TLA改性沥青混合料AC-13的性能及应用

毕玉

（黄茅海跨海通道管理中心，广东 珠海 519055）

TLA（Trinidad Lake Asphalt，特立尼达湖沥青的简称）是一种天然石油沥青，物化性能稳定、温度敏感性及耐老化能力强[1]。国内外相关研究表明，TLA的掺入能有效提升普通沥青混合料的高温及抗疲劳性能，同时可提高抗滑及抗裂性能[2-4]。我国在江阴大桥的桥面铺装中第一次应用了TLA混合料，长期路用性能优异[5-6]。但目前，国内针对TLA改性沥青混合料的综合性能缺乏完善的系统研究。

本文基于AC-13级配，研究了不同TAL掺量下普通沥青混合料的性能，并通过工程实例验证了应用效果。

一、室内试验

（一）试验材料

1.基质沥青

选用埃索A级90号沥青，相关性能如表1所示，TLA主要性能检测如表2所示。

表1 90号基质沥青相关性能

表2 TLA主要性能指标

2.集料

集料选用玄武岩碎石，矿料为石灰岩粉末，相关性能如表3所示。

表3 集料性能检测结果

（二）配合比设计

1.级配设计

选用AC-13型级配，合成级配如表4所示。

表4 AC-13合成级配

2.确定最佳油石比

初选4.0%～6.0%为油石比，分别制备试件开展马歇尔试验，试验结果如表5所示，可知最佳沥青用量OAC1为4.9%、OAC2为4.7%，由此得到最佳油石比为4.8%，最佳油石比4.8%所对应的马歇尔体积参数如表6所示。

表5 马歇尔试验结果

表6 最佳油石比对应马歇尔体积参数

（三）试验方案

TLA的掺量分别取0%、20%、30%及40%，参照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）制备TLA改性沥青混合料试件，试验方案如表7所示。

表7 室内试验方案

二、室内试验结果分析

（一）高温稳定性

车辙试验结果如图1所示。

由图1可知，相比于基质沥青混合料，掺入TLA后，高温稳定性能增长显著，当掺量分别为20%、30%、40%时，动稳定度分别增加了18.26%、35.35%和39.70%；当TLA的掺量达到20%后，动稳定度值开始优于SBS沥青混合料，高温稳定性提升显著。

图1 不同沥青混合料车辙试验结果

（二）低温稳定性

低温小梁弯曲试验结果如图2所示。由图2可知，相比于基质沥青混合料，掺入TLA后，低温抗裂性能先增后降，当掺量分别为20%、30%时，弯拉破坏应变分别增加8.48%和5.81%，低温抗裂性能一定程度增加，但当掺量为40%时，弯拉破坏应变降低了10.40%，表明过量TLA掺入后，对低温抗裂性能有一定抑制；对比不同沥青混合料的低温稳定性能可知，SBS改性沥青混合料最优。另一方面，当TLA掺量达到40%后，弯拉破坏均应变将不满足规范≥2500uε的要求，因此，在工程应用中应注意TLA的掺量不宜超过40%。

图2 不同沥青混合料小梁弯曲试验结果

（三）水稳定性

水稳定性能试验结果分别如图3、图4所示。

由图3、图4可知，残留稳定度与劈裂强度比均满足相应规范要求（前者规范要求≥85%，后者规范要求≥80%）。掺入TLA后，残留稳定度与劈裂强度比均逐渐提升，水稳定性能有一定提升，但相比于SBS改性沥青混合料，当TLA掺量小于30%时，水稳定性能稍差，但当TLA掺量达到40%后，两者水稳定性能相当。

图3 浸水马歇尔试验结果

图4 冻融劈裂试验结果

三、工程应用

（一）工程概况

某新建高速公路二期工程，全长13.561km，作为连接前后重要交通节点的路段，交通流量大，重载交通多，全年温度较高，路面结构采用沥青路面，具体路面结构形式如图5所示。工程应用中TLA掺量取30%，沥青、集料等材料同室内试验，配合比设计参照室内试验。

图5 沥青路面结构形式

（二）施工要点

1.拌和

相比于普通沥青，湖沥青黏稠度较高，拌和时应注意适当提高混合料的拌和时间，确保干拌料≥10s，湿拌料≥40s，保证拌和均匀。拌和过程中相关温度控制如表8所示。

表8 温度控制标准

2.运输

由于TLA混合料黏度较大，温度降低过大将导致摊铺、碾压困难，运输过程中应采用苫布覆盖以确保温度下降幅度不超过10℃；同时注意在车厢底部涂刷隔离剂，防止黏结；运至现场卸料过程中，应分三次卸货，确保每次卸货时的高度不过高，避免混合料离析。

3.摊铺

摊铺施工前的半小时到一小时内应预热摊铺机的熨平板，确保温度不小于140℃，防止摊铺过程中熨平板“拉毛”；摊铺过程中要时刻安排工作人员检测路面的平整度、厚度，发现缺料或离析等情况时，及时补料并找平。

4.碾压

碾压时应遵循从低到高、从外到内的流程，应连续、匀速前行，确保碾压平整度，具体技术要求如表9所示。

表9 碾压技术要求（TLA改性沥青混合料）

5.施工缝处理

施工时，路面的横向接缝与纵向接缝分别采用平接缝与热接缝。其中，纵向热接缝的处理方法是碾压时将已摊铺混合料留出10cm～20cm宽暂不碾压并作为后面摊铺时的高程参照跨缝碾压。

（三）路面性能检测

施工时，对拌和楼里的混合料随机抽样，制备试件开展试验检测，结果如表10所示。

表10 施工现场混合料抽样检测结果

由表10可知，随机抽样的混合料相关性能均满足规范要求，且与室内试验所得结果相近。该公路上面层施工完成后，参照《公路路基路面现场测试规程》(JTG 3450-2019)对该路段开展现场验收检测，结果如表11所示。

表11 路面性能检测结果

由表11可知，现场路面施工完成后的相关性能检测结果满足规范，施工质量优异。该路段完成施工并通车后，持续观测该路段3年，未出现车辙、明显裂缝等病害，路面平整度较高，长期性能较为优异。

（四）经济效益分析

根据最新市场定价，估算得到5%SBS改性沥青、30%TLA改性沥青单价分别为4361元/t、4662元/t，两者相差301元/t。综合考虑到沥青、碎石集料、施工成本等价格，估算得到4cm厚LAC改性AC-13、4cm厚SBS改性AC-13单价分别为9.8元/m2、98.7元/m2，两者相差为1.1元/m2，单价基本一致。

四、结语

掺入TLA后沥青混合料的高温性能提升显著，水稳定性增长较高，但低温抗裂性能增长幅度不大，并随TLA掺量增加先增后减；综合对比5%SBS改性沥青混合料与30%TLA改性沥青混合料的性能，后者高温性能更优异，比前者提升约18.85%，但后者低温抗裂性能与水稳定性能稍逊于前者；工程应用表明，采用TLA开展路面铺装，综合性能优异，高温稳定性能突出，长期路用性能较好，具有较好推广前景；综合考虑性能与经济效益，建议TLA的最佳掺量取20%～30%。