摘要：本文以某公路試驗(yàn)路使用冷拌薄層罩面技術(shù)為依托，從原材料要求、級(jí)配選擇、較好油石比確定、試驗(yàn)路施工和檢測等幾個(gè)方面介紹了超薄改性瀝青混合料UTA-10在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用，為今后超薄改性瀝青混合料UTA-10在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用提供了參考。
1. 原材料檢測
優(yōu)質(zhì)的原材料是瀝青混合料具有優(yōu)良路用性能的根本保證，用于路面預(yù)養(yǎng)護(hù)的超薄瀝青混凝土膠結(jié)料性能要求高，且必須使用不易磨光的集料。
1.1 改性乳化瀝青
所用的殼牌SBR改性乳化瀝青試驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)指標(biāo)見表1。
表1 SBR改性乳化瀝青試驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)指標(biāo)
指標(biāo) | 單位 | 試驗(yàn)結(jié)果 | 技術(shù)指標(biāo) | 試驗(yàn)方法 | |
粒子電荷 | -- | 陽離子（+） | 陽離子（+） | T0653-1993 | |
破乳速度 | -- | 慢裂 | 慢裂 | T0658-1993 | |
篩上剩余量（1.18mm篩） | % | ≤0.1 | ≤0.1 | T0652-1993 | |
恩格拉粘度 | -- | 11 | 3～30 | T0622-1993 | |
貯存穩(wěn)定性1d | % | 0.4 | ≤1 | T0655-1993 | |
與礦料的粘附性，裹覆面積，不小于 | -- | ≥2/3 | 2/3 | T0654-2011 | |
蒸發(fā)殘留物 | 含量，不小于 | % | 63.1 | ≥62 | T0651-1993 |
針入度（100g，25℃，5s） | 0.1mm | 70 | 40～100 | T0604-2011 | |
軟化點(diǎn)，不小于 | ℃ | 59.5 | ≥57 | T0606-2011 | |
延度（5℃），不小于 | cm | 35.5 | ≥20 | T0605-2011 | |
溶解度（三氯乙烯），不小于 | % | ≥98.5 | ≥97.5 | T0607-2011 |
1.2 集料
集料是瀝青混合料的關(guān)鍵材料之一，其力學(xué)性能是決定混合料強(qiáng)度性能的比較重要因素，它的顆粒形狀不僅影響混合料的構(gòu)架，也直接關(guān)系到混合料的路用性能，瀝青混合料用集料應(yīng)該潔凈、干燥、無風(fēng)化、不含雜質(zhì)，其物理和力學(xué)性質(zhì)均應(yīng)符合相應(yīng)的道路等級(jí)的要求。
1.3 礦粉
瀝青混合料的填料宜采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，所采用的礦粉各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果見表2。
表2 礦粉的試驗(yàn)指標(biāo)與技術(shù)要求
指標(biāo) | 單位 | 試驗(yàn)指標(biāo) | 技術(shù)要求 | 試驗(yàn)方法 |
表觀密度 | t/m3 | 2.62 | ≥2.5 | T0352-2000 |
外觀 | -- | 無團(tuán)粒結(jié)塊 | 無團(tuán)粒結(jié)塊 | -- |
親水系數(shù) | -- | 0.7 | ＜1 | T0353-2000 |
塑性指數(shù) | -- | 3.6 | ＜4 | T0354-2000 |
加熱安定性 | -- | 無顏色變化 | 實(shí)測記錄 | T0355-2000 |
2. 級(jí)配選擇及組成
組成瀝青混合料的原材料選定后，瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)在很大程度上決定于集料間的級(jí)配組成。瀝青混合料由于集料的級(jí)配不同，可以形成不同的組成結(jié)構(gòu)，用于表面層的瀝青混合料除了需要有足夠的穩(wěn)定性外，其表面功能特性尤為重要，對(duì)于公稱粒徑較小的UTA-10瀝青混合料而言，表面構(gòu)造深度是表面功能品質(zhì)考察的重點(diǎn)，為此，增加了級(jí)配中粗集料的含量。在已有研究的基礎(chǔ)上，UTA-10級(jí)配的目標(biāo)級(jí)配及級(jí)配組成見表3。
表3 UTA-10 目標(biāo)級(jí)配及級(jí)配組成
