國內(nèi)外瀝青路面原材料技術(shù)性能對比分析

趙 喜 彬

(甘肅省交通科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730070)

國內(nèi)外瀝青路面原材料技術(shù)性能對比分析

趙 喜 彬

(甘肅省交通科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730070)

通過對比我國石油瀝青標(biāo)準(zhǔn)與SHRP技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，介紹了我國粗細(xì)集料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與SHRP料源特性，并分析了原材料各指標(biāo)的具體要求，比較得出了各自的特點(diǎn)，為瀝青路面的設(shè)計(jì)與檢測提供了一定的技術(shù)借鑒。

瀝青材料，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，SHRP標(biāo)準(zhǔn)，集料

0 引言

避免瀝青路面發(fā)生早期破壞，實(shí)現(xiàn)路面的耐久服務(wù)一直是公路建設(shè)的不斷追求，近些年來隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，高等級(jí)公路路面的結(jié)構(gòu)形式及混合料類型也在逐漸發(fā)生著變化，許多省份對瀝青路面原材料和路面結(jié)構(gòu)組成等都進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化[1]。通常瀝青混合料是由瀝青膠結(jié)料和礦料組成，瀝青因?yàn)樽陨淼慕M成對溫度和應(yīng)力比較敏感，礦料又依據(jù)顆粒級(jí)配組成被稱為集料，并且按照粒徑大小分為粗集料和細(xì)集料，其中粗集料是級(jí)配骨架的主要組成部分，細(xì)集料主要起填充作用。由于原材料對瀝青路面的性能有很重要的影響[2]，為了保證路面的修筑質(zhì)量和耐久性，對其原材料進(jìn)行分析顯得很有必要。

1 瀝青材料

瀝青材料的作用是把散粒膠結(jié)成一個(gè)整體。在公路工程中常用的品種有：石油瀝青、乳化瀝青、聚合物改性瀝青、橡膠瀝青等，在瀝青路面鋪筑時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件、交通流量、混合料級(jí)配類型、料源特性等來進(jìn)行選擇[3]。高等級(jí)公路多層面層選用瀝青時(shí)，可以根據(jù)受力特性和交通需求選用不同的瀝青，一般上面層選用稠度大的瀝青，下面層選用稠度低的瀝青，對于渠化交通嚴(yán)重的路段也宜采用稠度大的瀝青。如若施工中出現(xiàn)瀝青標(biāo)號(hào)偏大或偏小而其他指標(biāo)符合要求，在保證指標(biāo)合適的情況下可將標(biāo)號(hào)高低不同的瀝青進(jìn)行摻配使用，摻配比例由試驗(yàn)確定，摻配后的混合瀝青必須混合均勻，并符合技術(shù)要求[4]。下面就我國道路石油瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和SHRP瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比。

1.1 我國道路石油瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1)我國道路石油瀝青的質(zhì)量技術(shù)要求如表1所示。經(jīng)建設(shè)單位同意，瀝青的PI值，60 ℃動(dòng)力粘度，10 ℃延度可作為選擇性指標(biāo)。

表1 我國石油瀝青技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)

2)瀝青路面在選用瀝青時(shí)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、交通流量、混合料級(jí)配類型、料源特性等來進(jìn)行考慮，并應(yīng)總結(jié)當(dāng)?shù)貫r青路面的服務(wù)情況，經(jīng)對比論證后確定，具體要求為：

a.對于重載，夏季溫度高、持續(xù)時(shí)間長的高等級(jí)公路；山區(qū)和丘陵爬坡路段；收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)、停車場等產(chǎn)生過大剪切應(yīng)力的地區(qū)和路段，宜選用比較黏稠的瀝青。對于交通流量小、低溫寒冷的地區(qū)，宜選用低溫延度大、稠度小的瀝青。對于日差較大的地區(qū)在選用瀝青時(shí)可考慮針入度指數(shù)大的品種。

b.施工中瀝青標(biāo)號(hào)不符合要求而其他指標(biāo)達(dá)標(biāo)時(shí)，在保證指標(biāo)合適的情況下可將標(biāo)號(hào)高低不同的瀝青進(jìn)行摻配使用，具體比例應(yīng)由試驗(yàn)確定，且技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合表1要求。

3)道路所用瀝青須按照種類、標(biāo)號(hào)分批次分開放置，除暫時(shí)不用的瀝青在室溫環(huán)境下儲(chǔ)存外，施工過程中所用瀝青儲(chǔ)存溫度不應(yīng)低于130 ℃，且不可超過170 ℃。

4)瀝青在存儲(chǔ)、運(yùn)輸和使用時(shí)要注意防水，避免影響其質(zhì)量。

1.2 SHRP瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

1)Superpave結(jié)合料規(guī)范對基于性能和根據(jù)所要服務(wù)的氣候和交通來選擇結(jié)合料而言是獨(dú)一無二的。物理特性要求對所有結(jié)合料等級(jí)都相同。各種結(jié)合料等級(jí)的差別在于溫度不同，在此溫度下各種特性要求都必須滿足[4，5]。例如等級(jí)為PG64-22的結(jié)合料指結(jié)合料必須滿足至少高至64 ℃高溫的物理特性要求和至少低至-22 ℃低溫的物理特性要求。

