双层联铺沥青路面沥青用量研究

袁正兵

（1.重庆交通大学，重庆 400074；2.山西交通控股集团有限公司，山西 太原 030006）

传统4 cm AC13+6 cm AC20路面在建设中，由于温度散失、施工组织等问题导致出现车辙、水损害等病害，而双层联铺技术为路面结构一体化施工带来了全新的解决方案。根据现有的研究与应用发现，该技术能实现双层沥青同时摊铺并碾压成型，大厚度沥青路面温度散失更慢，更长的压实时间能保证更好的压实特性[1-2]。

近年来，国内道路工作者对该技术进行了相关研究。邵云冲发现，在压实过程中因下面层混合料散发的热量传递到上层混合料中，可使上面层混合料在外界气温下降时仍能保持一定热量，从而达到更好的压实效果[3]；赵华军通过室内试验与现场芯样测试发现，双层联铺技术能提高层间结合性能与抗剪强度[4]。穆柯对该技术的理论模型、室内试验以及施工方法进行了系统的研究[5]。以上对双层联铺技术的研究集中在相对于传统分层摊铺的优点，经济性在于节省分层摊铺的施工成本以及黏层油，对于该技术下沥青用量的研究较少，且依然采用马歇尔方法分别确定上、下面层的沥青用量。双层沥青同时摊铺会减少上、下面层结合时的沥青用量，且更厚的面层厚度需要更大的压实功，因此用传统方法确定的沥青用量有待商榷。鉴于此，本文研究双层联铺技术下是否能节约沥青用量。

1 原材料与方案

1.1 原材料

1.1.1 沥青

上、下面层沥青均采用70号道路石油沥青，技术指标见表1。

表1 70号沥青技术性质

1.1.2 粗集料

粗集料采用湖北某石材厂生产的玄武岩碎石，其技术性质见表2。

表2 粗集料的技术性质

1.1.3 细集料

细集料采用石灰岩机制砂，其技术性质见表3。

表3 细集料的技术性质

1.1.4 矿粉

矿粉采用石灰岩碎石自行加工生产，其技术性质见表4。

表4 矿粉技术性质

1.2 成型方法

为与传统摊铺方法进行对比，先成型传统路面的试件，马歇尔方法中先成型下面层6 cm AC-20马歇尔试件，后在其上成型4 cm AC-13上面层。车辙试验步骤同马歇尔试件，成型10 cm车辙板。

双层联铺试件参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTG E20—2011）》中马歇尔击实方法，由于双层联铺的专用摊铺机预压时能达到90%的压实度[6]，因此双层联铺马歇尔试件制作过程中先将下面层混合料装入试模后进行预压夯实，使其不少于90%的压实度，然后放置于烘箱内拌和上面层混合料，取出试模装入并插捣、预压，再放入马歇尔击实仪进行成型。马歇尔击实次数根据试件空隙率确定（空隙率要求小于4%）。无论圆柱体马歇尔试件还是车辙板均进行下面层预压后再装入上面层混合料。

1.3 面层配合比

上、下面层沥青混合料的矿料级配见表5。采用常规马歇尔试验方法进行沥青混合料配合比设计，上、下面层混合料在最佳油石比下的马歇尔试验结果见表6。

表5 上、下面层矿料级配

表6 最佳油石比下的马歇尔试验结果

1.4 试验方案

考虑到双层联铺在上、下面层的结合面会有较厚的沥青膜厚度，同时摊铺能节省黏层油，因此本文通过降低最佳油石比来验证双层联铺路面的路用性能，沥青用量的降低幅度以最佳油石比为基准，分别从上面层降低0.1%、下面层降低0.1%、上下面层同时降低0.1%进行试验。其中性能验证中0%是指按1.2马歇尔成型方法确定的最佳油石比下的试件对应的测试结果。

2 性能验证

2.1 高温性能

油石比降幅从0～0.2%的动稳定度测试结果见表7。

表7 不同油石比降幅下的动稳定度

由表7可知，随着沥青用量的降低，动稳定度呈增长趋势，可见标准马歇尔设计方法得出的最佳油石比并不能保证有最优的高温性能。

2.2 低温性能

低温性能测试时，将车辙板切割成长、宽、高分别为250 mm、30 mm、35 mm的立方体小梁，通过低温弯曲应变来评价其低温性能，测试结果见表8。

表8 不同油石比降幅下的低温弯曲破坏应变

由表8可知，随着沥青用量的降低，低温弯曲破坏应变呈降低趋势，为兼顾高、低温性能，沥青用量不宜降低过多。

2.3 力学性能

力学性能测试包括抗压强度与抗剪强度，其中抗压强度测试采用规程方法，抗剪强度测试采用单轴贯入试验[7]，力学性能试验均在20℃下进行，测试结果见表9。

表9 不同油石比降幅下的抗压、抗剪强度

由表9可知，随着沥青用量的降低，抗压强度呈升高趋势，抗剪强度呈降低趋势，这是由于没有足够的沥青提供黏结力。综合路用性能与力学性能，建议上、下面层沥青用量在最佳油石比的基础上分别降低0.1%。

3 结论

双层联铺技术的应用中，在马歇尔分别确定上、下面层的最佳油石比的基础上，同时降低油石比，通过路用性能与力学性能验证发现，上、下面层的沥青用量分别降低0.1%能保证路用性能，并能发挥该技术较好的经济性，但沥青混合料的最佳沥青用量不仅考虑高、低性能，更多地还考虑了疲劳性能与耐久性能，因此。在实际生产中，还应视实际情况，确定双层联铺最佳油石比。