集料規(guī)格（mm） | 4.75-13.2 | 0-4.75 | 礦粉 | 合成級(jí)配 | UTA-10目標(biāo)級(jí)配 | ||
比例（%） | 65 | 30 | 5 | ||||
篩孔（mm） | 原材料篩分結(jié)果（%） | 中值 | 上限 | 下限 | |||
13.2 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100 | 100 | 100 |
9.5 | 79.4 | 100.0 | 100.0 | 86.6 | 90 | 100 | 80 |
6.7 | 15.7 | 98.7 | 100.0 | 44.8 | 40 | 50 | 30 |
4.75 | 2.3 | 93.6 | 100.0 | 34.5 | 30 | 40 | 20 |
2.36 | 1.5 | 63.8 | 100.0 | 25.1 | 27 | 36 | 18 |
1.18 | 1.3 | 48.8 | 100.0 | 20.5 | 22 | 30 | 14 |
0.6 | 1.2 | 35.6 | 100.0 | 16.4 | 18 | 25 | 10 |
0.3 | 1.0 | 21.3 | 100.0 | 12 | 13 | 20 | 7 |
0.15 | 0.8 | 14.7 | 98.6 | 9.9 | 9 | 12 | 6 |
0.075 | 0.7 | 7.6 | 86.3 | 7.1 | 6 | 8 | 4 |
3 較好油石比確定
3.1 冷拌乳化瀝青混凝土馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)方法
乳化瀝青的馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)方法修正的要點(diǎn)在于試件的擊實(shí)和養(yǎng)生、試件的試驗(yàn)條件以及試件拌和用水的確定，具體方法如下：（1）一組試樣采用6個(gè)試件，常溫試件與高溫試件各3個(gè)。常溫試件在室溫下（15℃～25℃）模內(nèi)和模外分別養(yǎng)生24h，然后在25℃條件下試壓；高溫試件在105℃烘箱中于模內(nèi)養(yǎng)生24h，脫模后在室內(nèi)靜置24h，然后在60℃的條件下試壓。（2）試件的拌和用水量是總用水量減去乳化瀝青中的水和礦料中的水，在本試驗(yàn)中礦料已經(jīng)烘干，采用預(yù)估改性乳化瀝青用量為9%，通過拌合實(shí)驗(yàn)，確定外加水量。根據(jù)拌和過程中的難易程度、再生混合料的裹附程度確定外加水量為2.5%，總水量為：9*0.37+2.5=5.83%。（3）每個(gè)試件在制作時(shí)，首先在混合料試件拌制入模時(shí)，于試件上下兩面各擊實(shí)50次，經(jīng)過24h模內(nèi)養(yǎng)生后，在養(yǎng)護(hù)溫度條件下，再于上下兩面各補(bǔ)擊25次，然后冷卻脫模并在室溫下養(yǎng)生24h。（4）高溫養(yǎng)生試件在60±1℃的恒溫水槽中浸泡30分鐘后進(jìn)行試驗(yàn)，常溫養(yǎng)生試件置于25±1℃密閉恒溫箱中30分鐘后進(jìn)行試驗(yàn)。上述修正要點(diǎn)是基于對(duì)乳化瀝青混合料性能的研究和試驗(yàn)路面施工成型的實(shí)際情況提出來的。
3.2 較好油石比確定
成型試件時(shí)以熱拌瀝青混合料估算的改性乳化瀝青用量9%為初值，按1%增減改性乳化瀝青用量，稱取5組集料和改性乳化瀝青，每組平行3個(gè)試件。采用25℃條件下的穩(wěn)定度作為乳化瀝青混凝土混合料初期強(qiáng)度的評(píng)定指標(biāo)，而經(jīng)過105℃高溫養(yǎng)生的試件在60℃條件下的穩(wěn)定度則作為乳化瀝青混合料后期強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
較好乳化瀝青用量的確定可以參照公路瀝青路面技術(shù)規(guī)范附錄中熱瀝青混合料較好油石比確定的方法確定冷拌瀝青混合料較好乳化瀝青用量。為了進(jìn)一步驗(yàn)證目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)的合理性，研究過程中對(duì)UTA-10瀝青混合料的水穩(wěn)定性能進(jìn)行了驗(yàn)證。
進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)時(shí)，各種類型的瀝青混合料均以較好油石比成型試件，試件分為兩組，每組4個(gè)平行試件，一組在60℃恒溫水槽中保溫48h后測定其浸水穩(wěn)定度，另一組以標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)方法測定其標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾穩(wěn)定度，然后計(jì)算殘留穩(wěn)定度。瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果與技術(shù)要求見表4。
