導(dǎo)語(yǔ)：高強(qiáng)瀝青混凝土在養(yǎng)護(hù)維修的應(yīng)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在車(chē)輛荷載和環(huán)境因素的綜合作用下，水泥混凝土橋面土鋪裝易出現(xiàn)車(chē)轍、坑槽等病害，影響行車(chē)質(zhì)量和交通安全。為此，選擇SBS改性瀝青、高強(qiáng)瀝青及高強(qiáng)瀝青+0.3%玄武巖纖維三種瀝青膠結(jié)料，研究分析其作為水泥混凝土橋面鋪裝的性能。分別采用SCB低溫?cái)嗔言囼?yàn)及動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)，分析混合料的低溫抗裂性能及高溫抗車(chē)轍性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，高強(qiáng)瀝青+0.3%玄武巖纖維瀝青混合料的高低溫性能均較好，從而確定了王莊橋鋪裝結(jié)構(gòu)方案。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)瀝青；玄武巖纖維；橋面鋪裝

由于水泥混凝土橋梁施工難度相對(duì)較低、原材料獲取容易，廣泛應(yīng)用于中小跨徑橋梁建設(shè)中。瀝青混凝土鋪裝作為水泥混凝土橋梁主要的鋪裝類型，在使用過(guò)程中，受行車(chē)作用及環(huán)境因素的影響，易出現(xiàn)車(chē)轍、推移及擁包等病害。其中車(chē)轍病害的產(chǎn)生主要是因?yàn)闉r青膠結(jié)料高溫性能較差，進(jìn)而導(dǎo)致瀝青混合料在高溫季節(jié)條件下，受荷載作用，產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形，即為車(chē)轍。本文依托鎮(zhèn)江句容X104疏港公路王莊橋橋面鋪裝養(yǎng)護(hù)工程，該橋梁于2011年建成通車(chē)，全橋長(zhǎng)696m，寬24.5m，橋梁上部結(jié)構(gòu)為23跨30m預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，先簡(jiǎn)支后結(jié)構(gòu)連續(xù)。橋面縱坡為3%和-2.1%，原鋪裝層結(jié)構(gòu)為6cm普通瀝青AC-20+4cm改性瀝青SMA-13瀝青混凝土。由于該橋縱坡大，通行的重載車(chē)輛多，運(yùn)營(yíng)3年后，橋面出現(xiàn)了嚴(yán)重的車(chē)轍，2015年對(duì)橋面10cm瀝青鋪裝層進(jìn)行了銑刨與恢復(fù)，并在瀝青混合料內(nèi)添加了抗車(chē)轍劑，兩年后，鋪裝層又出現(xiàn)了嚴(yán)重的車(chē)轍病害。為了提高該橋面瀝青混凝土鋪裝的抗車(chē)轍性能，本文通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)比研究SBS改性瀝青、高強(qiáng)瀝青及玄武巖纖維對(duì)瀝青混合料高低溫性能的影響，確定路用性能較好的瀝青混凝土鋪裝上面層設(shè)計(jì)方案，并將其應(yīng)用于實(shí)體養(yǎng)護(hù)工程施工。

1原材料

試驗(yàn)所用的高強(qiáng)瀝青、石灰?guī)r、玄武巖集料及礦粉經(jīng)檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40—2004）中的性能要求。

1.1瀝青

試驗(yàn)選用的瀝青膠結(jié)料分為：SBS改性瀝青及高強(qiáng)瀝青，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如表1所示。由表1可以看出，高強(qiáng)瀝青針入度小于SBS改性瀝青，且其60℃的動(dòng)力黏度遠(yuǎn)小于SBS改性瀝青，高強(qiáng)瀝青具有更加優(yōu)異的抗永久變形能力，說(shuō)明高強(qiáng)瀝青在實(shí)際路面溫度范圍內(nèi)，表現(xiàn)出較好的高溫穩(wěn)定性，對(duì)于改善甚至預(yù)防車(chē)轍病害有著積極的作用；此外，高強(qiáng)瀝青的針入度指數(shù)高于SBS改性瀝青，因此表現(xiàn)為更小的溫度敏感性。

1.2集料

瀝青混凝土鋪裝上面層選用AC-13結(jié)構(gòu)，集料為玄武巖，下面層選用SUP-20，所用集料為石灰?guī)r，玄武巖、石灰?guī)r集料及礦粉，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。其中AC-13及SUP-20混合料的礦料級(jí)配如表2、表3所示。

