易密实改性沥青混合料在路面养护工程中的应用

庞泽民

摘要：文章围绕坛百高速公路沥青路面养护工程实例，对易密实改性沥青混合料的应用进行研究，采用掺添2.5‰聚酯纤维、添加易密实外掺剂及集料过筛增加6.7筛孔等，进行易密实改性沥青混合料ECA-10配合比设计，并选取油石比5.5%进行易密实改性沥青混合料路面试验铺筑分析，为沥青路面养护施工提供参考。

关键词：公路养护;易密实改性沥青混合料;配合比设计;油石比

0 引言

随着近年公路建设及经济的快速发展，早期建成或交通量较大的高速公路复杂路面病害不断出现，选择合理的路面养护方案，是公路养护管理工作的一项重要工作。随着我国高等级沥青路面的不断新建，研究科学可行的病害处治方法或预防性养护方案具有重要的意义，应通过系统的设计、论证，为公路路面养护工作开展提供经验借鉴和技术分享服务。

本文围绕坛百高速公路沥青路面养护工程易密实改性沥青混合料的应用进行研究，采用掺添2.5‰聚酯纤维、添加易密实外掺剂及集料过筛增加6.7筛孔等，进行易密实改性沥青混合料ECA-10配合比设计，选取油石比为5.5%，进行易密实改性沥青混合料路面试验铺筑，并通过检测与验证实施工方案的科学性及有效性，有利于沥青路面养护工程方案的推广和应用，进一步延长沥青路面全寿命周期，确保最佳路况，发挥最大的交通作用，以服务于区域经济发展及运营安全。

1 工程路面养护案例分析

1.1 工程概况

坛百高速公路年沥青路面养护工程起讫桩号为K608+550～K773+454和K2129+786～K2152+697，全长187.815 km。本项目主要以2.5 cm易密实高强沥青混合料车辙填补和易密实改性沥青混合料薄层罩面处治为主要方案：（1）对高速公路车辙严重路段实施单车道厚度2.5 cm易密实型高强沥青混合料车辙找平填补;（2）对裂缝病害严重路段外车道或桥面铺装进行厚度2.5 cm易密实型高强沥青混合料铣刨重铺;（3）对外车道和内车道车辙均较严重的段落进行厚度2.5 cm易密实改性沥青混合料薄层罩面。

2 原材料

2.1 沥青

薄层罩面与车辙填充沥青混合料对沥青性能有一定要求，对于罩面材料，采用高温性能优良的SBS改性沥青（PG76-22），而车辙料料采用高强度沥青，均由重庆致路公司供应，相关指标及检测结果如表1所示。

2.2 集料

本工程粗细集料及矿粉产地均为广西田东县，其中辉绿岩粗集料由田东鑫盛石材有限公司供应，石灰岩细集料由百朝采石场供应，矿粉由华玉矿粉供应。各项指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》中相关要求。本文案例中粗、细集料及矿粉的相关表观密度和毛体积相对密度如表2所示。

2.3 聚酯纤维

聚酯纤维是一种高分子合成物，可改善高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性和提高水稳定性，与沥青材料有良好的相容性。为了提高填补料的路面性能，在沥青混合料中掺添聚酯纤维，比例为2.5‰。经研究，采用进口材料，产地为德国，其主要技术参数要求及试验结果如表3所示。

2.4 易密实添加剂

为了保证超薄易密实沥青混合料压实效果，混合料拌和过程中添加易密实添加剂。经研究决定，采用国内生产材料，其主要技术参数及试验结果如表4所示。

2.5 粘层

粘层主要是加强路面面层间粘结作用。沥青混合料摊铺前，按规范要求进行粘层油喷洒，主要材料为快破乳、渗透性强、黏度高的改性乳化沥青。研究采用广西钦州产的改性乳化沥青。

3 养护方案设计

3.1 路面养护方案

（1） 弯沉较大或车辙深度在8～13 mm之间的内外车道路面，采用方案为路面拉毛厚度0.8 cm，利用厚度2.5 cm易密实型改性沥青混合料ECA-10薄层罩面，另混合料需添加2.5‰聚酯纖维，且外车道摊铺宽度超出标线外20 cm。主要材料为2.5 cm易密实型改性沥青混合料ECA-10（PG76-22）和高黏度改性乳化沥青粘层（0.4～0.5 L/m 2）。