表4 瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果
瀝青混合料類型 | 正常穩(wěn)定度 （kN） | 浸水穩(wěn)定度 （kN） | 殘余穩(wěn)定度 （%） | 殘余穩(wěn)定度技術(shù)要求（%） | |
UTA-10 | 5.7 | 4.9 | 86.0 | ≥85 |
從表4的結(jié)果可以看出，浸水對(duì)UTA-10瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度影響很小，由此可見，UTA-10混合料的具有很好的水穩(wěn)定性。通過對(duì)原材料進(jìn)行測試，確定超薄瀝青混合料UTA-10的級(jí)配組成。并采用修正的馬歇爾試驗(yàn)確定冷拌改性乳化瀝青超薄瀝青混合料UTA-10的較好油石比為9.2%。
4試驗(yàn)路施工和路面檢測
采用冷拌薄層罩面技術(shù)鋪筑試驗(yàn)段，瀝青混合料級(jí)配采用UTA10型級(jí)配，油石比與室內(nèi)試驗(yàn)相同，鋪筑時(shí)間大約為2016年11月中旬，鋪筑溫度10℃左右，溫度偏低。施工后發(fā)現(xiàn)：冷拌薄層罩面段質(zhì)量一般，在上行道未出現(xiàn)明顯病害，而在下行道部分橫向施工縫處，出現(xiàn)明顯的擁包、拌料剝離。對(duì)此處進(jìn)行了鉆芯取樣以進(jìn)行原因分析。初步分析原因是下行道后施工，氣溫更低，部分路段開放交通過早，混合料還沒有完全形成強(qiáng)度。而且接縫沒有處理好，導(dǎo)致混合料與原路面粘結(jié)力下降，出現(xiàn)推擠。對(duì)此試驗(yàn)路分三個(gè)斷面，試驗(yàn)點(diǎn)均在右幅行車帶處，表觀平整，無明顯病害，其采集的數(shù)據(jù)包括3項(xiàng)指標(biāo)，一處芯樣（拌料剝離處）。
4.1 構(gòu)造深度試驗(yàn)
此次的構(gòu)造深度試驗(yàn)采用手工鋪砂法來取得的，見表5。
表5 互助線公路冷拌薄層罩面段構(gòu)造深度數(shù)據(jù)
樁號(hào) | 部位距右邊（m） | 鋪砂直徑（mm） （平均值） | 構(gòu)造深度（mm） | |
單值 | 平均值 | |||
K4+310 | 2.5 | 217.5 | 0.67 | 0.78 |
195 | 0.84 | |||
195 | 0.84 | |||
K4+400 | 2.2 | 200 | 0.80 | 0.79 |
202.5 | 0.78 | |||
202.5 | 0.78 | |||
K4+500 | 2.2 | 217.5 | 0.67 | 0.67 |
220 | 0.66 | |||
215 | 0.69 |
4.2 摩擦系數(shù)試驗(yàn)
此次摩擦系數(shù)試驗(yàn)采用擺式儀法來采集，數(shù)據(jù)如表6。
表6 互助線公路冷拌薄層罩面段摩擦系數(shù)數(shù)據(jù)
樁號(hào) | 部位距右邊（m） | 擺值FBT（BPT）（平均值） | 路面溫度（℃） | 溫度修正后擺值FB20 | 擺值評(píng)定值FB |
K4+310 | 2.5 | 80 | 14 | 64.4 | 60 |
82 | 13 | 58.4 | |||
82 | 13 | 57.8 | |||
K4+410 | 2.5 | 81 | 11 | 60 | 67 |
73 | 10 | 52 | |||
80 | 11 | 60 | |||
K4+510 | 2.5 | 72 | 12 | 67.2 | 67 |
71 | 13 | 65.2 | |||
74 | 12 | 69.8 |
4.3 滲水系數(shù)試驗(yàn)
由于天氣溫度較低（地表溫度10℃～15℃），橡皮泥防水性下降，并且路面光滑泛亮，故試驗(yàn)并未按試驗(yàn)章程測試5點(diǎn)，此次僅選取了2個(gè)代表位置進(jìn)行測試3分鐘時(shí)間內(nèi)水的滲透量分別為60ml、78ml，經(jīng)計(jì)算得到平均滲水系數(shù)為23ml/min。
5.結(jié)論
通過乳化瀝青混凝土試鋪發(fā)現(xiàn)，11月份施工，溫度還是偏低，盡管不影響壓實(shí)度，但是路面強(qiáng)度形成較慢。施工時(shí)一些車輛提前進(jìn)入封閉區(qū)域，也造成了一些破壞。建議施工盡量選擇溫度高的日子，若溫度較低可適當(dāng)加溫乳化瀝青增強(qiáng)破乳能力。
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