天然岩沥青改性沥青在山区公路中的应用

2016-02-24刘小滔杨新春庄传仪刘欣

筑路机械与施工机械化 2016年1期

刘小滔++杨新春++庄传仪++刘欣

摘要：针对山区沥青路面的使用性能和耐久性能问题，结合工程实例，分别从岩沥青掺量的确定方法、配合比以及施工工艺入手，探讨天然岩沥青改性沥青在山区公路中的应用，并在后续的施工中采用相关技术，提高了国产天然岩沥青改性沥青在山区公路中的施工质量，能够为山区公路施工提供一定参考。

关键词：岩沥青；山区公路；配合比；施工技术

中图分类号：U419.3 文献标志码：B

Application of Rock Asphalt Modified Asphalt Mixture in Mountain Highways

LIU Xiao- tao1， YANG Xin- chun1， ZHUANG Chuan- yi2 LIU Xin3

（1. Sichuan Design Institute for Highway Engineering， Chengdu 610041， Sichuan， China；

2. Traffic Institute of Civil Engineering， Shandong Jiaotong University， Jinan 264200， Shandong， China；

3. Panzhihua Communications Investment Group Co. Ltd.， Panzhihua 617000， Sichuan， China）

Abstract： Aimed at the performance and durability of asphalt pavement of mountain highways， the application of rock asphalt modified asphalt mixture in mountain highways was explored in aspects of the determination of mixing amount of rock asphalt， and mix proportion and construction technology combined with construction projects. Construction quality of the domestic rock asphalt modified asphalt mixture was improved in subsequent construction process， which provides reference for the construction of mountain highways.

Key words： rock asphalt； mountain highway； mix proportion； construction technology

0 引言

调查发现，在山区公路的平纵面设计中，必然存在大量的小半径曲线和长大纵坡。这些复杂线形的设计必然会增加沥青路面施工的困难度，同时也容易影响山区沥青路面的使用性能和耐久性能[1- 3]。岩沥青改性沥青作为沥青混凝土路面的一种新型结合料，具有优良的高温稳定性能、抗水损害能力、抗疲劳性能[4- 6]。因此，将岩沥青改性沥青应用于山区公路沥青路面铺筑中，能有效提高山区公路沥青路面使用性能及耐久性能。本文结合某山区公路路面工程，探讨岩沥青改性沥青应用于山区公路的关键施工技术。

1 岩沥青掺量的确定

使用的岩沥青采用四川青川岩沥青，分别对岩沥青掺量为0、5.0%、7.5%、10.0%和12.5%的改性沥青进行针入度、动力粘度、延度和软化点试验，试验结果见表1、2。试验结果表明，岩沥青可显著提高基质沥青的粘度和软化点。同时针入度指数呈升高趋势，说明改性沥青体系的凝胶化程度得到加强，整体硬度增大（针入度降低），但是低温延度指标有所弱化，脆点提高。

目前用于表征沥青材料感性的指标很多，常采用的是针入度指数和粘温指数，但针入度指数是建立在经验性试验数据基础上，试验误差影响大，故采

用粘温指数评价岩沥青低温稳定性[7- 8]。

从表2和图1可以看出，随着岩沥青掺量的增加，粘温指数相应增大，但当掺量在10%左右时达到峰值，由此可说明随着岩沥青掺量的增加，改性沥青材料感温性先增后减。随着外掺岩沥青的增多，破裂的大胶束数量增多，对温度的敏感性有所增强，但随着岩沥青外掺量达到一极限值时，体系中起稀释作用的油份等物质的含量降低，破裂胶束重新缔合，整个体系更加粘稠，对温度的敏感性又开始降低[9- 10]。因此为保证岩沥青改性沥青具有一定的柔韧性，应避免稀释作用的油份等物质过多的减少，故本项目岩沥青掺量不易大于10%。

以掺量10%为上限，进行不同掺量下改性沥青混合料冻融劈裂试验，试验级配见表3。从表4、图1可知，随着岩沥青添量的增加，冻融劈裂强度先增大后减小，并在掺量为7.5%左右达到最大值。说明岩沥青掺量为7.5%时，岩沥青改性沥青混合料具有良好水稳定性。因此，在本项目中岩沥青的掺量为7. 5%。

2 岩沥青改性沥青关键施工技术

2.1 岩沥青改性沥青加工工艺

该项目路面宽度为7～8 m，岩沥青改性沥青大约需要700 t左右。为避免离析，岩沥青储存罐与SBS改性沥青的一样，应具有搅拌功能。如果有条件进行现场改性时，需要先将基质沥青加工到150 ℃～160 ℃，再将基质沥青泵送至搅拌罐内，一边泵送沥青一边按设计掺量添加天然岩沥青。为避免岩沥青成团，添加过程应缓慢均匀，搅拌时间控制在20～30 min，根据情况可适当延长。

