IBIND沥青混合料路面在省道中的应用研究*

周　晖　郑文俊　李士友　马志雪

(浙江省衢州市交通工程质量安全监督站　衢州　324000)

IBIND沥青混合料路面在省道中的应用研究*

周晖郑文俊李士友马志雪

(浙江省衢州市交通工程质量安全监督站衢州324000)

摘要为评价IBIND沥青混合料路面在地方干线公路中的应用效果，依托浙江省S222龙丽线龙游段路面大中修工程，对IBIND沥青混合料进行了沥青路面上面层的工程应用。在确定IBIND沥青混合料AC-13配合比设计的基础上，分析了IBIND沥青混合料的物理力学性质，并对试验路进行了现场混合料和钻心取样，路用性能、平整度检测等，验证了IBIND沥青混合料在省道路面中应用的可行性。

关键词沥青路面省道IBIND应用研究

近年来，浙江省公路建设规模迅速发展，但随着超载、重载作用，加之浙江高温多雨环境的影响，沥青路面出现大量的早期病害，而有机改性活性矿物(IBIND)改性沥青混合料是缓解沥青路面早期病害的重要途径之一。IBIND最早由以色列DSI公司开发并进行初步探索应用[1-2]，在以色列、欧洲、爱尔兰、澳大利亚、中国等多个国家的路面工程中应用。吕委等人[3]研究了掺加IBIND的SMA改性沥青混合料的路用性能；江苏交通科学研究院在长江大道辅道和市政沥青路面进行过应用[4]。

目前有机改性活性矿物沥青混合料路面应用研究刚刚起步，仅处于室内微观试验改性分析的探索阶段[5-8]，在省道上未见应用和性能研究报道。本文以浙江省S222线龙丽线龙游段路面大中修改造工程为依托，对IBIND沥青混合料进行各项指标的设计和性能检测，以改善沥青混合料的使用性能，缓解沥青路面的早期病害，延长路面的使用寿命。

1原材料

1.1　沥青

采用AH-70沥青，经检测合格进场后储入沥青罐以备用，其性能检测结果见表1。

表1　现场沥青3大指标试验结果

1.2　集料和矿粉

集料和矿粉质量直接关系到混合料生产的稳定性，也直接影响着路面摊铺、碾压效果，同时对级配控制起着至关重要的作用。通过对进场的集料分开堆放以防混仓，矿粉采用矿粉罐车直接将矿粉打入拌和楼矿粉罐，以备生产时使用，表2和表3给出了集料性质和密度参数。

表2　集料性质试验结果汇总表　%

表3　集料密度试验

1.3　IBIND外掺剂

IBIND是一种硅藻土活性矿物，粒径约40 μm，可用于沥青混合料中代替部分粘结剂，通过进行表面有机活化改性，使其在沥青中可以形成特有的环扣型结构，提高沥青性能。IBIND缓慢添加到加热165~170 ℃的沥青中，同时边加入边搅拌，以防止IBIND颗粒结团，5～10 min后放入烘箱保温，30 min后继续搅拌5～10 min,以使IBIND与沥青充分混融；然后将IBIND沥青保温用于拌和沥青混合料，见图1。

图1　IBIND添加沥青及搅拌状况

基于沥青混合料性能及其经济性考虑，选择IBIND添加剂的用量为沥青用量(质量比)的10%。

2矿料配合比、外掺剂掺量确定

2.1　矿料配合比设计

根据《沥青路面施工技术规范》中AC-13级配对应的上限、下限级配范围，分别选择1,2,3号3条级配曲线作为调试级配，拟选AC-13型3种调试级配具体的通过率见表4。

表4　拟选AC-13型3种调试级配的通过率

由表4可见，项目所选择的3种试验用级配在我国现有沥青路面建设工程中广泛应用，涵盖面广，具有一定的代表性。比较通过率发现，所选的3种级配中所含细料多少顺序依次为：1号中值所含细料最多，2号次之，3号最少。参照浙江地区AC-13设计经验，油石比取4.8%，经测试，3种级配下马歇尔试件的各项物理指标结果见表5，从表中可以看出，1号和3号级配的VV和VFA指标达不到技术要求。

表5　AC-13 3种调试级配马歇尔试件指标(油石比4.8%)

结合浙江地区高温多雨的气候特点和以往的设计经验，拟选择AC-13中的2号级配作为IBind沥青混合料的配合比设计的目标级配。图2示出了AC-13型2号级配曲线与AC-13级配上下限及中值曲线的对比图。

