高模量沥青混合料在沥青路面养护中应用研究

褚 超 敏

(宁波交通工程建设集团有限公司，浙江 宁波 315042)



高模量沥青混合料在沥青路面养护中应用研究

褚 超 敏

(宁波交通工程建设集团有限公司，浙江 宁波 315042)

采用高模量沥青混合料(EME-14)进行配合比设计，并通过多列士试验、高低温性能试验、模量性能试验等，对高模量沥青混合料进行了性能评估，经现场压实度检测、抗滑性能观测及车辙、外观、接缝观测表明，高模量沥青混合料EME-14满足沥青路面养护要求，值得推广应用。

沥青混合料，模量试验，压实度，沥青路面

目前，车辙和反射裂缝是公路沥青路面亟待解决的重点病害，公路预防性养护技术的发展经历了不同的阶段，早期主要采用稀浆封层和薄层罩面等，随着养护材料、技术、工艺的不断发展，就地热再生、就地冷再生、高模量EME和橡胶沥青罩面技术等各种新型预防性养护技术逐渐在公路沥青路面养护中推广应用[1-3]。本文主要选取试验段进行室内试验和现场验证对高模量沥青在沥青路面养护中的应用效果进行全面评价，主要包括材料设计、性能评估、实施效果评估和经济性。

1 试验方案

国内外对于高模量沥青混合料进行了大量研究，用以提高沥青路面的抗车辙性能，开发了可以一层摊铺12 cm～14 cm的交叉口病害快速处治环保型耐久高模量沥青混合料(EME-14)。本文在杨句线和天扬线交叉口车辙处治工程中采用高模量沥青混合料评估其工程适用性。本次交叉口改造工程处治中选择50号沥青+ZQ-1型添加剂的耐久性抗车辙沥青混合料，采用12 cm厚的混合料一次摊铺完成的方式。

1.1 原材料

沥青相对密度为1.009，勃洛克菲尔德粘度试验135 ℃为0.537 Pa·s，175 ℃为0.105 Pa·s，拌和温度控制在160.5 ℃～166.3 ℃之间，压实温度在148.5 ℃～153.7 ℃之间。集料、矿粉筛分结果如表1所示。

表1 筛分试验结果

1.2 配合比设计

参考国内外研究成果，对混合料进行旋转压实试验，确定压实特性。本次混合料级配采用1号∶2号∶3号∶4号∶矿粉=30∶21∶13∶30.5∶5.5，表2是矿料的合成级配通筛分试验表。

表2 矿料的筛分试验结果

通过计算采用油石比为5.7%作为设计沥青用量，此处沥青用量为70号沥青与低标号粉末沥青合计重量。

2 性能评估

2.1 旋转压实性能

根据法国沥青混合料旋转压实技术要求进行旋转压实试验，旋转压实设备要求旋转压实角度内部角0.82°±0.02°，外部角1°±0.02°。转速为30 rev/min±0.5 rev/min，竖向压力0.6 MPa±0.018 MPa，试件直径150 mm±0.1 mm，试验结果汇总见表3。

表3 旋转压实试验结果汇总表

根据表3的旋转压实结果，结合工程经验，选择 5.9%的油石比进行下一步性能检验。

2.2 多列士试验

多列士试验是法国沥青混合料抗水损害性能试验，试验时取2个试件测毛体积密度，4个试件浸水(第一组)及4个试件(第二组)空气中保存，测量毛体积密度的试件测完后分配到另两组中，即每组5个试件。第一组试件浸水后1 h内完成负水饱压，之后在18 ℃±1 ℃的水中浸泡7 d。第二组试件在温度为18 ℃±1 ℃，相对湿度 50%±10%空气中保存7 d。抗水损害性能试验采用AASHTO T283试验进行，试验结果如表4所示。

表4 AASHTO T283试验结果

2.3 高温性能试验

高温性能试验采用车辙试验进行检验[4]。试验条件及操作按规程进行，结果显示车辙试件的平均动稳定度为12 950次/mm，变异系数为20.4%。该混合料动稳定度过高，不适宜用我国车辙试验进行该高温性能评价。

2.4 低温抗裂性能试验

按照相关试验规程对混合料进行低温抗裂性能试验，试验温度为-10 ℃，结果表明试验指标满足规范要求(见表5)。

2.5 模量性能试验

模量试验在欧标(EN12697-26)中有7种方法，本文采用ITSM试验。荷载为如图1所示的Haversine荷载脉冲波。图2为模量试验图。

表5 低温抗裂性能试验结果

试件为φ100 mm×50 mm标准尺寸钻芯试件，分别进行5.7%,5.9%和6.1%三个油石比的模量试验，试验结果如表6所示。

表6 ITSM模量试验结果

从表6可以看出，混合料油石比对模量的影响较小，施工过程中可以根据具体情况进行油石比的调整。

2.6 设计结果

综上所述，设计的耐久性高模量EME-14型沥青混合料旋转压实试验、多列士试验(水损害试验)、车辙试验、ITSM模量试验都满足相关技术要求。设计结果配合比为1号∶2号∶3号∶4号∶矿粉=30∶21∶13∶30.5∶5.5，ZQ-1型抗车辙添加剂添加量(与集料质量比)为0.65%，油石比为5.9%。

