高速公路改扩建工程高模量沥青混合料路用性能研究

王琛琳

摘要：克拉玛依9O号石油的基本相为石油沥青，并与模数含量分别为0.3%、0.6%、0.9%的沥青改性剂和模数含量为4%的改性沥青进行了比较。研究成果显示了掺加改性剂的高调制沥青混合料能显著提高沥青的耐热性和在水中的稳定性，但从性能上看不影响沥青混合料的低温断裂强度和抵抗交变载荷的能力。优质沥青混合料具有良好的抗车辙性能，能有效解决沥青混凝土的车辙问题。文章结合某高速公路改建工程的详细过程，研究了高模量沥青混合料的相关施工工艺。

关键词：高速公路;高模量;沥青混合料;性能

1、前言

随着交通的快速发展和道路交通量的增加，特别是重型车辆的增加和高压轮胎的使用，导致沥青路面的损坏非常严重。车辙的存在造成了极大的安全隐患，其修复需要大量的资金和精力。由于我国高端道路主要采用半刚性混凝土路面，中间层对道路交通的影响最大。长期观测表明，即使在北方大部分地区，沥青层的最高冰铜温度也低于55度。在长期高温高荷载作用下，沥青层残余变形迅速累积，形成滑动。近年来的研究表明，通过提高沥青混合料的模量性能，提高沥青混凝土对路面高温变形的稳定性，减缓车辆荷载作用下的变形和残余变形。为此，本文对高调制度沥青与德国杜洛夫浸膏混合料进行了试验研究，并与SBS基质和改性沥青混合料进行了比较。

2、沥青混合料

2.1材料组成

试验采用河北承德生产的优质石灰石粗骨料，细骨料采用砂石机械。各项指标符合规范要求。试验用沥青为#90石油沥青和改性沥青外壳。验证指标符合我国现行规范要求。采用设计方法对混合物进行分类，采用旋转蒸汽制备样品。在125旋转蒸汽作用下，由德国杜洛沃莱克斯特种沥青组成，真空度为4%。为了充分了解高模量指标对沥青混凝土路面性能的影响与作用，试验了4种不同剂量的高模量沥青。

2.2高模量沥青的研制

在90号沥青中加入不同含量的改性剂制备SBS改性沥青，具体处理方法：将90号沥青加热至180℃，恒温选煤机采用高速选煤机60min，切割速度600～700R/min，然后对老化前后不同剂量SBS改性沥青的性能进行了分析。随着SBS含量的增加，沥青针状物减少，软化温度升高，强度先降低，最大速率为5%。

3、沥青混合料性能

为了系统地考察SBS基质和改性沥青混合料的路用组成，将SBS基质和改性沥青混合料的不同掺量分别为0.3%、0.6%、0.9%。

3.1高温稳定性

沥青混合料的棕色试验应符合现行试验规定的试验方法。在0.3%条件下，经过调节剂改性的沥青动态稳定性是原沥青的2倍以上，但仍略低于4%SBS改性的沥青混合料。其配合比为0.6%，是基础沥青的4.4倍，是改性SBS沥青的1.6倍。考虑到测量装置的测量精度，当动态稳定性超过6000倍时，误差很大，因此对0.9%的剂量的测试结果研究较少。

3.2低温特性

按现行试验规范规定的试验方法，对沥青烘箱窒息进行低温弯曲试验。加载速度为50mm/min，如果改性沥青混合料在低弯曲温度下使用，弯曲形成值与沥青等级相对应。当掺量为6%时弯曲成形值，其变形率略高于沥青，但低于SBS改性沥青混合料。改性沥青混合料的低温性能不会得到改善，但其低温性能不会降低。SBS改性沥青更适合解决涂料低温开裂的问题。

