石灰?guī)r瀝青路面鋪裝層抗滑耐磨性能研究★

張 麗 俊

(山西路橋市政工程有限公司，山西 太原 030000)

0 引言

瀝青路面在通車運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后，受到車輛荷載的反復(fù)作用和路面材料自身性能的影響，路面材料被壓密或磨光后會(huì)大大降低路面抗滑性能，甚至影響行車安全。以往通常采用玄武巖碎石作為粗集料，但由于受到碎石單價(jià)、運(yùn)輸距離等方面因素的影響，會(huì)大大提高工程造價(jià)，降低經(jīng)濟(jì)性，有時(shí)甚至造成工期延誤。為了解決材料問(wèn)題，降低工程造價(jià)，本課題擬采用石灰?guī)r代替玄武巖作為瀝青路面抗滑鋪裝層的粗集料，通過(guò)室內(nèi)和室外試驗(yàn)分析，石灰?guī)r瀝青混合料的抗滑性能可以滿足規(guī)范要求。

1 工程概況

晉城市丹河新城金村新區(qū)玨山路(規(guī)劃學(xué)苑街—規(guī)劃朝陽(yáng)街)道路工程為南北向主干路，工程范圍為道路南起規(guī)劃學(xué)苑街，北至規(guī)劃朝陽(yáng)街，道路全長(zhǎng)2 537.457 m，道路控制線寬60 m，規(guī)劃設(shè)計(jì)為兩幅路形式。從地形地貌上分析，該道路跨越不同地貌單元、地形差異顯著；從平面上分析，道路沿線地層分布差異較大，故以下結(jié)合沿線地形地貌及勘探揭露地層分布情況將本工程劃分為三個(gè)路段。

瀝青路面上面層采用石灰?guī)r瀝青路面抗滑鋪筑層，厚度為4 cm，施工前進(jìn)行嚴(yán)格的原材料選擇和配合比設(shè)計(jì)。選用石灰?guī)r作為集料，可較玄武巖大大節(jié)約施工成本，但石灰?guī)r硬度和耐磨性能不如玄武巖。為了檢驗(yàn)瀝青路面抗滑性能，分別以石灰?guī)r和玄武巖作為集料，采用相同的配合比制備混合料，對(duì)路面結(jié)構(gòu)構(gòu)造深度和擺值的衰減情況進(jìn)行分析。并在施工現(xiàn)場(chǎng)選取檢測(cè)斷面，對(duì)石灰?guī)r瀝青路面抗滑鋪筑層的抗滑性能進(jìn)行檢測(cè)，作為分析依據(jù)。

2 原材料和配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料檢驗(yàn)

2.1.1瀝青

為了提高瀝青路面的高溫穩(wěn)定性，減少車轍病害，本項(xiàng)目瀝青選用殼牌公司生產(chǎn)的SBS 改性瀝青，其主要技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如下：針入度52(25 ℃，0.1 mm)，軟化點(diǎn)78.2 ℃，延度31 cm(5 ℃)，135 ℃粘度2.68 Pa·s，閃點(diǎn)為318 ℃，均滿足規(guī)范要求。RTFOT后殘留物質(zhì)量變化為0.08%，針入度比(25 ℃)為87%，延度(5 ℃)為19.4 cm，也符合規(guī)范要求。

2.1.2礦料

集料選用晉城當(dāng)?shù)啬巢墒瘓?chǎng)生產(chǎn)的石灰?guī)r碎石，要求質(zhì)地堅(jiān)硬，強(qiáng)度高，不含雜質(zhì)、風(fēng)化顆粒，形狀規(guī)則，接近正方體，礦料選用晉發(fā)水泥公司生產(chǎn)的水泥。

2.2 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)

將進(jìn)場(chǎng)粗集料送樣到實(shí)驗(yàn)室開展篩分試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定級(jí)配終止，進(jìn)一步通過(guò)調(diào)整確定瀝青路面SAC-13抗滑磨耗層合成級(jí)配，合成級(jí)配如表1所示。

