵入带搅拌装置的搅拌罐中混合均匀即可。

由于特立尼达湖改性沥青的特殊性能,应该由有经验的工程人员现场加工特立尼达湖改性沥青,并且储存时间不得超过24小时,拌和温度按试验室方法,分别预热基质沥青及特立尼达湖沥青到150℃,按照掺配比例进行拌和,并提高温度到170℃,搅拌40分钟,将制作好的特立尼达湖改性沥青输送到沥青罐中待用。

3.2 拌和

特立尼达湖改性沥青混合料拌和与普通沥青混合料拌和基本相同,仅是矿料加热温度和拌和温度适当提高即可。一般情况,根据特立尼达湖改性沥青的粘温曲线控制混合料的施工温度。矿料加热温度一般控制在175～185℃,不得高于190℃。沥青加热温度控制在160～170℃,最高不得超过180℃。改性沥青现场制作温度控制在165～175℃,最高不得超过180℃。沥青混合料拌和出料温度控制在170～180℃,最高不得超过195℃,否则废弃。摊铺温度控制在170℃以上,初压温度控制在165℃以上,终压温度控制在120℃以上。

3.3 运输

由于改性沥青比普通沥青粘度大,运输车装料前,车厢底部应涂刷适量的油水混合液,避免粘车。在运输过程中,不论气候如何,混合料运输车均须覆盖蓬布,以保证到场温度不低于165℃。运输到现场后,先测量温度,对低于165℃及高于195℃的混合料予以废弃,并查找原因及时调整。

3.4 摊铺

特立尼达湖改性沥青混合料由于混合料粘度较高,摊铺阻力大,需要较高的摊铺温度,摊铺机一般采用高速公路常用类型即可。摊铺前应按照虚铺厚度(太旧高速公路虚铺系数为1.2)调整好摊铺机,为了保证熨平板的初压效果,应该提前预热熨平板,在摊铺时使熨平板加振,以减少压路机碾压变数,缩短碾压时间,保证碾压温度。

混合料到场后应及时摊铺,摊铺时需保证摊铺机前至少有5辆车等候,摊铺应连续均匀,以保证混合料的摊铺温度。摊铺前混合料温度不宜低于165℃,摊铺的行进速度应根据来料情况进行控制,基本保持匀速前进,不得中途变速,尽量减少停顿。根据太旧路的特点,速度以1.5～2 m/min为宜(一般要求不超过3m/min)。摊铺的过程中应随时检查虚铺厚度和横坡,以便随时控制路面的程,及时进行调整。

3.5 碾压

路面的压实一般分为三个阶段,即初压、复压和终压。碾压一般按照紧跟、慢压、高频、低幅的原则进行,压路机应紧跟在摊铺机后面碾压,在终压温度120℃前消除全部轨迹,达到要求的压实度后立即停止碾压,以免过碾。特立尼达湖改性沥青混合料的碾压也和其它改性沥青一样须在高温下及时碾压,但比聚合物改性沥青稍容易些。根据施工要求和现场的碾压设备,确定施工碾压机械组合和碾压工艺。

在太旧路的实际施工过程中,在终压完成一定间隔后采用了轮胎压路机碾压一遍的做法,目的是将沥青层表面的空隙挤密,防止水对路面的损害。另外在碾压时为了避免压路机粘轮,在碾压轮上涂刷柴油:水=1:3的混合液或利用压路机洒水装置向碾压轮洒水。

3.6 接缝处理

在一般的施工中应尽量减少接缝的产生,特别是冷接缝,但维修工程都不可避免地要面对冷接缝,一般的处理方式无非是切割——清洗表面——涂刷粘层油,这种传统的做法已经实践了很多年,但效果大多不理想,接缝处往往成为渗水的通道,形成破处越破的马太效应。

为了保证接缝粘结密实,太旧高速公路沥青混凝土路面维修工程在接缝处采用了沥青马蹄脂双面贴,这种胶贴在常温下呈固体带状物,温度升高后发生流变。在混合料摊铺前,首先用钢丝刷清理接缝表面的矿物杂质以及干燥松散颗粒,然后喷洒或涂刷粘层油、粘贴沥青马蹄脂双面贴。一般情况下,当胶贴与热混合料接触后,胶贴便开始受热融化发生流变,与混合料形成一体。为了使新旧路面粘结更紧密,太旧路在使用胶贴时先使用喷灯对胶贴进行了预热融,这样能使铺筑完成的新路面和旧路面接茬紧密,防止自然水从接缝处渗入对路面造成损害。

3.7 检测

对于碾压完成的沥青混凝土路面应该及时进行常规的检测,如厚度、平整度、压实度、横坡、渗水系数等,对沥青混合料应该进行马歇尔、抽提、动稳定度等试验。

3.8 养护

特立尼达湖改性沥青混凝土面层施工完毕后,自然冷却养生,直到路面内部温度降低至60℃(路表温度50℃)以下,方可开放交通。

4、结论

通过对太旧高速公路路面维修工程特立尼达湖改性沥青的应用研究和现场检测可知:加入特立尼达湖天然沥青后,改性沥青的高温性能、耐老化性能明显改善,沥青混合料高温性能、水稳定性能改善效果明显,施工适应性强,再生利用可靠,具有良好的经济效益和社会效益。在以后的使用实践中,仍需进一步规范特立尼达湖改性沥青的使用技术标准,继续深入研究特立尼达湖改性沥青混合料的使用性能,加强施工组织管理,严格控制施工质量,确保特立尼达湖改性沥青能够大面积推广与应用。

作者简介:

马丽霞:(1963-),女,工程师,2008年毕业于北京交通大学,大学本科,现就职于山西省交通基本建设工程质量监督站。

樊慧平:(1977-),男,工程师,2001年毕业于太原理工大学,大学本科,现就职于山西省交通规划勘察设计院。