2.2 拌和工艺

改性沥青加热温度应控制在165 ℃～175 ℃，矿料加热温度控制在190 ℃～220 ℃，拌和时间不少于45 s，其中干拌时间不少于10 s，湿拌时间不少于35 s。混合料出厂温度宜控制在170 ℃～185 ℃。通过观察发现，拌和楼操作人员往往易忽视干拌过程，甚至取消干拌环节。干拌的目的主要是搅匀矿料，避免离析，特别是对于岩沥青这种高粘沥青，干拌是不可缺少的一个环节。

2.3 运输与摊铺

运料车车槽中的杂物、土、砂石、混合料等残留物必须完全清除，清洁后应在侧板和底板上均匀喷洒一层防粘剂。运输过程中应采用篷布进行遮盖，避免温度损失。

混合料到场后的摊铺温度应不低于160 ℃。摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，不得随意变换速度或中途停顿，以提高平整度，减少混合料的离析。

2.4 碾压工艺

碾压过程中应控制好各碾压阶段的温度，同时，应遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则。胶轮压路机对路面能起到良好的”搓揉压实作用”[11- 12]，即在胶轮的碾压过程中，胶轮压路机可产生水平和竖向力作用，而所施加的竖向力能使混合料中的细小颗粒产生向上位移，在位移的过程中，填充粗颗粒之间的空隙，使混合料更加密实。岩沥青在135 ℃的运动粘度远大于基质沥青，就需要胶轮压路机的“搓揉压实作用”保证路面压实度。为确定该碾压工艺，本研究采用2种碾压方案，见表5。在保证总的碾压次数不变的情况下，通过调整初压钢轮压路机和复压胶轮压路机的碾压次数，并通过压实度和空隙率检测，来确定最终碾压方案。

通过试验段检测发现，方案一不满足压实度要求值（98%），方案二满足要求。从现场空隙率看，均满足设计要求，但方案二明显比方案一密实。说明增加胶轮压路机能有效提高混合料密实度，保证工程质量。需要特别注意的是，在钢轮终压过程中，由于道路沿线存在急弯陡坡，钢轮压路机重心偏移，压路机内侧边缘压力增大，再加上岩沥青具有针入度小，低温延度偏小等特点，钢轮压路机在终压过程中易产生裂痕。因此，对于山区公路，终压压路机建议采用6～8 t双轮钢筒式压路机，同时严格控制终压温度在100 ℃～110 ℃内。

3 结语

（1）根据项目特点，采用了一种简便的岩沥青掺量确定方法，并在工程中得到成功应用。

（2）总体来说，岩沥青改性沥青混凝土施工工艺与SBS改性沥青混合料施工工艺没有太大的区别。但在山区公路项目中铺筑岩沥青改性沥青混凝土，特别是急弯陡坡地段，应调整碾压方式，确保岩沥青混合料铺筑质量和使用效果。钢轮压路机进行收光时，应严格控制碾压温度，一般不宜低于100 ℃，但也不宜过高。特别是对于急弯地点，收光钢轮压路机一定要低速前行，尽量避免重心偏移，对已铺筑完成的路面造成损害。

（3）在山区公路铺筑岩沥青改性沥青混凝土时，由于大量的急弯陡坡存在，因此在施工过程中应做好施工组织，加强施工控制，确保修筑道路的铺筑质量以及行驶舒适性。

参考文献：

[1] 谭巍.许毅飞.小半径弯道路段沥青路面病害成因分析与防治[J].公路交通技术，2013（2）：40- 43.

[2] 刘大海，谭巍.重载交通沥青路面山区小半径曲线段病害特征分析[J].国防交通工程与技术，2011（6）：52- 54.

[3] 杨阳，高立波.山区沥青路面结构剪应力三维有限元分析[J].北方交通，2007（3）：3- 6.

[4] 袁祯.国产天然岩沥青在沥青路面中的应用技术研究[D].济南：山东大学，2012.

[5] 宋小军.樊亮.国产天然岩沥青改性沥青混合料路用性能研究[J].公路，2009（12）：135- 138.

[6] 王刚.刘黎平.国产天然岩沥青及其混合料相关性能试验研究[J].公路工程，2011（4）：72- 75.

[7] JTG F40—2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

[8] 崔风仁.孟庆伟.岩沥青改性沥青混合料配合比设计研究[J].中外公路，2011（3）：260- 262.

[9] 莫德辉.布敦岩改性沥青混合料施工工艺研究[J].科学之友，2010（4）：69- 70.

[10] 饶永生.某沥青混合料施工工艺研究[J].筑路机械与施工机械化，2008，25（10）：54- 55.