高粘沥青SMA-13试验段路用性能试验研究

周 勇，蒋龙松，张洪波，刘 康

(苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 210017)

沥青路面作为柔性路面材料，在夏季高温行车荷载往复碾压下，容易产生车辙和推移病害。某干线公路不同路段基本都存在车辙病害，尤其是在道路交叉口位置较为严重。交叉口处车流渠化交通严重，车速慢，车辆刹车、制动频繁，对路面变形能力要求严格。交叉口往往是路面病害集中位置，更容易出现车辙和推移病害。沥青路面产生车辙后，不仅影响行车舒适性，而且严重影响平整度和路表排水能力，对行车安全产生一定的威胁，大大降低了公路服务水平，且诱发其他路面病害的产生。由于路表沥青路面更容易受到雨水和行车荷载作用，要求沥青对集料具有高粘附性和包裹耐久性，还要具有抗剥落性，避免集料剥离损失而失去防水作用。因此，表层沥青应具有较高的粘性和高温性能。

高粘沥青主要是通过石油沥青掺改性剂制备而成。相较于SBS改性沥青，高粘沥青具有较高的粘度，尤其是60 ℃动力黏度性能优异，远大于SBS改性沥青，具有良好的水稳定性。高粘沥青因具有优异的粘度，在夏季高温时能够较好地抵挡路面车辙变形，可以更好的包裹集料，起到防水封闭作用，避免集料飞散等病害。

为了研究高粘沥青SMA-13路用性能，通过原材料试验评价动力黏度，以及马歇尔稳定度试验确定最佳油石比。并通过浸水马歇尔试验对比分析高粘沥青和改性沥青抗水损害性能，最后通过249江苏省省道试验段合评价高粘沥青SMA-13和改性沥青SMA-13路用性能。研究表明：高粘沥青具有更高的粘度、稳定度和流值。在渗水性能方面，高粘沥青表现出优异的抵抗路面水渗透能力。高粘沥青表现出优异的集料抗飞散性。

1 原材料试验

沥青分别选择高粘沥青和SBS改性沥青，通过原材料试验分析两种沥青三大指标及粘度，并对沥青TFOT后残留物进行分析[1]。试验结果如表1所示。

表1 高粘沥青与SBS改性沥青原材料试验

由表1试验结果可知：相比较SBS改性沥青，高粘沥青具有更高的粘度。尤其是高粘沥青60 ℃动力黏度远大于SBS改性沥青和技术要求。

结合以往工程经验[2-4]和目标配合比结果，对高粘沥青SMA-13生产配合比进行验证分析。通过在设计油石比下检测混合料马歇尔体积指标。试验结果如表2所示。

根据生产配合比的马歇尔试验结果，结合目标配合比的设计油石比，本次生产配合比确定6.1%为基准油石比。在此基础之上进行±0.3%下的马歇尔稳定度试验。击实温度采用175～185 ℃，试验结果如表3所示。

表2 设计油石比马歇尔体积指标

表3 马歇尔稳定度试验结果

根据表3试验结果，及各项体积指标与油石比的关系，结合相关工程经验，本次设计油石比最终取6.1%。

2 室内试验分析

2.1 浸水马歇尔试验

浸水马歇尔试验是评价沥青混合料受水损害的重要手段[5]。通过非条件和条件马歇尔稳定度、流值评价沥青混合料抵抗水损害剥落能力，用来评价沥青混合料水稳定性[6-8]。通过浸水马歇尔试验评价混合料水稳定性，验证配合比设计结果。试验结果如表4所示。

表4 浸水马歇尔试验结果

根据试验结果，在最佳沥青用量下，高粘沥青SMA-13和改性沥青SMA-13各项试验结果均满足技术要求。试验结果表明，高粘沥青SMA-13抗水损害性能良好，满足技术要求。

2.2 马歇尔试验

通过马歇尔试验测试混合料体积指标和稳定度、流值，验证改性沥青SMA-13和高粘沥青SMA-13配合比[9，10]。试验结果如表5所示。

由表5试验结果可知，两种SMA-13混合料马歇尔试件各项体积指标均满足技术要求。且高粘沥青SMA-13稳定度和流值均高于改性沥青。

2.3 抽提试验

对试验段现场高粘沥青SMA-13和改性沥青SMA-13混合料进行取样，并在室内进行混合料抽提试验。试验结果见表6所示。

表5 马歇尔试件各项试验结果

表6 抽提试验结果

由表6试验结果可知，对改性沥青SMA-13而言，油石比偏低，低于控制范围下限0.01%个点。级配曲线偏上限，其中9.5 mm通过率超出控制范围上限0.6%个点，级配偏细。高粘沥青SMA-13混合料的油石比及级配均满足技术要求。

3 试验段分析

3.1 碾压温度

本次试验段为249省道宿迁段，在生产过程中，对沥青混合料出料温度进行抽查，共抽检了5车运料车的混合料温度，检测温度如表7所示。出料温度在185～190 ℃之间，沥青混合料的碾压温度基本满足要求[11，12]。

在生产过程中，沥青加热温度偏低，由于是高粘沥青，沥青较粘稠，沥青泵抽取沥青的时间较长，增加了每盘混合料的生产周期，影响了拌和楼的生产效率。由于高粘沥青不易存储时间较长，且加热温度较高(加热温度适宜175～185 ℃)，沥青在存储的过程中会出现温度下降、离析现象，影响成品混合料的品质，建议高粘沥青坚持“随到随用”的原则。

表7 沥青混合料出料温度检测

3.2 厚度及压实度

在试验段试铺碾压完成后[13]，对试铺段改性沥青SMA-13和高粘沥青SMA-13上面层进行了取芯、渗水试验，并检测旋转压实、毛体积、理论压实度和密度，试验结果如表8所示。

表8 路面芯样厚度及压实度

由试验结果可知，改性沥青SMA-13芯样厚度单点值及厚度平均值均不满足要求。芯样马氏压实度以及理论压实度的单点值以及平均值均满足要求。高粘沥青SMA-13芯样厚度单点值及厚度平均值均满足要求。芯样马氏压实度以及理论压实度的单点值以及平均值均满足要求。

由渗水试验结果可知：高粘沥青各测点渗水系数都满足要求。而改性沥青有一部分芯样不满足渗水要求。在渗水性能方面，高粘沥青表现出优异的抵抗路面水渗透能力。高粘沥青表现出优异的集料抗飞散性，如表9所示。

表9 渗水系数试验结果

4 结 论

(1)高粘沥青与SBS改性沥青相比，具有更高的粘度、粘韧性和韧性。且高粘沥青SMA-13稳定度和流值均高于改性沥青。

(2)对改性沥青SMA-13而言，油石比偏低，级配曲线偏上限，级配偏细。高粘沥青SMA-13混合料的油石比及级配均满足技术要求。

(3)高粘沥青不易存储时间较长，且加热温度较高(175～185 ℃)，沥青在存储的过程中会出现温度下降、离析现象，影响成品混合料的品质，高粘沥青应“随到随用”。

(4)在渗水性能方面，高粘沥青表现出优异的抵抗路面水渗透能力。高粘沥青表现出优异的集料抗飞散性。