高抗車轍性瀝青混凝土的配合比設計

王航 李磊 趙桂娟 郭平

(1.陜西省高速公路建設集團公司，陜西 西安 710065;2.西安科技大學，陜西 西安 710054;3.西安公路研究院，陜西 西安 710065)

近年來，陜西省修筑的幾條高速公路均不同程度出現了較嚴重的車轍，有些路段通車1個月或半年后的第1個夏季的高溫期就產生深度10 mm～50 mm的車轍。因此，針對陜西省的高速公路建設現狀，對車轍從材料、級配等方面進行系統(tǒng)研究，提出高抗車轍性瀝青混凝土是十分必要的［3］。

1 PR PLASTS抗車轍劑

試驗路段面層采用法國生產的PR PLASTS抗車轍劑。PR PLASTS抗車轍劑外觀為深藍色顆粒，可以在常溫下保存。PR PLASTS主要成分為改性的高密度PE及低密度PE，屬于熱塑性樹脂類［4］，其基本特性見表1。

表1 PR PLASTS基本特性

2 高抗車轍性瀝青混凝土原材料性質

2.1 礦料

1)粗集料。a.用于路面各層的粗集料應潔凈、干燥、無風化、無雜質，具有足夠的強度和良好的粘附性能，其質量技術要求應滿足現行公路瀝青路面施工技術規(guī)范要求。b.粗集料應具有良好的顆粒形狀，不得采用顎式破碎機加工碎石。c.粗集料的粒徑規(guī)格應滿足設計要求和JTG F40-2004公路工程瀝青路面施工技術規(guī)范表4.8.3的要求。d.粗集料的料源最好是同一個石料場(同一種基巖，同一種生產工藝)。如果采用兩個料場的粗集料，應分別堆放，分別做配合比試驗。2)細集料。細集料的技術指標應滿足現行公路瀝青路面施工技術規(guī)范要求。3)填料。a.用于路面各層的礦粉應采用石灰?guī)r磨制的石粉，原石料中泥土雜質應除凈。磨細石灰粉、水泥也可以用作填料，但其用量不宜超過礦料總量的3%。b.填料應干凈、干燥，不應含有雜質和團粒，同時礦粉應能自由地從礦粉倉流出，其質量應滿足現行公路瀝青路面施工技術規(guī)范要求。

2.2 瀝青

本試驗段上面層采用克拉瑪依90號道路石油瀝青為基質瀝青的PR PLASTS改性瀝青混凝土，中面層采用SK-90號道路石油瀝青為基質瀝青的SBSⅠ-C類改性瀝青，下面層采用克拉瑪依90號道路石油瀝青，其技術要求應滿足現行公路瀝青路面施工技術規(guī)范要求。

3 礦料級配及油石比的確定

3.1 瀝青混合料配合比設計標準

PR PLASTS改性瀝青混合料的馬歇爾試驗結果應符合表2的技術要求。

表2 改性瀝青混合料室內試驗技術指標

3.2 瀝青混合料配合比設計方法

1)級配的確定。為了達到抗高溫車轍的效果，瀝青混合料配合比設計時礦料級配的確定是關鍵，應參考現行JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術規(guī)范中對級配的要求，結合美國現行Superpave設計體系的研究成果，保證混合料中的礦料形成骨架密實結構。礦料合成級配應符合表3的級配范圍。

表3 中面層礦料合成級配要求范圍

2)瀝青混合料配合比設計。a.礦料配合比的確定。針對施工現場的情況，我們直接進行了施工配合比設計，對不同熱料倉的集料進行了篩分，根據表3所給出的級配范圍對不同料倉的集料進行了合成，篩分結果及合成結果如表4，圖1所示。通過篩分確定出熱料倉的比例為1 號∶2 號∶3 號∶礦粉 =20∶10∶64∶6。b.最佳油石比的確定。根據篩分所得的比例，在5.2%～5.5%之間變化油石比，進行馬歇爾試驗，通過試驗確定出最佳油石比為5.4%。c.PR PLASTS用量的確定。根據前面確定的礦料配合比、最佳油石比，改變PR PLASTS用量，分別為瀝青用量的0%，3%，4%，5%，6%制作車轍板試件，在60℃條件下進行車轍試驗，試驗結果見表5。

圖1 AC-13瀝青混合料合成級配圖

表4 AC-13瀝青混合料級配計算表

表5 靖王上面層AC-13瀝青混合料試驗

值得說明的是，加入PR PLASTS抗車轍劑后，最佳油石比增加 0.2%，即為 5.6%。

圖2 0.7 MPa，60℃條件下動穩(wěn)定度DS

從圖2和圖3可以看出當PR PLASTS抗車轍劑的添加量達到4%后，在溫度為60℃，70℃條件下，其動穩(wěn)定度均在4 000次/mm以上，故從技術經濟角度考慮，確定PR PLASTS抗車轍劑的添加量為瀝青用量的4%。

圖3 0.7 MPa，70℃條件下動穩(wěn)定度DS

4 結語

1)PR PLASTS抗車轍劑加入瀝青混凝土中，由于這種聚合物在瀝青混合料中的嵌擠、加筋、膠結作用，顯著提高了混合料的高溫抗車轍能力、低溫可變性和粘聚性、抗疲勞特性，使用和生產過程中易于貯存和混合，但需要適當提高瀝青用量。2)進行了施工配合比設計，根據篩分及合成結果所得的比例，油石比在5.2%～5.5%之間變化，通過馬歇爾試驗，確定出瀝青混合料最佳油石比為5.4%。而摻加PR PLASTS抗車轍劑的瀝青混合料設計方法與普通瀝青混合料的配合比設計方法完全相同，只是將添加PR PLASTS前確定的油石比增加0.2%，來作為添加PR PLASTS后的混合料油石比，即加入PR PLASTS抗車轍劑后，瀝青混合料最佳油石比為5.6%。3)根據確定的礦料配合比、最佳油石比，改變PR PLASTS用量，制作車轍板試件，在60℃和70℃兩種溫度條件下進行車轍試驗，當PR PLASTS抗車轍劑的添加量達到4%以上，動穩(wěn)定度均在4 000次/mm以上，因此確定出PR PLASTS抗車轍劑的添加量為瀝青用量的4%時，技術經濟效益最佳。

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