1.3玄武巖纖維

玄武巖纖維的性能檢測(cè)結(jié)果如表4所示。

2試驗(yàn)方案為分析

SBS改性瀝青、高強(qiáng)瀝青及高強(qiáng)瀝青+0.3%玄武巖纖維三種膠結(jié)料（以下簡(jiǎn)稱為A、B、C）對(duì)瀝青混合料性能的影響，進(jìn)而確定性能較優(yōu)的混合料設(shè)計(jì)方案，本文分別采用上述三種瀝青膠結(jié)料，首先確定各種瀝青對(duì)應(yīng)的最佳油石比，并在最佳油石比用量下，進(jìn)行瀝青混合料的常規(guī)性能檢測(cè)，包括浸水馬歇爾試驗(yàn)、車(chē)轍試驗(yàn)、真空保水凍融循環(huán)劈裂試驗(yàn)；此外，結(jié)合SCB低溫?cái)嗔言囼?yàn)及動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)，評(píng)價(jià)混合料的低溫?cái)嗔烟匦约案邷胤€(wěn)定性。首先根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40—2004）中規(guī)定的馬歇爾設(shè)計(jì)方法，確定AC-13及SUP-20混合料對(duì)應(yīng)三種膠結(jié)料時(shí)的最佳油石比，如表5所示。根據(jù)最佳油石比結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)瀝青與SBS改性瀝青油石比相當(dāng)，添加玄武巖纖維的級(jí)配最佳油石比提高了0.2%。2.1SCB低溫?cái)嗔言囼?yàn)本文選用半圓彎曲斷裂試驗(yàn)（SCB）評(píng)價(jià)不同的瀝青對(duì)混合料低溫?cái)嗔烟匦缘挠绊憽Ｊ紫刃枰肧uperpave旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀，成型直徑150mm，高度180mm的圓柱形試件，并按照50mm的厚度對(duì)圓柱形試件進(jìn)行切割，切割后的半圓試件如圖1所示。試驗(yàn)裝置采用三點(diǎn)加載的模式，半圓試件的底部選用兩個(gè)直徑為10mm的金屬圓棒作為下部支點(diǎn)，支點(diǎn)距離為0.8倍的試件直徑，本文中支點(diǎn)間距即為120mm，此時(shí)試件底部拉應(yīng)力較大，且試件在支點(diǎn)處不會(huì)出現(xiàn)顯著的剪切破壞。上部支點(diǎn)為壓頭，加載速率為0.5mm/min，試驗(yàn)過(guò)程中可記錄試件破壞的荷載及破壞應(yīng)變。試驗(yàn)之前，應(yīng)將半圓試件置于-10℃的低溫箱中保溫4h，待溫度穩(wěn)定后再進(jìn)行試驗(yàn)。2.2動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)本文利用UTM萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行混合料的動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)，試驗(yàn)過(guò)程參照AASHTO及NCHRP中規(guī)定的重復(fù)加載永久變形試驗(yàn)。加載力為0.7MPa，加載周期為1s，包括0.1s的半正弦加載段及0.9s的恢復(fù)段。由于夏季路面實(shí)際溫度可達(dá)60~70℃，因此，本文的動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)溫度設(shè)為62℃。試件尺寸為直徑100mm，高40mm的圓柱形試件。本文采用相同累計(jì)永久變形量對(duì)應(yīng)的流變次數(shù)作為評(píng)價(jià)混合料高溫性能的指標(biāo)。

3試驗(yàn)結(jié)果

3.1混合料常規(guī)性能

分別測(cè)試SBS改性瀝青、高強(qiáng)瀝青及高強(qiáng)瀝青+0.3%玄武巖纖維AC-13混合料與SUP-20混合料的殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂強(qiáng)度及動(dòng)穩(wěn)定度，結(jié)果如表6所示。根據(jù)表6可以看出，三種膠結(jié)料對(duì)應(yīng)的瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度較為接近，說(shuō)明三種混合料在水穩(wěn)定性能方面無(wú)顯著差異；而高強(qiáng)瀝青+0.3%玄武巖纖維的混合料凍融劈裂強(qiáng)度比顯著優(yōu)于SBS改性瀝青及高強(qiáng)瀝青混合料，低溫抗裂性能較好，這主要是因?yàn)槔w維的存在，增強(qiáng)了混合料之間的連接性，起到了加筋的作用。在高溫性能方面，SBS改性瀝青、高強(qiáng)瀝青及高強(qiáng)瀝青+0.3%玄武巖纖維三種混合料的動(dòng)穩(wěn)定度依次增大，說(shuō)明三種混合料的高溫抗車(chē)轍性能逐漸增強(qiáng)。綜上，高強(qiáng)瀝青+0.3%玄武巖纖維瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍性能及低溫抗裂性能均優(yōu)于其余兩種混合料。

3.2SCB低溫?cái)嗔言囼?yàn)

