工厂化橡胶沥青桥面铺装组合结构性能研究

余小晴

（江西赣粤高速公路股份有限公司，江西 南昌 330025）

0 引言

水泥混凝土桥面铺装结构的设计包括结构层设计与材料选择两个部分，二者对铺装层的施工性能、路用性能和使用寿命等均具有重要的影响[1-3]。目前各国的规范都没有明确提出桥面铺装层结构设计方法，工程中桥面铺装结构的选择主要参考相关工程实例或根据设计者的经验，存在一定的随意性。对于桥面铺装体系而言，桥面铺装体系的性能与桥面板处理、防水粘结层、铺装层混合料性能、铺装结构组合和施工工艺等有关，桥面板处理和施工工艺可控、可调整，性能与桥面板处理和施工工艺的相关性较直接[4-7]；防水粘结层的实施效果与材料本身性能和施工工艺有关，性能与其相关性也易得出；桥面铺装的水稳定性可由混合料室内试验和现场检测直接得出，桥面铺装的低温性能尚无科学合理的评判方法，且低温破坏也不是现有桥面病害的主要病害；而高温抗车辙性能不仅与混合料性能、施工工艺有关，还与桥面铺装组合结构息息相关[8-9]。本文采用复合梁试验研究几种工厂化橡胶沥青桥面铺装组合结构的低温性能与抗车辙性能，为桥面工厂化橡胶沥青铺装结构设计提供试验依据。

1 铺装结构形式

为了评价铺装层整体的抗车辙性能，本文设计了复合梁车辙试验。采用两层的复合结构，分层碾压成型，与桥面铺装施工中压实过程相同，总厚度为10cm，与实际桥面铺装总厚度相同，能最大程度模拟桥面铺装实际的施工和使用环境。工厂化橡胶沥青桥面铺装组合结构类型见表1所示。

表1 三种工厂化橡胶沥青桥面铺装组合结构

2 材料组成及试件成型

2.1 沥青

所用工厂化橡胶沥青基本指标如表2 所示，各项指标均符合规范要求。

表2 工厂化沥青基本指标

2.2 集料

集料采用10～15mm、5～10mm、3～5mm、0～3mm 江苏某厂家玄武岩碎石，矿粉使用石灰岩磨细矿粉。各项指标均满足规范要求。

2.3 混合料级配设计

各级配设计如表3～表5所示。

表3 SMA-13级配设计

表4 SMA-10级配设计

表5 SUP-20级配设计

SMA-13 与SMA-10 聚酯纤维用量均采用0.3%，结合项目经验，SMA-13级配油石比采用6.2%，SMA-10级配油石比采用6.5%，SUP-20级配油石比采用4.6%。

2.4 组合结构试件成型

复合梁车辙试验所用设备与常规的车辙仪相同，复合梁成型分上下两层分别碾压。首先成型铺装层的下层，成型方法与一般车辙试验相同；其次在试件顶面涂刷热沥青，保证上下层之间的粘结，然后将成型上层铺装用的模板装上；再装入上层铺装用的混合料，然后根据需要将轮碾机调高，将试件放入轮碾机成型。

3 试验结果与分析

3.1 混合料路用性能研究

进行三种级配类型混合料马歇尔试验、析漏损失试验、肯特堡飞散试验、高温车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验以及冻融劈裂试验，分别验证三种级配类型的工厂化橡胶沥青混合料路用性能。

工厂化橡胶沥青SMA 和SUP的配合比和路用性能（见表6所示）研究表明，混合料体积指标和路用性能指标均满足相应的规范技术要求，说明工厂化橡胶沥青与SMA 和Superpave 具有良好的适用性；路用性能对比表明，工厂化橡胶沥青混合料的综合路用性能均衡，且单项性能突出，适用于对混合料要求严格的桥面铺装中。

表6 三种级配类型的工厂化橡胶沥青混合料路用性能

3.2 铺装组合结构性能研究

对三种组合结构高温性能、低温性能展开进一步研究。

上述3种桥面铺装组合结构车辙试验结果如图1和表7所示。

图1 工厂化橡胶沥青复合梁车辙试验结果

表7 工厂化橡胶沥青复合梁车辙试验结果

根据上述复合车辙试验结果，工厂化橡胶沥青3种桥面铺装组合结构均表现出优异的高温抗车辙性能，其中组合3（工厂化橡胶沥青SUP20+工厂化橡胶沥青SMA13）的抗车辙性能最优。从各组合结构复合车辙试验结果还可得出，桥面铺装结构组合的复合抗车辙性能与铺装层混合料的高温抗车辙性能息息相关，抗车辙性能越好的混合料组合成的桥面铺装结构高温性能越好。

上述3种桥面铺装组合结构-10℃低温弯曲试验结果如表8和图2所示。

图2 工厂化橡胶沥青复合梁低温弯曲试验结果

表8 工厂化橡胶沥青复合梁低温弯曲试验结果

根据上述复合低温弯曲试验结果，工厂化橡胶沥青3种桥面铺装组合结构低温弯曲应变均高于2500με，其中组合结构1（60mmSMA10+40mmSMA13）略高于其余两组铺装结构。组合结构低温弯曲性能较组合结构下面层混合料级配相关性较高。

4 结束语

综上所述，工厂化橡胶沥青与SMA和Superpave具有良好的适用性，混合料的综合路用性能均衡，且单项性能突出，适用于对混合料要求严格的桥面铺装中。桥面铺装结构组合的复合抗车辙性能与铺装层混合料的高温抗车辙性能息息相关，抗车辙性能越好的混合料组合成的桥面铺装结构高温性能越好。对于高温重载地区，推荐采用60mm工厂化橡胶沥青SUP20+工厂化橡胶沥青40mmSMA 13的组合结构。对于低温严寒地区，推荐采用60mm工厂化橡胶沥青SMA10+40mm工厂化橡胶沥青SMA13。