（2）对于车辙严重路段（车辙深度超过13 mm），采用方案为3.7 m宽车道范围内铣刨重铺厚度2.5 cm上面层。具体措施为：上面层铣刨厚度2.5 cm→处理下结构层病害→喷洒高黏度改性乳化沥青粘层→重铺易密实高强沥青混合料ECA-10→压实成型。

3.2 原路面病害预处理方案

（1）采用ECA-10改性沥青混合料罩面或ECA-10高强沥青混合料车辙填补前，需对原路面裂缝病害进行彻底处治，主要方案流程为：扩缝→贴聚酯玻纤→回填温拌沥青混合料。

（2）对坑槽、网裂、唧浆、沉陷、裂缝等局部病害，罩面前应严格按照坑洞修补的原则实施病害预处理，划定原病害处补的范围，做到圆洞方补和斜洞正补。

（3）梁、通道等结构物的连接部位出现损坏或沉降，需提前处治及加固。当搭板下沉且断裂，或搭板未断裂但行车时已出现弹簧跳动时，使桥头路面不平，应将搭板拆除，将板下松散路基清除，视情况填浇沥青混凝土或快速水泥混凝土，然后再重铺路面结构（不再做搭板）。

（4）对于病害较多的铣刨重铺路段，结合铣刨后的底面病害状况及严重程度，选择不同的病害预处理方案：①当面层无大面积的松散、返浆等病害，而只有单裂缝，可利用聚酯玻纤布进行贴缝处理后，按铣刨重铺路面的工序开展;②当面层病害严重，范围较小时，采用挖除重铺的方法，防止病害重复出现。工序为：尺寸确定→开挖至病害结构层→粘贴聚酯玻纤布→回填及压实同级别结构层材料→铣刨面层沥青料铺筑→压实成型。

3.3 级配及试验要求

（1）目标级配沥青混合料级配是路面性能体现的一项重要指标。为了提高EAC的抗变形能力和抗滑性能，在规范基础的上增加一道筛网，孔径为6.7 mm，确保理论曲线更加圆滑、级配更加连续。

（2）本研究采用旋转压实成型进行马歇尔试验验证。

3.4 配合比設计

配合比设计是确定方案可行性与科学性的重要环节，根据方案设计总体要求，重复计算与验证合理的矿粉量与最佳用油量，是沥青混合料质量的保障，主要考虑混合料的组成比例和确定沥青的最佳油石比。目标配合比设计：

根据方案要求采用ECA-10级配进行材料的配合设计，按照各热料仓的筛分结果，与目标配合比进行矿料级配计算，沥青混合料配合比计算及曲线图见表5和图1。从计算表和生产配合比级配曲线图中可以看出，生产配合比的合成级配和目标配合比的合成级配比较接近，能很好地满足ECA-10沥青混合料要求。

3.5 油石比验证

根据表5计算结果与图1曲线图，进行目标配合比设计。结合经验与规范，对应采用三种油石比（分别为5.2%、5.5%和5.8%），聚酯纤维用量为混合料的 0.25%，易密实添加剂和沥青比例为5∶95，在试验室拌制沥青混合料，进行马歇尔试验（双面各75次，击实温度为155 ℃～165 ℃），试验结果如表6、下页表7所示。从表中的试验结果可以看出，在5.5%油石比条件下，ECA-10改性沥青混合料以及ECA-10 高强沥青混合料的马歇尔试验各项指标均能很好地满足其技术要求。综合各试验结果，试验生产配合比的最佳油石比为5.5%，结论详见下页表8。

