旧水泥砼路面沥青加铺层混合料试验研究

旧水泥砼路面沥青加铺层混合料试验研究

赵爱红 赵 伍

摘要：为了尽可能地满足加铺层对沥青混合料路用性能的要求，有关部门对沥青混合料进行了一系列路用性能的试验及分析研究，设计了能满足加铺层路用性能要求的沥青混合料，可供同行参考。

关键词：道路工程；路面加铺层、沥青混合料、试验研究

Study on Mixture Test of Added Bituminous Layers

On Old Concrete Pavement

ZHAO ai-hong ZHAO wu

Abstract: In order to satisfy the requirement of added bituminous layers to the using capacity of bituminous mixed pavement,some respecting departments tested and analyzed on a series of using capacity of pavement of bituminous mixture,and presented some good advice for reference.

Key words: road engineering;added layers on pavement;bituminous mixture;test and study

1概述

旧水泥混凝土路面上的沥青混合料加铺层一般设计厚度较薄，其受力特性、结构特性和路用性能等方面与新建道路沥青面层都存在明显的差异。加铺层所采用的沥青混合料应具有较好的高温稳定性、低温抗裂性及抗疲劳性能，同时对沥青混凝土的密水性、抗滑性、水稳性、耐久性也提出了更严格的要求。针对河南省新乡地区旧水泥混凝土路面较多，且大部分路面需要进行维修，特别一些路段交通量较大，原旧水泥混凝土路面破损严重的情况，该路段采用在原旧水泥混凝土路面上加铺沥青混合料加铺层的方法进行维修。为此，我们利用长沙理工大学先进的试验设备，开展了旧水泥混凝土路面沥青加铺层混合料的试验研究，针对北方高温、多雨地区如何减少和延缓反向裂缝的出现，如何改善沥青混凝土结构层的高温稳定性、水稳定性和水损害等问题，得出了一些有价值的结论，为旧水泥混凝土路面维修工程提供了一定的理论依据。

2加铺层各层材料类型的选择

2.1原材料的选择

2.1.1矿料

石灰岩技术指标要求及检测结果见表1

 

2.1.2填料

填料采用优质石灰石矿粉，其技术指标要求及检测结果见表2.

表2 矿粉技术指标要求及检测结果

项目 指标 检测结果

 

2.1.3沥青胶结料

采用SBS改性沥青和AH-70重交通沥青的检测结果见表3.

表3 沥青实验检测结果

 

2.2级配类型的设计

公路表面层由于直接承受车辆荷载及轮胎的冲击与摩擦并暴露于大气环境中，因此对表面层沥青混合料有严格的要求。我们在原《规范》传统的AK系列抗滑表层和传统的AC（I型）沥青混合料的基础上，结合Superpave设计思想，设计了AC-13K型沥青混合料。

AC-13K型沥青混合料主要是在规范AC-13的基础上，使其级配曲线通过Superpave级配禁区的下方，降低了沥青混合料对沥青用量的敏感性，改善了沥青混合料的高温稳定性。按照新颁布的《规范》，AC-13K型沥青混合料属于粗型密级配，而AC-13I沥青混合料属于细型密级配。

AC-13K型及原规范AC-13I沥青混合料矿料级配范围见表4.

表4 AC-13K及原规范AC-13I矿料级配范围

 

为了满足旧水泥混凝土路面维修的要求，我们按照上述的设计思想，设计了AC-10K和AC-16K两种级配类型的沥青混合料，其中AC-10K适用于厚度小于4cm的调平层，AC-16K适用于厚度大于4cm的调平层。调平层集料采用石灰岩，其中AC-16K也可作为下面层使用。

调平层、下面层沥青混合料级配范围及设计合成级配见表5.

表5调平层（整平层）沥青混合料级配范围及设计合成级配

 

3沥青加铺层各层混合料路用性能试验分析

3.1沥青混合料马歇尔试验

根据路面结构设计方案进行各结构层沥青混合料配合比设计及性能试验。沥青混合料马歇尔试验和车辙试验结果分别见表6-表8.

 

表12 AC-16I 下面层车辙试验结果（SBS）

 

表14 AC-16I 下面层车辙试验结果（AH-70）

 

车辙对比试验结果表明：沥青混合料抗车辙能力指标动稳定度和相对永久变形都与沥青混合料级配类型以及沥青品种存在密切的关系。在级配相同的情况下，采用改性沥青比重交通沥青动稳定度有较大幅度的提高，相对永久变形有一定程度的减少，但不如动稳定度变化那么明显；在沥青品种相同的情况下，采用改进型级配比原级配（AC-13K与AC-13I、AC-16K与AC-16I）高温稳定性评价指标也有明显的改善，其改善程度不亚于沥青品种的改变。

3.3沥青混合料冻融劈裂试验

按照现行试验规程要求（JTJ052-2000），将沥青混合料双面击实50次成型马歇尔试件进行冻融劈裂试验，测定沥青混合料冻融劈裂残留强度比来评价沥青混合料的水稳定性。但对大部分沥青混合料而言，双面击实50次时，在最佳油石比情况下马歇尔试件的空隙率只有4.5%左右，与沥青路面现场空隙率存在一定的差距，因此按照美国ASTMT283试验方法对沥青混合料进行不同击实次数的击实试验，找出7%左右空隙率对应的击实次数，并根据此击实次数成型马歇尔试件进行冻融劈裂试验，其试验结果汇总见表15.

表15 沥青混合料冻融劈裂试验结果汇总

 

试验结果表明：室内试验沥青混合料抗水损害能力在7%左右空隙率时，冻融劈裂残留强度比（TSR）与沥青混合料级配类型关系不大，但与沥青种类关系密切。采用改性沥青比普通重交沥青冻融劈裂残留强度比有较大幅度的提高。另外各类型沥青混合料击实试验结果表明：对于抗滑表层采用改进型级配比规范级配AK-13A沥青混合料具有更好的压实性能，沥青路面现场空隙率容易控制在7%以下，能确保沥青路面的水稳定性。

结论

4.1 室内试验结果表明，对各结构层沥青混合料级配进行调整后，均比规范级配性能好。

4.2 按照superpave级配设计思想对传统的AK系列抗滑表层进行级配调整，在确保其高温稳定性与抗滑性的同时，可改善其施工过程中的压实性能，从而降低沥青路面的现场空隙率，提高沥青路面抗水损害的能力。

4.3 按照superpave级配设计思想对传统的AC（I型）系列沥青混合料进行级配调整，虽然在某种程度上增加了现场压实的难度，但对改善沥青混合料的高温稳定性有明显的成效。室内试验验证沥青混合料的抗水损害能力能满足设计要求，说明调整的沥青混合料的综合性能优良。