根據(jù)低溫?cái)嗔言囼?yàn)結(jié)果，計(jì)算出AC-13及SUP-20混合料對(duì)應(yīng)不同膠結(jié)料的試件抗彎拉強(qiáng)度、破壞應(yīng)變?nèi)绫?所示。可以看出，與SBS改性瀝青相比，高強(qiáng)瀝青的彎拉強(qiáng)度相對(duì)較大，但破壞時(shí)的變形量基本相似，說(shuō)明高強(qiáng)瀝青對(duì)于提高混合料的抗裂性有一定的作用；高強(qiáng)瀝青+0.3%玄武巖纖維的彎拉強(qiáng)度和破壞應(yīng)變均大于其他兩種混合料，且其跨中撓度也相對(duì)較大，說(shuō)明該類型的混合料具有較強(qiáng)強(qiáng)度的同時(shí)，兼具一定的韌性，能防止瀝青混合料在低溫條件下出現(xiàn)脆性破壞。這一結(jié)果也與常規(guī)試驗(yàn)中的凍融劈裂試驗(yàn)的結(jié)果基本相似。

3.3動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)

三種混合料的動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果曲線如圖2~圖3所示。根據(jù)圖2~圖3中的混合料動(dòng)態(tài)蠕變結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)瀝青+0.3%玄武巖纖維瀝青混合料的豎向累計(jì)永久變形要顯著小于高強(qiáng)瀝青及SBS改性瀝青；對(duì)于AC-13混合料，SBS改性瀝青混合料的累計(jì)應(yīng)變最大，即此類瀝青混合料在相同的加載條件下產(chǎn)生的變形最大，說(shuō)明SBS改性瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍性能劣于高強(qiáng)瀝青及高強(qiáng)瀝青+0.3%玄武巖纖維瀝青混合料。而SUP-20混合料的試驗(yàn)結(jié)果與AC-13混合料呈現(xiàn)相似的規(guī)律，說(shuō)明高強(qiáng)瀝青+0.3%玄武巖纖維瀝青混合料高溫性能較好。

4工程實(shí)施效果

4.1交通量分析

鎮(zhèn)江句容X104疏港公路王莊橋近四年交通量調(diào)查結(jié)果，如表8所示。根據(jù)表8可知，該橋的交通量較大，以貨車(chē)為主，尤其是大中型重載貨車(chē)，且隨著通車(chē)年限的增長(zhǎng)，交通量增幅顯著，尤其是2018—2019年。因此，較大的重載交通量，對(duì)橋面鋪裝的抗變形性能，尤其是高溫天氣下的抗車(chē)轍性能提出了嚴(yán)苛的要求。

4.2車(chē)轍深度檢測(cè)

為研究高強(qiáng)瀝青混凝土在改善橋面鋪裝高溫性能的適用性，2018年11月對(duì)王莊橋進(jìn)行了養(yǎng)護(hù)施工。通車(chē)效果理想，為檢測(cè)其抗車(chē)轍能力，于2020年10月27日，對(duì)王莊橋及南堍交叉口車(chē)轍進(jìn)行測(cè)量，采用3m直尺人工測(cè)量。車(chē)轍深度檢測(cè)結(jié)果如表9所示。根據(jù)表9中的車(chē)轍深度檢測(cè)結(jié)果，通車(chē)近兩年，在重載貨車(chē)的作用下，橋面各位置的車(chē)轍深度均較小，大致分布于2~4mm。該結(jié)果表明，高強(qiáng)瀝青混凝土在高溫重載的作用下，其變形相對(duì)較小，表現(xiàn)出了較好的高溫穩(wěn)定性，能夠滿足橋面鋪裝對(duì)材料高溫抗車(chē)轍性能的要求。

5結(jié)論

通過(guò)上述分析，可得出以下結(jié)論：（1）高強(qiáng)瀝青的溫度敏感性優(yōu)于SBS改性瀝青，具有較好的高溫穩(wěn)定性及良好的抗變形能力，高強(qiáng)瀝青PG分級(jí)可以達(dá)到PG82-22。（2）高強(qiáng)瀝青+0.3%玄武巖纖維瀝青混合料的高溫抗車(chē)轍性能及低溫抗裂性能均優(yōu)于高強(qiáng)瀝青及SBS改性瀝青混合料，添加玄武巖纖維可以提高瀝青混合料高低溫性能約10%~15%。因此，該類型的瀝青混合料對(duì)于改善橋面鋪裝的抗車(chē)轍性能有著積極的作用。（3）由于高強(qiáng)瀝青+0.3%玄武巖纖維AC-13混合料性能較好，因此將其作為本次句容王莊橋養(yǎng)護(hù)維修工程橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的上面層，并以SUP-20混合料作為鋪裝結(jié)構(gòu)下面層；鋪裝結(jié)構(gòu)與水泥橋面之間選用水性環(huán)氧作為黏結(jié)層，保證良好的滲透性及黏結(jié)性能。綜上，句容王莊橋養(yǎng)護(hù)維修工程選用的橋面鋪裝結(jié)構(gòu)為：水性環(huán)氧黏結(jié)層+6cmSUP-20+4cmAC-13。（4）方案實(shí)施后，經(jīng)過(guò)兩年多跟蹤觀測(cè)，路用性能良好，后期將繼續(xù)跟蹤觀測(cè)。

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作者：王玉蓉 楊正軍 李小鵬 單位：句容市公路管理處 南京道潤(rùn)交通科技有限公司