4 指标检测

4.1 构造深度检测

构造深度是评定沥青路面表面的宏观粗糙度、排水性能及抗滑性的综合指标。为减少人为因素的误差，采用电动铺砂仪进行检测，检测结果如表9所示。

4.2 渗水检测

水损坏是沥青路面失去原有性能的主要原因之一。根据历年病害统计及原因分析，水损坏占有较大的比重，主要形式为雨水经裂缝渗入路面，造成结构性破坏而失去稳定。在我国，普遍利用渗水仪进行检测。本研究同样采用简单渗水仪检测，路面渗水检测结果如表10所示。

4.3 压实度检测

路面压实度是体现整体强度、刚度及稳定性的综合指标，是防止流动性变形而形成车辙的有效检测指标之一。本研究主要采用钻芯取样进行压实度检测，结果如表11所示。

如表9～11所示，检测表明：易密实改性沥青混合料生产配合比最佳油石比为5.5%，另掺添2.5‰。聚酯纤维、添加易密实外掺剂和对集料过筛增加6.7 mm筛孔后，各项指标比传统改性沥青混合料有了显著的提高，效果较好。从提升沥青混合料性能角度出发，在对沥青路面工程方案设计时，可充分利用新材料的可用性、适用性及有效性，进一步全面评估方案的可行性，不断提升路面材料性能指标。另根据实施情况跟踪，经年度各项检测，平整度、车辙、抗滑、渗水等指标维持在良好的水平，且本研究方案的实施路段，相关病害重复出现率较低。

5 施工工艺及质量控制

根据目标配合比计算，结合生产比配合比验证结果，坛百高速公路路面养护工程最终确定油石比为5.5%。

5.1 混合料的拌制

沥青路面养护工程易密实混合料采用厂拌方式进行拌制，要求单盘料拌和周期不低于60 s，确保拌和均匀和无花白料。基本控制原则为干拌时间控制为10 s及喷沥青和易密实添加剂控制≤13 s，然后湿拌6 s后，添加矿粉进行沥青料湿拌30 s。

5.2 摊铺

根据施工设计方案，选择适宜的自动调平摊铺机并进行校验。施工过程确保熨平板的振捣或夯锤压实装置具有适宜的振动频率和振幅，摊铺速度控制在2～6 m/min的范围内，且要求匀速不间断作业。同时注意新旧路面接缝、厚度及横纵坡控制。如遇特殊天气不利摊铺，禁止施工作业。

5.3 压实

压实作业是路面施工作业的重要工序，匹配的压实机械是质量的重要保障。压路机的碾压应保持直线行驶，且压路机的碾压速度应保持一致，不应急停急启导致混合料推移。同时，光轮压路机与胶轮压路机应匀速的同进同退，使碾压区域保持相对稳定，不允许两机横向处于同一断面。另要求光轮压路机在碾压时喷洒适量的水，防止压实过程中出现粘轮现象，并在水箱中加入少量表面活性剂，确保效果更明显。而胶轮压路机在压实过程中，主要喷洒隔离剂，严禁使用柴油涂抹压路机轮胎表面。

5.4 接缝

接缝以紧密、平顺为原则，且要求保证无离析现象。其中上下层热接缝要求错开150 mm，而冷接缝要求错开300～400 mm。相邻两幅及上下层横缝均错开长度≥1 m，同时做好平整度检测。

5.5 质量控制

构造深度、平整度、车辙等检查项目采用多功能路况快速检测系统（CiCS）进行综合评测，其属于车载成套具有完全自主知识产权和世界先进技术水平的多功能路况快速检测设备，最大特点是能以车流速度一次性、快速采集路面破损、平整度、车辙，跳车等，还可检测前方图像信息等。

6 结语

综合所述，随着我国公路建设网的逐渐完善，对路面养护已提出了新要求，选择符合区域性要求、达目标的养护措施、方案，已成为后期公路运营的一项重要任务。易密实改性沥青混合料在坛百高速公路路面养护工程的应用中，各项指标测评及跟踪评定效果良好。对于后期利用新材料服务于新方案设计，提升各项性能指标，探索和试验各项路面养护实施方案的科学性、可行性，具有借鉴意义和理论引导作用。同时，施工过程中，综合一体化高科技养护设备的使用，可提高施工质量的控制效率，有利于在路面养护或建设工程中推广应用。参考文献：

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