图2　AC-13型级配上限、下限、中值

2.2　IBIND外掺剂掺量确定

通过IBIND产品说明及前期试验分析，确定IBIND添加剂掺量为沥青用量的10%，拌和楼每盘拌制沥青混合料3 t，计算得每盘料中外掺剂添加量为13.5 kg。铺筑前先将大袋装外掺剂全部分装成21 kg小袋，以便在铺筑当天通过人工方式添加。

3试验路检测与性能分析

3.1　混合料性能

(1)标准马歇尔试验。试验当天代表性抽取运料车的混合料进行室内马歇尔试验，结果见表6。

表6　铺筑段与对比段标准马歇尔试验结果

由表6可见，与对比段相比，IBIND混合料的稳定度值较大，但流值却表现出非常接近。说明外掺剂IBIND能明显提高沥青混合料的马歇尔稳定值，并不影响混合料的流值。

(2)浸水马歇尔试验。对料车中抽取试样分别按2种温度成型的马歇尔试件浸水后测试，结果见表7。

表7　铺筑路当天与前期室内试验

铺筑路当天成型马歇尔试件的稳定度特性与前期室内试验结果是相合的，即160 ℃成型的马歇尔比165 ℃成型的马歇尔稳定度值要大；165 ℃成型的马歇尔比160 ℃成型的马歇尔残留稳定度值要大。

3.2　路性能分析

(1)路面心样检测。本次试验路采用随机抽检的方式钻取8个心样，表8给出了试验路心样物理指标与压实度的测试结果。

由表8可见，IBIND铺筑路段的压实度整体满足规范要求，且比对比路段沥青路面压实度略微大。这说明IBIND在施工中表现出的粘性大及碾压中出现的轻微推移，并没有给铺筑段的整体压实度带来负面影响，同时也说明IBIND在今后的施工中采用本次试验段中的碾压方式及组合是合理可行的。

表8　S222省道IBIND试验路心样测试结果

(2)平整度检测。试验段采用全自动平整度仪进行测试，结果见表9。

表9　平整度检测结果

由表9可以看出，试验路段与对比段平整度均满足要求；铺筑段的平整度值比较均匀，说明现场摊铺厚度及碾压遍数基本一致。

4结语

(1)从对原材料的基本测试、IBIND沥青混合料室内外试验及试验路铺筑及检测看，IBIND沥青混合料中，除了添加有机改性活性矿物IBIND添加剂外，原材料的各项技术指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ F40-2004)中对密级配沥青混合料原材料的基本规定。

(2)通过室内试验和试验路验证，IBIND沥青混合料添加剂的最佳掺量为沥青用量总质量的10%，并且与普通沥青混凝土相比，IBIND添加剂因采用人工投入外掺剂方式，从其添加时间、剂量、混合搅拌均匀性等方面来看，IBIND对混合料的性能有显著影响。

(3)选取公称最大粒径为13 mm的矿料级配进行有机改性活性矿物沥青混合料试验，工程施工时，应因地制宜、结合实际情况选择合适的级配，并进行配合比设计验证。

(4)IBIND在S222线试验路的沥青混合料试验结果表明，其物理力学性质、钻心强度、路用性能、平整度和压实度等指标均能满足规范要求，验证了IBIND沥青混合料在省道路面中应用的可行性。

参考文献

[1]SOUSA J B，VOROBIEV A，ROWE G M，et al. Reacted and activated rubber-An elastomericasphalt extender[C].Transportation Research Board of the National Academies,TRB 92rd Annual Meeting Washington,D.C.,2013:1-20.

[2]SOUSA J B. Research report of AC-13 asphalt mixture with IBIND additives[R].JSTRI Co.，Ltd., 2011.

[3]吕委，胡兴国.掺加IBIND的SMA改性沥青混合料的路用性能研究[J].公路交通科技:应用技术版，2012(1)：86-90.

[4]江苏省交通科学研究院股份有限公司.IBIND沥青混合料试验报告[R].南京：江苏省交通科学研究院股份有限公司,2011.

[5]戈明亮，贾德民.有机季鏻盐插层改性黏土诱发聚丙烯γ晶[J].高分子学报，2010(10)：1199-1203.

[6]杨耀辉，张裕书，刘淑君.季铵盐类表面活性剂在矿物浮选中应用[J].矿产保护与利用，2011(5)：108-112.

[7]刘爱华，李爱芳，吴春颖，等.有机改性活性矿物的微观结构分析[J].现代交通技术，2013(5)：8-10.

[8]陈震宇.ZIFLER岩沥青改性沥青混合料的性能研究[J].交通科技，2011(S2)：7-10.

收稿日期：2015-10-09

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.06.037

*浙江省交通运输厅科技项目(2012H67)资助