3.3疲劳强度

载荷的疲劳效应与载荷控制有关。一般有两种控制方式：应力控制和变形控制。本研究符合现行试验规范中的试验方法，沥青混合料搅拌梁在变形模式下进行弯曲疲劳试验：对混凝土载体加载，频率为10Hz，加载量为疲劳时间，结果表明SBS改性沥青混合料具有良好的抗变形性能，而SBS改性沥青混合料具有良好的疲劳性能，其疲劳性能基本是原本的0.9～1.2倍，低掺量（0.3%）时，混合料的抗疲劳性能较基体略有下降，但随着掺量的增加，特别是变形量控制在400%以上时，混合料的抗疲劳性能超过了沥青掺量。

3.4.水稳定性

沥青混合料浸水后，沥青与矿物材料之间的粘结力降低，导致损坏，最终使沥青混合料的总厚度减小。本研究依据现行试验规程中的试验方法进行，强度系数是基于对沥青混合料水稳定性的评价，将拉伸强度比与TSR进行比较，并根据拉伸强度比计算断裂试验中的最大载荷值。SBS改性沥青混合料的抗裂强度和抗冻露性能均高于普通沥青混合料。改性剂对混合料的抗裂强度和霜露抗裂强度影响不大，但残余强度明显较小，其性能优于沥青基体和SBS改性沥青混合料。

4高模量沥青施工技术

4.1工艺流程

施工工程包括准备、搅拌、输送、搅拌和破碎。

4.2施工准备

首先对原路进行彻底清洗，并对其各部分进行彻底清洗，保证路面的清洁，然后在原路上喷一层沥青乳化油，粘油层一般为0.2kg/m2～0.3kg/m2。然后现场检测劣质沥青颗粒，确保其符合要求。

4.3混合物

拌制高模量沥青混合料前，应根据混合料和设备的用途及沥青用量进行计算，用沥青造粒容器拌制不同的混合料，将劣质沥青颗粒以外掺的形式加入搅拌容器中。质量不高，应严格控制按需消耗，沥青颗粒含量过高，影响混合料的拌和效果，一般来说，混合料会出现结块、干燥、表面无光泽等问题，如果剂量太小，混合模块不能满足要求。在搅拌过程中，应适当添加各种材料。先拌粗细掺合料，再掺劣质沥青颗粒，在路面上掺加沥青和矿粉。高模量沥青混合料是在完全混合后形成的。

4.4配料和運输

拌和完成及时送至施工现场。在高模量沥青混合料运输过程中，应覆盖该层，以有效避免混合料温度的损失，高模量沥青混合料的运输温度为170～180度。

4.5混合灰泥

在混合块的生产中，必须保证连续稳定的布局，这是平整道路、保证道路进度的重要措施，要保证最佳的停留速度、混合特性与设计过程的兼容性，必须充分考虑该层的厚度和其他因素。速度一般设定在2m/min～4m/min的范围内，具体速度根据具体条件设定。支座应均匀、缓慢地对应托盘桩温度150～160及以上。

4.6.粉碎混合物

在高模量沥青破碎过程中，项目主要分为三个阶段。在预压中，12吨的双辊用于两倍的静压。在压缩阶段，22吨轮胎压路机用于高频和低频范围内的9次振动模板。在最后的压力阶段，一个12吨的双辊是用来获得一个或两个轻重量静态印刷。抛光后，涂层表面必须均匀，无离析和油污。混合物的第一密度温度在145℃以上，C磨削结束时表面温度在100℃以上。

4.7质量控制

高模数沥青混合料破碎完成后，即可进行质量控制。岩心样品可通过渗透性质量试验进行选择。通过对高模量沥青混合料取芯的现场试验，确定了颗粒样品的完整性。通过对内部密度质量的检测，确定涂层渗透试验后的密度为99.7%～100%，高度调制沥青混合料的透水性不应超过60ml/min，工程竣工后对其路用性能进行了对比监测。经检测，本工程沥青含量高的在6个月内未出现开裂和滑动问题，在同等条件下，改性沥青涂料现场痕迹问题不大。

结语：

结合修复车轮损坏的工作，采用高模量沥青混合料对路面结构进行了改造。高频沥青混合料对提高路面限界具有重要意义。对改性复合沥青混合料的生产适应性进行了渗漏试验和室内分散试验，通过试验研究了复合沥青混合料的可行性、耐水性和低温性。

参考文献：

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