淺析瀝青混合料使用性能及改善措施

郭彥偉

(黑龍江省農(nóng)墾綏化管理局肇源農(nóng)場交通科)

1 前 言

瀝青路面是我國目前公路的最主要結(jié)構(gòu)型式，我國高等級公路中有接近90%是瀝青路面，因其有著較好的使用性能，受到廣大建設(shè)和使用者青睞，但裂縫、車轍等病害嚴(yán)重影響著公路服務(wù)水平。SBS 改性瀝青的應(yīng)用有效解決了高溫車轍及變形、低溫裂縫等路面損害問題，可極大的提高瀝青混合料的使用性能。

2 瀝青混合料的使用性能分析

一般瀝青混合料具有如下性能:

(1)結(jié)構(gòu)性使用性能，包括:車轍、低溫開裂、水損害等

(2)功能性使用性能;(平整度、構(gòu)造深度、車轍、摩擦系數(shù)等)。

瀝青路面大都性能均是由瀝青混合料自身性質(zhì)決定的，而混合料的使用品質(zhì)，又直接決定著瀝青混合料乃至路面的使用性能。

2.1 瀝青混合料的特點(diǎn)及影響因素

瀝青混合料是一種典型的粘彈性材料，影響其路用性能的因素可分為材料內(nèi)在性能與外部環(huán)境條件。不同的外部環(huán)境條件對瀝青混合料內(nèi)在性能的要求也不同。瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)是一個(gè)科學(xué)的而具指導(dǎo)意義的工作，首要充分考慮外部環(huán)境條件，使設(shè)計(jì)的材料內(nèi)在性能可以適應(yīng)其所處外部環(huán)境的實(shí)際需求，主要包括高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及抗水損害性能等指標(biāo)的要求。

瀝青混合料在溫度過高或受力作用影響較大且時(shí)間較長時(shí)，瀝青混合料便會(huì)產(chǎn)生明顯變形，其中不能恢復(fù)的部分成為永久變形，車轍便是其典型代表。日本公路路面破壞的主要形式中有80%以上是車轍病害。在一些發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)對此項(xiàng)技術(shù)開展了相關(guān)研究，已經(jīng)開展了部分研究預(yù)測技術(shù)，一致認(rèn)為將動(dòng)穩(wěn)定度提上較重要地位進(jìn)行檢測和研究。

2.2 黑龍江的氣候特點(diǎn)及交通運(yùn)行狀況

(1)黑龍江的氣候特點(diǎn)

黑龍江省屬于寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候?？偟奶攸c(diǎn)是四季分明，寒暑俱烈，早、午、晚溫差較大。部分區(qū)域極端最低氣溫低于－37 ℃。最熱月份(7月份)平均氣溫為30 ℃，最熱時(shí)路表溫度接近70 ℃，最大氣溫溫差達(dá)60 ℃以上，在這種條件下，瀝青路面冬季開裂嚴(yán)重，夏季，在重載條件下，瀝青路面易產(chǎn)生車轍。嚴(yán)峻的使用狀況考驗(yàn)著瀝青混合料的合項(xiàng)性能指標(biāo)。

(2)黑龍江省部分主要道路的交通運(yùn)行狀況

黑龍江省“公路三年決戰(zhàn)”已經(jīng)告捷，修建及改擴(kuò)建了多條高等級公路，其中有80%以上是瀝青路面，如哈同高速公路，哈雙高速公路，哈大高速公路、哈五高速公路、齊泰高速公路、大齊高速公路、北黑高速公路等。公路建設(shè)的突飛猛進(jìn)催生運(yùn)輸領(lǐng)域中公路運(yùn)輸業(yè)的比重大幅度增長，即交通量急劇增加，重載車、超載車的比重逐漸增大以及日益嚴(yán)重的交通渠化。在此情況下，路面使用性能顯得明顯不足，很多路面出現(xiàn)了早期破壞，可見，在寒區(qū)氣候以及日益增大的交通量雙重考驗(yàn)下，以往瀝青路面的混合料急需改善。

