新型间断半开级配抑制反射裂缝沥青混合料碾压工艺探讨

张会会

（中国水利水电第十一工程局有限公司,河南 郑州 450001）

新型间断半开级配抑制反射裂缝沥青混合料碾压工艺探讨

张会会

（中国水利水电第十一工程局有限公司,河南 郑州 450001）

新型抑制反射裂缝GSOG沥青混合料采用石灰石作为粗集料,掺入胶粉,并采用70号基质沥青替代原90号沥青；由于材料组成的变化,其碾压工艺将随之变化,制定合理的施工方案是该新技术能够成功应用于工程实践中的关键。借助旋转压实仪器,对比常规GSOG和新型GSOG沥青混合料试件（石灰石作为粗集料的混合料）达到规定高度所需的压实遍数,制定了新型GSOG沥青混合料的三种试验段碾压方案,并通过试验段路面质量验收结果和芯样断面观察等手段,对比分析选出最优的碾压方案,并证实了将石灰石作为粗集料应用在高粘度间断半开级配沥青混合料中可行性。

间断半开级配；粗集料；石灰石；碾压遍数

0 引言

旧水泥混凝土路面的改造工程仍是城市道路建设重要的工作之一。在旧水泥混凝土路面上加铺抑制反射裂缝沥青层,被实践证明是适合该类工程的有效手段之一,即在旧水泥板块上加铺高粘度间断半开级配沥青混合料GSOG（Gap-Semi-Open-Graded）；该种沥青混合料空隙率高达8%～12%,采用硬质石料（玄武岩/辉绿岩）作为粗集料,采用木质素纤维,与高粘度改性沥青结合料拌合制得,强度、韧性兼具,在高温稳定性、抗剪切能力、抗疲劳性能与抗水损害方面表现优良,可有效消散、吸收板块产生的应力的同时,可兼作结构层,减少施工工序。

新型GSOG-20沥青混合料采用石灰石作为粗集料,引入废旧胶粉与高粘度改性剂进行复合改性。GSOG沥青混合料是一种间断半开级配沥青混合料,粗集料相互嵌挤形成占据混合料大部分强度的骨架结构,沥青胶浆包裹在集料表面,起到增强和稳定骨架结构的功能；由于GSOG-20沥青混合料在路面结构体系中兼顾结构层和功能层的双重作用,形成骨架的石灰石集料,选择怎样的碾压工艺,保证GSOG-20沥青混合料这种大空隙率应力吸收层,在具有满足预期要求压实度的同时,形成骨架的石灰石不被压碎,需要通过试验判断。因此,该种新型GSOG-20沥青混合料碾压工艺的选择是该项新技术最终能否应用到实践上的关键。本文拟通过旋转压实仪等仪器,对比常规GSOG和新型GSOG沥青混合料旋转压实到规定高度所需的压实遍数,以此指导新型GSOG沥青混合料在试验段的压实工艺,并通过试验段验证,测试压实度和观察芯样断面等方法,获得适合该种新型GSOG沥青混合料的碾压工艺[1-5]。

1 室内试验

1.1 原材料要求

表1给出的是常规GSOG-20和新型GSOG-20沥青混合料的原材料类型。

表1 GSOG-20沥青混合料原材料类型对比

其中:

（1）所有原材料质量符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）和《GSOG沥青混合料应用技术规程》（QBJ/CT184-2014）的要求；

（2）室内试验条件下,高粘度改性剂和纤维采用干拌方式加入；废旧胶粉采用湿法工艺加入,即先预制胶粉改性沥青,工艺要求180℃下搅拌40 min,高速剪切仪180℃下以3 500转/min的速度剪切15 min。

1.2 试验过程

常规GSOG-20矿料级配应用较为成熟,按照常规GSOG-20目标配合比设计结果取热仓料,即1#（0～3）、3#（6～11）、4#（11～16）和5#（16～19）四档热仓料,对热仓料筛分,并按《GSOG沥青混合料应用技术规程》（QBJ/CT184-2014）规范要求设计配合比,筛分和配合比设计结果见表2。合成级配曲线见图1。

