郭 华,申铁军
(1.山西路桥集团晋南项目管理有限公司,山西 太原 030006;2.山西路桥建设集团有限公司,山西 太原 030006)
在普通沥青玛蹄脂SMA 沥青混合料(掺普通木质纤维素)的基础上,由于山西重载煤碳运输的特殊性,山西蟒河至阳城高速公路路面设计右幅(山西至外省方向)为特重交通,具体为4 cmHFM-13超重载沥青混合料上面层+6 cmAC-20 改性沥青混凝土(掺抗车辙剂)中面层+10 cmATB-25 沥青碎石下面层,各控制参数主要依据《山西蟒河至阳城高速公路沥青路面施工图设计》进行。
上面层HFM-13 沥青混合料粗集料使用 5~10 mm 和10~15 mm 两种规格的白云岩碎石和3~5 mm 自产碎石,细集料为0~3 mm 石灰岩机制砂,矿粉为自产石灰岩加工。生产配合比集料经沥青拌和与按目标配合比上料、烘干和振动筛分后分成0~3 mm,3~6 mm,6~11 mm 和11~18 mm 四档热料。纤维稳定剂为新型木质素纤维,纤维用量按矿料总量的0.4%添加。沥青采用SBS 改性沥青,各类原材料试验结果见表1~表5。
表1 改性沥青技术性能检测结果
表2 超重载交通沥青面层用粗集料检测结果(冷料)
表3 超重载交通沥青面层用粗集料检测结果(热料)
表4 超重载交通沥青面层用细集料检测结果
表5 超重载交通沥青面层矿粉检测结果
HFM新型木质纤维素pH值为中性,比表面积大、比重小、不溶于水及弱酸、碱性液;具有良好的隔热、保温、绝缘、隔声、透气性能,热膨胀均匀,不开裂不起壳;能提高抗腐蚀性;具有更好的覆盖效果[1],见表6。
表6 纤维性能技术要求
HFM 新型木质纤维素具有优良的分散性和柔韧性,可增强系统的耐久力与支撑力,提高系统的密实度、强度、稳定性、均匀度[2]。
2.2.1 加筋作用
HFM 型木质素纤维在沥青混合料中可形成三维网筋,在冬季低温时,有抗开裂作用。
2.2.2 增稠作用
HFM 型木质素在混合料中通过纤维对沥青的吸附作用,吸收了更多的沥青,使集料表面形成更厚的沥青结构膜,使得混合料的耐久性更好[3]。
2.2.3 分散作用
HFM 型木质素纤维有优良的分散性,可使矿粉与沥青等组份在混合料中均匀分散,从而防止形成胶团状物质的路面油斑。
2.2.4 稳定作用
HFM 型木质纤维素可稳定沥青膜,高温时,纤维内部空间吸收部分受热膨胀的沥青,不致其成为自由沥青,从而防止泛油,形成更多结构沥青提高其高温稳定性。
2.2.5 吸附作用
混合后可形成网状三维结构,纤维能提高沥青与矿粉的黏附性,增加沥青玛蹄脂的黏度,一定程度上加强集料的黏结能力,起到增强沥青混合料的作用。
生产配合设计以目标配合比合成级配作为参考,其中以4.75 mm 通过率控制在29%附近作为粗集料用量控制点,0.075 mm 通过率控制在10%作为填料用量控制点。热料仓比例为4#仓∶3#仓∶2#仓∶1#仓:矿粉=40 ∶30 ∶7 ∶14 ∶9,合成级配见表7。
表7 超重载交通沥青面层生产配合比合成级配
沥青混合料在现场取样,摊铺后未碾压前,在路宽1/2~1/3 位置处取样进行沥青混合料性能试验检测,试验结果见表8。在油石比为6.0%情况下平行试验两次,各项性能符合规范和设计要求。
表8 HFM-13 沥青混合料马歇尔试验结果
现场取样的沥青混合料制成车辙试件进行60 ℃车辙动稳定度试验,以检验设计HFM-13 沥青混合料的高温稳定性能,见表9。
表9 HFM-13 沥青混合料车辙动稳定度试验结果
可以看出,HFM-13 沥青混合料的60 ℃高温车辙性能满足动稳定度大于4 000 次/mm 的设计要求。
第二天对铺筑的上面层进行压实度、渗水、平整度检测,检测结果均满足要求,见表10。
表10 超重载交通沥青面层现场实测项目
碾压时,双钢轮第一遍振动碾压后紧跟胶轮碾压,可以及时封闭混合料表面,压路机洒水和自然风不易浸入,沥青混合料在组合第二遍碾压和第三遍碾压过程中温度损失较小,保证沥青混合料在高温下碾压。双钢轮连续两个断面和第三个断面碾压,且断面长度小于25 m,避免单断面碾压方式、碾压时间较长,造成摊铺好的断面不能及时碾压而温度损失,出现两个断面间温差而产生碾压效果差异,进而出现平整度较差的情况。