2)SHRP瀝青結(jié)合料分級(jí)原則。按照高溫和低溫類別劃分結(jié)合料等級(jí)，需要更多的信息來選擇適應(yīng)特定地區(qū)的結(jié)合料，Superpave軟件的模塊輔助用戶選擇結(jié)合料等級(jí)，用戶選擇結(jié)合料等級(jí)可使用三種方法：

a.按地理區(qū)域：機(jī)構(gòu)可開發(fā)一張顯示結(jié)合料等級(jí)的地區(qū)，建設(shè)者根據(jù)氣候策略決定采用結(jié)合料等級(jí)。

b.按路面溫度：設(shè)計(jì)者確定設(shè)計(jì)路面溫度。

c.按氣溫：設(shè)計(jì)者確定設(shè)計(jì)氣溫，將其換算為設(shè)計(jì)路面溫度。

表2 Superpave瀝青膠結(jié)料技術(shù)要求

根據(jù)表2的適用性，第二種方法得到北美瀝青專家的接受。當(dāng)然還有其他的瀝青材料國內(nèi)外的規(guī)定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同，這里就不一一列舉了。因?yàn)樽钪匾氖蜑r青很有代表性。

2 集料

2.1 我國瀝青混合料集料技術(shù)要求

1)粗集料。適用于瀝青路面的粗集料主要包括碎石、優(yōu)選礫石、破碎礫石、礦渣和鋼渣等，高等級(jí)公路所用的粗集料必須要有符合環(huán)境要求的加工許可證的廠家生產(chǎn)，且不得使用礦渣和礫石，要求集料表面干燥、潔凈、有適宜的棱角，其技術(shù)要求見表3。

表3 我國粗集料技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)

施工過程中，如果某一規(guī)格粒徑的集料某些指標(biāo)達(dá)不到表3要求，而用其摻配的混合料性能滿足要求時(shí)，可將該規(guī)格的集料進(jìn)行摻配使用，對于高溫性能不穩(wěn)定的集料，建議經(jīng)烘干后進(jìn)行檢驗(yàn)。

2)細(xì)集料。適用于瀝青路面的粗集料主要包括機(jī)制砂、石屑等，且必須要有符合環(huán)境要求的加工許可證的廠家生產(chǎn)，要求集料表面干燥、潔凈、無雜質(zhì)，具體技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合表4要求。

瀝青路面用細(xì)集料的潔凈度，要求機(jī)制砂和石屑以砂當(dāng)量(適用于0 mm～4.75 mm)或亞甲藍(lán)值(適用于0 mm～2.36 mm或0 mm～0.15 mm)來表示。

表4 我國細(xì)集料技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)

2.2 SHRP集料要求

瀝青路面集料標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)直接納入SHRP計(jì)劃的Superpave混合料設(shè)計(jì)方法，在Superpave體系中對兩種集料特性作了規(guī)定：認(rèn)同特性和料源特性。

1)集料料源特性。Superpave混合料的料源特性包含的主要指標(biāo)有韌度，安定性和有害物質(zhì)。

a.韌度。集料的韌度指標(biāo)用來評價(jià)其抗磨耗的能力[6]，試驗(yàn)時(shí)通常用大于2.36 mm的粗集料并依靠鋼球沖擊和研磨來完成。

b.安定性。通常安定性指標(biāo)是以混合集料通過硫酸鈉或硫酸鎂安定性試驗(yàn)(AASHTO T104或ASTM C88)的材料損失百分?jǐn)?shù)表示。

c.有害物質(zhì)。有害物質(zhì)定義為在混合集料中的諸如土，頁巖，木質(zhì)，煤等雜質(zhì)的質(zhì)量百分率。

2)集料認(rèn)同特性。SHRP體系里將集料的認(rèn)同特性看作是集料最重要的性能[7]，其中Superpave混合料中規(guī)定的集料認(rèn)同特性為：粗細(xì)集料的棱角性、扁平顆粒含量、細(xì)長顆粒含量以及粘土含量。

SHRP體系里通過對Superpave混合料粗細(xì)集料的棱角性作出規(guī)定，保證混合料具有較高的內(nèi)摩阻力以抵抗剪切應(yīng)力；對細(xì)長顆粒做出規(guī)定是為了保證混合料在鋪筑過程中不被破碎；限制粘土含量是為了增強(qiáng)瀝青結(jié)合料與集料之間的粘結(jié)。

3 結(jié)語

原材料的性能直接關(guān)系到瀝青路面的鋪筑質(zhì)量和使用耐久性，對比分析國內(nèi)外對瀝青和集料性能的規(guī)定，我國對原材料的各項(xiàng)技術(shù)要求更為具體詳細(xì)，而國外將技術(shù)要求更多的和路用性能聯(lián)系起來。顯然，國外的這些和路用性能聯(lián)系起來的方法更切合實(shí)際，能夠更直觀的反映原材料的性能。

[1] JTG D50—2006，公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JTG E42—2005，公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程[S].

[3] 張登良.瀝青路面[M].北京：人民交通出版社，1999.

[4] 沈金安．瀝青及瀝青混合料路用性能[M]．北京：人民交通出版社，2001.

[5] 彭 波．粗骨架結(jié)構(gòu)瀝青混合料路用性能[J].公路，2004(9)：22-23.

[6] SHRP-A-407,The superpave Mix Design Manual for New Construction and Overlays[S].

[7] Asphalt Institute.Superpave Level 1 Mix Design superpave Seeries No.2(sp-1),1994.

Contrastive analysis technical performance of asphalt pavement raw materials at home and abroad

Zhao Xibin

(GansuProvincialTransportationResearchInstituteCo.,Ltd,Lanzhou730070，China)

In this paper, by comparing the technical standards of Chinese petroleum asphalt and SHRP, introduces the technical standard of coarse aggregate and SHRP, and the characteristics of SHRP, the detailed requirements of each index of raw materials are analyzed, and their characteristics are analyzed. Hoping provide some technical reference to asphalt pavement design and testing.

asphalt material, technical standard, SHRP standard, aggregate

1009-6825(2017)05-0150-03

2016-12-08

趙喜彬(1985- )，男，助理工程師

U214.75

A