2.7 水稳定性试验

根据确定的油石比和级配进行冻融劈裂试验，结果表明EME-14的冻融劈裂强度比平均值为87.9%，满足混合料水稳定性的相关技术要求。

2.8 设计结论

采用现场所送石料对耐久性高模量沥青混合料EME-14进行目标配合比设计，得出配合比设计结果为1号∶2号∶3号∶4号∶矿粉=30∶21∶13∶30.5∶5.5，其中添加剂含量0.65%，油石比5.9%。

对设计的耐久性高模量沥青混合料进行相关试验验证，结果表明该混合料的抗水损害性能、压实性能、高温稳定及低温抗裂性能均满足规范要求，配合比可用于生产配合比的调试。

根据ITSM模量试验采用生产配合比的原材料，用旋转压实设备成型的模量试件，具有较高的模量试验结果，可以用于施工。

2.9 对比试验

为了进一步评价高模量沥青混合料的性能，进行EME-14混合料与AC-20C混合料性能对比试验，结果如表7所示，从试验结果可知，EME-14混合料具有较好的高低温性以及水稳定性。

3 工程应用评价

表7 对比试验结果

3.1 压实度

通过对天扬线和扬瓜线进行取芯，测试空隙率和混合料上、下部混合料压实度之比，如表8所示。

表8 现场测试压实度

从表8可以看出混合料的压实基本满足要求。由于在交叉口改造工程当中，在用12 cm厚的混合料一次摊铺完成，分别对混合料沿厚度的上下两个部位测定混合料压实度，可看出上部混合料的压实度相对下部较小，说明下部混合料压实可以满足要求[5]。

3.2 抗滑性能

表面抗滑性能采用摆式摩擦仪进行检测，检测结果摆值(BPN)均大于42，表明：该材料抗滑能力满足技术要求，开放交通后较施工前有一定的提高，但基本变化不大。

3.3 车辙

对连续几次车辙检测结果进行了汇总，结果如表9所示。

表9 车辙深度跟踪观测结果

对试验段进行了跟踪观测，结果表明经过一年的通车运营后路况性能表现良好，最大车辙为4.2 mm，表现出良好的抗车辙性能。至通车两年半后，车辙深度最大在14 mm。现场车辙见图3。

综上所述，经过两年半的通车运营后，试验路段外观良好，路表车辙较小，没有产生松散类病害，各个段落也未出现低温裂缝和反射裂缝，接缝较为齐整，抗滑性能良好，整体表现出较为理想的工程效果。

3.4 外观及接缝

根据调查结果，在通车23个月后该试验段仍然表现出较好的外观，表面均匀无松散类病害，各个段落未见有低温裂缝和反射裂缝。对试验段进行定期观测，结果表明在经历了两个高温季节两个低温季节后，仍然表现出较好的外观，表面均匀无松散类病害，也未见有低温裂缝和反射裂缝。外观情况如图4所示。

由于在铣刨过程中，不可避免会产生纵、横向接缝，从调查结果来看，通车两年后纵、横向接缝仍较齐，未见开裂(如图5，图6所示)。

4 结语

1)对高模量EME-14沥青混合料进行抗水性能试验，TSR达到88.1%，满足大于80%的技术要求。2)对高模量EME-14沥青混合料车辙试验结果显示动稳定度过高，不适宜用我国车辙试验进行高温性能评价。3)低温性能试验及模量性能试验表明高模量沥青混合料相关性能均满足技术要求。4)通过EME-14混合料与AC-20C混合料性能进行对比试验，EME-14混合料具有较好的高低温性以及水稳定性。5)将高模量沥青混合料应用于工程实际，并对压实度、抗滑性能、车辙、外观及接缝进行长期监测，适用效果良好。6)通过室内试验、对比验证与现场应用，高模量沥青混合料具有良好的使用性能，为实施沥青公路路面预防性养护提供良好基础，具备推广应用条件。

[1] 孙 薇.预防性公路养护——公路养护未来的发展趋势[J].公路施工技术资讯，2009(7)：83-84.

[2] 赵 军，李 捷.沪宁高速公路沥青路面预防性养护技术[J].现代交通技术，2009(22)：86-88.

[3] JTJ 073.2—2001，公路沥青路面养护技术规范[S].

[4] JTJ 052—2000，公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

[5] JTG F80/1—2004，公路工程质量检验评定标准：土建工程[S].

The application research of high modulus asphalt mixture in asphalt pavement maintenance

Chu Chaomin

(NingboTrafficEngineeringConstructionGroupLimitedCompany,Ningbo315042,China)

Using the high modulus asphalt mixture (EME-14) made mixture ratio design, and through the multiple columns and test, high temperature performance test and modulus performance test etc., made performance evaluation to high modulus asphalt mixture, through the field compaction test, anti-sliding performance observation and rut, appearance, joint observations showed that high modulus asphalt mixture EME-14 satisfied the requirement of asphalt pavement maintenance, worthy of popularization and application.

asphalt mixture, modulus test, compaction degree, asphalt pavement

1009-6825(2016)20-0138-03

2016-05-07

褚超敏(1985- )，男，工程师

U416.217

A