温拌沥青混合料薄层罩面技术研究

张月梅

（河北通华公路材料有限公司，河北 石家庄 050000）

0 引言

薄层罩面技术是一项旧路面修复技术，能使路面平整性得到提升，提高行车安全性和舒适性。然而在大量实际工程施工中热拌混合料的温度在外界环境下迅速降低，加大了混合料压实的难度。而温拌沥青混合料通过添加温拌剂解决了常温状态下沥青混合料碾压困难的问题，使得工程质量得到明显提升[1]。温拌技术和薄层罩面技术相结合能够在常温下施工，解决了传统薄层罩面技术施工中散温快、压实难、施工质量波动大的问题，同时作为绿色环保路面材料减少了二氧化碳等有害气体的产生，能够保护环境。

1 原材料

1.1 沥青

本文研究使用90#A 石油沥青进行试验检验，沥青性能指标检测结果如表1所示。

1.2 集料

粗骨料和细集料采用石灰岩，其性能如表2所示。

表2 粗细集料技术性质

1.3 温拌剂

本文主要选用Evotherm-3 温拌剂。

2 温拌薄层沥青混合料性能

SMA 沥青混合料内部由粗骨料接触形成嵌挤骨架，具有较好的强度、韧性和耐久性[2]。因此选用SMA-10作为混合料级配类型。

2.1 矿料配合比设计

结合工程实际经验及规范要求，初设3 个级配进行SMA-10 混合料配合比设计验证，初选级配的矿料组成如表3 所示，合成级配如表4 所示，合成级配曲线如图1所示。

表3 初选级配的矿料组成

表4 合成矿料设计级配

图1 SMA-10矿料级配曲线

由图1 可知，3 条级配曲线全在级配上限和级配下限之间，级配B则更趋近于级配中值，综合考虑选用级配B作为该试验的设计级配。

2.2 最佳油石比的确定

沥青的用量对路面性能有很大影响，油石比过大时，会使路面泛油，在夏季高温时路面容易发生车辙现象；当油石比过小时，沥青与集料黏附性不足，降低路面使用性能。

初设油石比为6.2%，设计6.0%,6.2%,6.4%等3 个目标油石比，按照级配B制备试件进行马歇尔试验，通过力学指标和体积指标确定最佳油石比，SMA-10 混合料马歇尔试验设计结果如表5与图2所示。

表5 SMA-10 混合料马歇尔试验结果

图2 混合料马歇尔试验结果

根据试验结果，油石比为6.0%时，马歇尔试件空隙率大于规范要求，油石比为6.4%时，矿料间隙率小于规范要求，因此结合规范要求及工程经验，确定6.2%为最佳油石比。

2.3 路用性能评价

（1）车辙试验

车辙试验是在室内模拟沥青路面车辆荷载下的变形情况，高温稳定性好的沥青路面能够减缓路面变形情况，延长使用周期[3]。车辙试验的评价指标为动稳定度，试验结果如表6所示。

表6 动稳定度测试结果

根据表6 测试结果知，添加温拌剂前后的SMA-10混合料在60℃下的动稳定度均超过了5 000 次/mm，远超规范要求，证明SMA 类型混合料高温性能良好。加入温拌剂后动稳定度有小幅提升，说明温拌剂的掺入在一定程度上提高了混合料的抗车辙性能。

（2）小梁弯曲试验

温度较低时，由于沥青材料受到约束，随着温度下降沥青材料不能收缩，则立即产生温度应力，当该应力达到材料的抗拉强度时，就会产生裂缝。因此低温抗裂性是沥青路面的一个重要评价指标，本文采用小梁弯曲试验来评价使用温拌剂前后的沥青混合料低温性能，结果见表7。

表7 低温弯曲破坏测试结果

由表7 可知，两种SMA-10 混合料低温弯曲最大破坏应变都超过了3 000με，满足规范要求，在使用温拌剂之后，SMA-10 混合料的最大弯拉应变有所下降，说明温拌剂的使用对沥青混合料的低温性能有负面影响，但仍在规范要求范围之内，对混合料低温抗裂性影响不大。

（3）水稳定性测试

沥青混合料在受到水的侵蚀后，会降低沥青与集料之间的黏附性[4]，使沥青从矿料表面脱落，影响路面使用性能。良好的水稳定性能够减少水对沥青材料的侵蚀，延长路面使用寿命。本文采用浸水马歇尔试验来评价其水稳定性，结果见表8。

表8 浸水马歇尔试验结果

由表8 可知，两种SMA-10 混合料的残留稳定度比均达到90%以上，满足规范要求。加入温拌剂后，混合料的残留稳定度比没有发生明显的变化，说明温拌剂的使用对SMA-10 混合料水稳定性基本没有影响。

3 工程应用

3.1 项目概况

某公路改扩建工程全长96.49km。试验路段全线采用设计时速60km/h，路面设计总厚度为78cm，各结构层位的组成见表9。

表9 各结构层位组成

3.2 原路面状况调查

本次对原路面状况的调研发现，由于路面长时间使用且缺少养护，试验路段出现了不同类型的路面病害，其中车辙病害最为严重，主要分布在车轮轮迹处，可能是由于原路面沥青混合料高温稳定性较差。此外，试验路段出现了不同程度的剥落现象，可能是由于水稳定性较差，在受到雨水的侵蚀后，经过车轮荷载的碾压，沥青从矿料表面脱落，降低了路面使用质量。

3.3 加铺方案设计

根据原路面主要病害类型，本次养护设计选择2.0cm 温拌沥青薄层罩面技术，加铺方案设计如图3所示。

图3 温拌沥青混合料薄层罩面加铺方案

3.4 路用性能评价

主要的检查项目与检测方法如表10 所示，以1km为评价单元，分上行和下行分别对路况进行调查。并对实施温拌薄层罩面路段2年间各项路面性能进行跟踪检测，检测结果如表11所示。

表10 路况主要调查内容与方法

表11 道路指标检测结果

表11（续）

从表11 可知，加铺温拌沥青薄层罩面后路面的RQI、RDI、SRI都得到了一定的改善，在通车两年后各指标仍优于未加铺温拌薄层罩面的路面，说明温拌沥青薄层罩面在实际工程中应用效果较好。

4 结语

为研究温拌沥青混合料薄层罩面技术应用，本文对温拌薄层沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳性能进行测试，并依托实际工程，对道路行驶状况RQI、车辙深度RDI 和抗滑性能SRI 进行两年追踪。结果表明，温拌剂的掺入使得混合料的高温性能得到了改善，但对于低温性能存在负面影响，水稳定性能基本不受影响。两年后的路面各性能指标仍处于较高水平。