表2 筛分和配合比设计结果

图1 合成级配曲线图

按JTG E20—2011进行新型GSOG-20沥青混合料马歇尔试验,拌合温度为180℃,击实温度为160℃,双面击实各50次。确定废旧胶粉复合改性沥青用量为6.7%,木质素纤维添加量为沥青混合料质量的4‰,新型GOSG-20沥青混合料性能检测结果见表3。

表3 新型GSOG-20沥青混合料马歇尔体积指标

如表3所示,新型GSOG-20沥青混合料具有满足规范要求,并达到预期要求的空隙率、稳定度和流值等指标。混合料的高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性能测试指标见表4。

表4 新型GSOG-20沥青混合料性能指标

结果显示,该新型GSOG-20沥青混合料具有满足规范要求的高温稳定性,抗水损性能和低温抗裂性能,可用于指导试验段生产；其中0℃劈裂劲度模量值为10 221 MPa,并结合以往经验和研究测试数据可知,当0℃劲度劈裂值在7 000～11 000 MPa范围内时,沥青混合料具有较好的低温抗裂能力。

1.3 旋转压实试验

采用美国pine公司生产的型号为AFG1的旋转压实机,该仪器用于制备测定热拌沥青混合料力学和体积性质的试件,试件模拟在正确施工方法下实际路面的密度、集料排列和结构特性,其压实机理高度模拟了现场碾压荷载对道路搓揉压实作用。

采用旋转压实仪制备样品,试验方法为:旋转压实常规GSOG-20/新型GSOG-20沥青混合料至规定高度范围（60±1 mm）,记录两种沥青混合料共10个样品的旋转压实高度数值和所需旋转压实次数,具体见表5。

表5 两种类型混合料旋转压实遍数记录

2 试验段验证

根据上述分析结论,在常规GSOG-20沥青混合料的成熟碾压工艺基础上,试验段阶段制定新型GSOG-20沥青混合料如下的三个碾压方案体见表6。

表6 试验段碾压方案

现场观察到在三种碾压方案下,试验段没有出现表面骨料被压碎的现象,将取芯样进行切割,观察截面粗集料破碎情况,结果显示三种碾压方案下粗集料没有出现破碎现象,见图2。

图2 新型GSOG-20芯样结构切面图

按照JTG E60-2008规范标准进行施工质量验收,进行取芯检测压实度和厚度检测试验,压实度计算结果见表6。压实度检测结果表明,三种碾压方案下,新型GSOG-20沥青混合料都具有满足规范要求（QBJ/CT184-2014,98%～102%）的压实度数值,但方案1压实度计算结果为98.1%,接近压实度98%的下限规定,方案3的压实度计算结果为101.3%,方案2的压实度计算结果为99.4%,与常规GSOG-20沥青混合料99.2%的压实度数值较为接近,为获得与常规GSOG-20相当的良好抑制反射裂缝性能,并避免局部粗集料被压碎的可能性出现,选择方案2是该种新型混合料的最佳碾压方案。

试验段运行1 a后,三种碾压方案下的加铺沥青层都没有出现反射裂缝。

3 结论

综上,结论如下:

（1）新型GSOG-20沥青混合料各项性能指标满足规范要求；

（2）旋转压实试验表明:与常规GSOG-20沥青混合料相比,新型GSOG-20沥青混合料现场压实需要更大的压实功；

（3）试验段结果表明:石灰石作为粗集料应用在该种间断半开级配沥青混合料GSOG-20中是可行的；单从压实度数据方面考虑,碾压方案2是最佳的碾压方案。

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[5]QBJ/CT184-2014,GSOG沥青混合料应用技术规程[S].

U414

B

1009-7716（2017）07-0184-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.07.056

2017-04-05

张会会（1984-）,女,河南偃师人,助理工程师,从事工程项目管理工作。