表1 瀝青路面SAC-13抗滑磨耗層級(jí)配合成表

分別選取3.5%～5.5%的5個(gè)油石比，制備瀝青混合料開展馬歇爾試驗(yàn)，分析試驗(yàn)結(jié)果確定最佳油石比為4.7。

3 石灰?guī)r瀝青路面抗滑鋪裝層抗滑耐磨性能分析

3.1 構(gòu)造深度衰減規(guī)律分析

分別選用石灰?guī)r和玄武巖作為集料，按照上述試驗(yàn)確定的瀝青混合料配合比拌制SAC-13瀝青混合料。路面抗滑鋪筑層構(gòu)造深度采用鋪砂法測(cè)定，兩種混合料構(gòu)造深度衰減曲線如圖1所示。

分析兩種瀝青混合料構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果，滿足一定的線形關(guān)系，經(jīng)過(guò)擬合得出線形方程分別為：

SAC-13石灰?guī)r構(gòu)造深度：y=-0.05ln(x)+0.902,R2=0.886。

SAC-13玄武巖構(gòu)造深度：y=-0.06ln(x)+0.894,R2=0.885。

根據(jù)擬合曲線，可以得出在標(biāo)準(zhǔn)軸載累積作用150萬(wàn)次后，SAC-13玄武巖構(gòu)造深度為0.64，SAC-13石灰?guī)r構(gòu)造深度為0.62。在試驗(yàn)初期，二者的構(gòu)造深度基本相同，這是由于采用相同的級(jí)配拌制的混合料，攤鋪和壓實(shí)施工工藝也相同。標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)從0增加到30萬(wàn)次，兩種類型瀝青混合料抗滑鋪裝層的構(gòu)造深度下降速度均較快，這是由于隨著作用次數(shù)的增加，路面結(jié)構(gòu)逐步被壓實(shí)，導(dǎo)致構(gòu)造深度降低速度較快。作用次數(shù)超過(guò)30萬(wàn)次以后，兩種瀝青混合料構(gòu)造深度下降速度較慢，基本固定在一個(gè)穩(wěn)定值。首先由于路面材料被充分壓實(shí)，其次試驗(yàn)是在室內(nèi)進(jìn)行的，沒(méi)有灰塵雜質(zhì)污染填充路面孔隙，還有就是加載輪的直徑較小。

3.2 擺值衰減規(guī)律分析

路面抗滑鋪筑層擺值采用擺式儀測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)軸載作用6萬(wàn)次檢測(cè)一次，兩種混合料擺值衰減曲線如圖2所示。

分析兩種瀝青混合料擺值檢測(cè)結(jié)果，仍然滿足線形關(guān)系，經(jīng)過(guò)擬合得出線形方程分別為：

SAC-13石灰?guī)r擺值：y=68.319 5e0.002 6x,R2=0.960 9。

SAC-13玄武巖擺值：y=78.883 4e0.002 7x,R2=0.963 8。

分析圖2曲線變化情況，可以得出荷載作用次數(shù)從0次增加到60萬(wàn)次，SAC-13石灰?guī)r瀝青混合料擺值衰減速度較快，下降幅度達(dá)到了17BPN，而SAC-13玄武巖瀝青混合料相對(duì)較慢，下降幅度為9BPN。這說(shuō)明在瀝青混合料使用前期，SAC-13石灰?guī)r路面抗滑性能衰減較快，而SAC-13玄武巖路面較慢。這是由于在瀝青路面使用初期，路表的瀝青被磨耗掉，路面抗滑能力主要依靠粗集料，而石灰?guī)r的耐磨性低于玄武巖，所以擺值衰減速度較快。

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)荷載作用次數(shù)由60萬(wàn)次增加到120萬(wàn)次，兩種混合料擺值衰減幅度基本相同，分別為6BPN和7BPN，衰減幅度較小。這是由于在這期間粗集料表面的棱角逐漸被磨平，兩種材料的抗滑能力衰減變緩。