2.3 應(yīng)對傳統(tǒng)瀝青混合料使用性能不足的對策

(1)多年來的生產(chǎn)實(shí)踐使我們深深地感到瀝青混合料的級配調(diào)整可以取得很好地效果，筆者曾做過AC －16 及AC－20 寒區(qū)調(diào)整型級配的跟蹤觀測及完善，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)來看，混合料內(nèi)部的空隙率在3.9 ～4.2%左右，而表面的構(gòu)造深度控制在1 ～3 mm 最為適宜，目前在寒冷地區(qū)還很少開展關(guān)于AC－25 底面層調(diào)整的研究。

(2)改善瀝青結(jié)合料，使用SBS 改性瀝青可全面提升公路瀝青路面的使用性能和抵抗早期破壞能力。同時(shí)，為有效提高瀝青路面的使用性能，表面層瀝青混合料一方面要滿足泌水條件，另一方面，又要防止出現(xiàn)超密現(xiàn)象，必須對瀝青混合料的體積指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制。

3 改性瀝青在寒冷地區(qū)的應(yīng)用

近年來，由于SBS 的改性應(yīng)用效果明顯，寒冷地區(qū)陸續(xù)開始廣泛采用。SBS 改性瀝青在寒冷地區(qū)的應(yīng)用研究始于遼寧省交通運(yùn)輸廳。他們認(rèn)為:SBS 改性瀝青的使用，可使針入度指數(shù)明顯增加，明顯改善軟化點(diǎn)、溫度敏感性、及抗老化能力等方面的性能。針對于寒冷地區(qū)，添加4 －4.2%劑量的SBS 改性劑摻配比例最為經(jīng)濟(jì)、有效，可有效改善高低溫穩(wěn)定性及耐久性能。

黑龍江省的哈爾濱－同江高速公路、呼蘭－綏化高速公路、哈爾濱機(jī)場高速公路等均采用了SBS 改性瀝青，通過SBS 改性瀝青及其混合料的使用效果分析，應(yīng)用效果明顯優(yōu)于PE 等其他材料。SBS 改性瀝青在寒區(qū)的應(yīng)用，可有效解決目前常見的病害，不但可以起到預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的作用，同時(shí)為我省公路鋪筑積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

寒區(qū)瀝青混合料的研發(fā)與應(yīng)用，重點(diǎn)在于選取合適于我省瀝青路面的材料(集料和瀝青)，根據(jù)我國現(xiàn)行《公路瀝青路面施工設(shè)計(jì)規(guī)范》中AC －25、AC －20、AC －16 和AC －13 的級配范圍進(jìn)行調(diào)整，因地制宜，找出適合于我省路用性能的級配范圍。根據(jù)級配范圍進(jìn)行瀝青混合料配比設(shè)計(jì)，并進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)路的修筑，最終確定黑龍江省簡單易行的施工指南或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié) 論

改性瀝青在寒冷地區(qū)應(yīng)用起步較晚，目前開展了許多相關(guān)研究，但各地區(qū)水平不一，積累的經(jīng)驗(yàn)也有所不同。SBS改性瀝青在改善瀝青混合料使用性能，應(yīng)對車輛渠化及災(zāi)害性氣候所造成的車轍、溫縮裂縫等病害方面有著巨大的應(yīng)用價(jià)值，在已有成形經(jīng)濟(jì)與理論指導(dǎo)基礎(chǔ)上，建議在我國寒區(qū)高等級公路建設(shè)中積極開展此方面相關(guān)研究，并早日應(yīng)用于工程實(shí)踐中，相信通過系統(tǒng)地試驗(yàn)研究，會(huì)提出適合我國及各地域的更合理的級配范圍，通過材料、工藝的完善更好的改善瀝青混合料的使用性能。

［1］沈金安. 改性瀝青與SBS 路面［M］. 人民交通出版社.

［2］沙慶林. 高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象預(yù)防［M］. 人民交通出版社.

［3］沈金安. 美國的SMA 配合比設(shè)計(jì)方法［J］. 國外公路，1998，(10).