沥青混凝土罩面在堤防路面改造中的性能探讨

江 磊

（江西省水利投资集团有限公司 江西 南昌 330000）

1 前言

近年来我国车辆运输事业发展迅速，一些沿河、沿江城市为弥补道路的不足，将标准防洪堤兼做主干道路，这引起了一些新问题：由于堤防管理的缺位以及交通量的增长，尤其是载重车辆超载现象严重，部分防洪堤的堤顶路面遭到碾压破坏，诸如路面出现轮辙沉陷、凸凹不平、雨天泥泞难行等，给工程管理与防汛抢险车辆通行带来很多困难和不便[1]，为保证防汛的安全和交通的通畅，一些堤顶路面必须进行修复改造。

当前堤顶路面的主要形式有泥结碎石路面、混凝土路面和沥青混凝土路面等。城区堤防建设不仅要考虑堤防的防洪治涝功能，还应与城市的规划建设相协调[2]。当原有防洪堤路面局部产生破损、线裂、剥落、坑槽、车辙等早期病害形式时，可采用沥青罩面修复技术，该技术与其他方法显著的区别是将水泥混凝土基层和沥青罩面层两种不同材料有机结合，形成复合式路面，以此提高堤顶路面的平整度、防水性和抗滑能力，改善路面性能。本文对SBS改性沥青混凝土罩面在堤顶路面改造工程中的性能进行了探讨，总结该技术方案的性能优点，在防洪堤的堤路综合利用方面做有益的探索，以期在同类工程中提供借鉴作用。

2 组成材料及配合比

2.1 原材料

2.1.1 改性沥青的制备

沥青改性是通过改善沥青体系的内部结构实现对沥青物理性能的改善，能有效提升沥青的路用性能。沥青的SBS改性需要经过溶胀、剪切、发育三个过程，SBS改性沥青是在原有基质沥青的基础上，掺加适量SBS改性剂而形成。为使沥青和SBS改性剂充分搅拌均匀，在沥青拌和厂采用胶体磨将沥青多级高速剪切和研磨成细小颗粒，然后与沥青形成混溶的稳定体系，达到均匀共混的目的。研磨后，将混合均匀的沥青运入发育罐，温度控制在170℃～190℃，在搅拌器的作用下进行一定时间的发育过程，以此来提高改性沥青的储存稳定性。

2.1.2 粗集料

AK-13A改性沥青混合料中，粗集料必须洁净、干燥、未风化以及表面粗糙，本次试验中粗集料采用花岗岩，质量技术要求须满足规范要求[3]，粗集料试验结果见表1。

2.1.3 细集料

细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配，细集料的洁净程度，天然砂以小于0.075mm含量的百分数表示。本次试验中粗集料采用天然砂，质量技术指标测试结果如表2。

2.2 组成材料配合比

2.2.1 集料混合料粒径级配

将集料颗粒按照粒径的质量百分比进行混合，形成符合规范要求的集料混合料，计算各集料粒径百分比。经过计算机计算，可得到一条平滑曲线（如图1），由图可见，计算级配与规范要求的中值误差较小，在规范允许范围之内，本次集料混合料的粒径级配是比较恰当的。

2.2.2 最佳沥青用量

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）的要求[4]，采用马歇尔试验法来确定最佳沥青用量。按照集料粒径级配称取集料，以0.5%的梯度递增沥青用量，制作沥青混合料试件，击实次数为两面各75击，温度为175℃，得到5组沥青百分比用量对应的数值，不同沥青用量的马歇尔试验结果如表3。

表1 粗集料质量技术指标测试结果

图1 粒径级配曲线图

表2 细集料质量技术指标测试结果

表3 不同沥青用量的马歇尔试验结果

表4 最佳沥青用量时马歇尔试验各参数值

表5 沥青混合料马歇尔试验结果

表6 冻融劈裂试验结果

表7 沥青混合料试验结果

表8 SBS改性沥青混合料抗渗水能力试验结果

根据表4图解法求得，最大密度对应的沥青用量为5.16%，孔隙率范围中值对应的沥青用量为5.0%，最大稳定度对应的沥青用量为5.04%，求出满足各项规范要求的最大沥青用量为OACmax=6.38%，最小沥青用量为OACmin=4.04%。

按照规范要求，计算最佳沥青用量OAC：

考虑到现场的可操作性，故拟定沥青混合料中最佳沥青用量OAC=5.1%。最终，确定SBS改性沥青混合料最佳沥青用量的对应各参数值见表4。

3 沥青混合料的路用性能

由于大部分堤顶道路的破坏是由于重车超载碾压所致，所以路面性能主要是对沥青混合料的水稳定性、抗车辙能力和渗水性能进行评价。

3.1 水稳定性

为了评价SBS改性沥青混合料的水稳定性，本文采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）中两种常规方法进行试验，即浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。

3.1.1 浸水马歇尔试验

按照试验规程，分别测试160℃时保温30min和48h的马歇尔试件稳定度，正反击实75次的圆柱体试件，计算残留稳定度，试验结果见表5。

由表5可知，残留稳定度94%远高于技术标准70%的要求，试验结果表明沥青混合料的水稳定性较好。

3.1.2 冻融劈裂试验

冻融劈裂试验是对沥青混合料进行冻融循环，测定混合料试件在受到水损害前后劈裂破坏的强度比。按照试验要求压实成型试件三组，进行劈裂试验，冻融劈裂试验结果如表6。

从冻融劈裂强度比（TSR）来看，试验的沥青混合料的冻融劈裂强度比为87.6%，好于规范要求的≥75%，从冻融劈裂强度比的对比可见，SBS改性沥青混合料在最佳沥青用量5.1%时的水稳定性较好。

3.2 高温稳定性能

路面的高温稳定性能也称为高温抗车辙性能，是指沥青混合料抵抗车辆反复碾压变形及抵抗侧向流动变形的能力，它是衡量沥青混合料路面路用性能的主要指标。

本文按照规范要求取了三组试件，计算动稳定度（DS）平均值来评价沥青混合料路面的高温稳定性，车辙试验结果见表7。

由表7可知，试验数据动稳定度平均值为3849次/mm，远大于规范要求的2400次/mm，说明了试件具有很好的高温抗车辙性能。

3.3 抗渗水性能

为评价沥青路面的抗渗水性能，按规范要求进行渗水试验，结果见表8。

按规范要求进行沥青路面渗水试验，未发现渗水，表明SBS改性沥青混合料路面抗渗水性能满足规范要求。

4 结语

本文对SBS改性沥青的效果与路用性能指标进行了试验，从相关的试验结果来看，得出了以下一些结论：

（1）从试验结果与规范要求的对比可以看出，SBS改性沥青混凝土罩面具有优良的高温稳定性、抗水害性及抗车辙性能。

（2）在防洪堤的破损堤顶路面修复中，使用SBS改性沥青混凝土罩面技术是可行的，可有效提高路面使用性能，可为类似工程提供参考依据。陕西水利

[1]闰俊平，张扬.库区堤防道路建设的新途径[J].陕西水利.2001，（z2）：91.

[2]王志文.城区堤防工程的设计与思考[J].陕西水利.2013，（3）：65-66.

[3]JTGF40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[4]JTGE20-2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程 [S].北京：人民交通出版社，2011.