當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)荷載作用次數(shù)由120萬(wàn)次增加到150萬(wàn)次，兩種混合料的擺值衰減速度均較小，均下降了5BPN，且二者的擺值檢測(cè)值差距越來(lái)越小，擺值變化已趨于平穩(wěn)，說(shuō)明SAC-13石灰?guī)r和SAC-13玄武巖瀝青混合料雖然存在一定的差異，但是差異不大，且隨著荷載作用次數(shù)的增加越來(lái)越接近。因此，瀝青混合料中可以選用石灰?guī)r代替玄武巖作為集料，抗滑性能滿足要求。

3.3 路面抗滑性能檢測(cè)與分析

為了確定瀝青路面抗滑磨耗層的抗滑性能，在施工現(xiàn)場(chǎng)選取的點(diǎn)，采用擺值儀測(cè)定路面的抗滑值，手工鋪沙法測(cè)定構(gòu)造深度，分析檢測(cè)結(jié)果確定路面抗滑性能。設(shè)計(jì)中將整個(gè)路段劃分為三個(gè)路段，分別為K0+000～K0+950(水西村)段、K0+950～K1+650(管院村)段、K1+650～K2+537.457(水北村)段。在施工現(xiàn)場(chǎng)分別在每個(gè)路段選取一個(gè)有代表性的檢測(cè)斷面，分別為K0+600，K1+200，K1+800，每個(gè)斷面選取2個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)檢測(cè)5次擺值，修正后計(jì)算平均值，檢測(cè)結(jié)果如表2所示。構(gòu)造深度檢測(cè)也選取上述三個(gè)斷面，每個(gè)斷面分別在道路左側(cè)、中間和右側(cè)各選取一個(gè)點(diǎn)，采用手工鋪沙法測(cè)定構(gòu)造深度，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表2 抗滑鋪裝層抗滑值檢測(cè)結(jié)果

表3 抗滑鋪裝層表面構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果

分析表2各三個(gè)檢測(cè)斷面抗滑值檢測(cè)結(jié)果，抗滑值最大值為68BPN，最小值為65BPN，均大于規(guī)范要求的45BPN，滿足設(shè)計(jì)要求。分析表3瀝青路面抗滑鋪裝層構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果，最小值為0.91 mm，最大值為0.95 mm，均高于規(guī)范要求的0.55 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。因此，綜合抗滑值和構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果，路面抗滑性能滿足設(shè)計(jì)要求，說(shuō)明施工質(zhì)量合格，達(dá)到了預(yù)期目的。

4 結(jié)語(yǔ)

基于晉城市丹河新城金村新區(qū)玨山路瀝青路面抗滑鋪裝層施工實(shí)踐，采用室內(nèi)試驗(yàn)和室外試驗(yàn)對(duì)瀝青路面抗滑鋪裝層抗滑耐磨性能進(jìn)行檢測(cè)，分析試驗(yàn)結(jié)果得出以下結(jié)論：

1)分析構(gòu)造深度衰減規(guī)律，SAC-13石灰?guī)r和玄武巖瀝青混合料的構(gòu)造深度衰減速度基本相同，且衰減情況置于路面材料的壓實(shí)擠密程度有關(guān)，分析數(shù)值變化情況，采用石灰?guī)r碎石作為集料可滿足瀝青路面抗滑性能的要求。

2)分析擺值衰減規(guī)律，荷載作用前期兩種瀝青混合料的衰減速度快，后期逐步變緩，并趨于穩(wěn)定，SAC-13石灰?guī)r瀝青混合料擺值衰減幅度大于SAC-13玄武巖瀝青混合料的，但總體可以滿足設(shè)計(jì)要求。

3)分析施工現(xiàn)場(chǎng)路面抗滑值和構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果，三個(gè)檢測(cè)斷面抗滑值和構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果平均值均遠(yuǎn)高于規(guī)范要求值，說(shuō)明瀝青路面抗滑鋪裝層抗滑性能滿足設(shè)計(jì)要求，施工質(zhì)量合格。