超薄沥青混凝土面层性能的研究.pdf

第 1 7卷第 8 期 2 0 0 8年 8月 中 国 矿 业 CHI NA M I NI NG M AGAZI NE Vo 1 1 7 。No 8 超薄沥青混凝土面层性能的研 究 司正军 ( 济 宁市公路 管理 局 ，山 东 济 宁 2 7 2 1 0 0 ) 摘要 ： 通过室 内试 验 ，研 究了典 型超 薄沥青 混凝 土 面层 S MA - I O 、S A C - 1 0的路用 性 能和使 用性 能 ，并 对三种级配的超薄沥青 混凝 土做 了简要 的性 能分析 和经 济评 价 。结果 表 明 ：从 技术 经济 综合分 析 ，超 薄沥青混 凝土宜采 用 S A C 一 1 0中值级配 ；对高温 和多雨地 区的重 交通路 段 ，可采用 性能更 加优异 的 S MA 一 1 0中值级配 。 关键词 ： 超薄沥青混凝土 ；S MA 一 1 0 ；S A C 一 1 0 ；性能 中图分 类号 ：TU5 2 8 4 2 文献标 识码 ：A 文章编号 ：1 0 0 4 4 0 5 1( 2 0 0 8 )0 8 0 0 9 4 0 3 S t u d y o n p e r f o r m a n c e o f u l t r a t hi n a s p ha l t c o nc r e t e pa v e m e n t S I Z h e n g j u n ( J i n i n g Hi g h wa y Ad mi n i s t r a t i o n Bu r e a u，J i n i n g 2 7 2 0 0 0 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：Pe r f o r ma n c e o f t y p i c a l u l t r a t h i n a s p h a l t c o n c r e t e p a v e me n t s o f S M A - 1 0 a n d SAC- 1 0 we r e s t ud i e d t hr ou gh l a bo r a t o r y t e s t s Con c i s e p e r f or man c e a na l y s i s a n d e c on omi c e v a l ua t i on of ul t r a t hi n as pha l t m i xe s we r e a l s o g i v e nTh e r e s ul t s s ho w t ha t t he me d i a n gr a d a t i o n o f SAC一 1 0 i s s ui t a bl e f or ul t r a t hi n a s pha l t c on c r e t e pa v e me nt ，b ut t h e me di a n gr a da t i on o f SM A- 1 0 i s be t t e r f o r he a v y t r a f f i c p a ve me n t i n h ot a nd we t t e r c l i ma t e r e g i o n s b a s e d o n a n a l y s i s o f t e c h n o l o g y a n d e c o n o mi c e v a l u a t i o n Ke y wo r d s：ul t r a t hi n a s p ha l t c on c r e t e pa v e me nt ；SM A一 1 0；SAC一 1 0；pe r f o r ma n c e 近些 年 来 ，随 着 我 国道 路 交 通 事 业 的高 速 发 展 ，重交通和重载现象 日趋严重 ，沥青路面的各种 表面 功能 都衰 减很 快 ，直接影 响 到汽车 的行驶 安 全 和舒 适性 。采 用超 薄沥青 混凝 土 面层 ，是一种 延 长 路面寿命 、改善行驶质量 、校正表面缺陷、提高安 全特 性 ( 包括 提高 抗 滑 与 排 水 ) 、减 小 噪音 、增 加 路面强度等路面功能的有效措施l_ 1 。 超 薄沥青 混凝 土面 层起 源于 2 0世 纪 7 O年代 后 期的法国，用于沥青路面抗滑性能的恢复 ，后来也 用 于新 建 路 面 。根 据 法 国 标 准 NF P 9 8 1 3 7的 定 义 ，非常薄面层 B B TM 的厚度为 2 0 2 5 mm；超 薄面层 B B UM 的厚度 为 1 5 2 5 mm。具有 现代 意 义的超薄 ( B B UM)产生于 1 9 8 7年 ，它采用减 少 含砂量、使用改性沥青和厚的粘结层等技术措施 ， 具有 延 长路 面 寿 命 、改 善 行 驶 质 量 、校 正 表 面 缺 陷 、提高 安全 性等优 点 ，主要 用来 为高 等级路 面 的 罩 面_ 2 。本 文 选 择 了典 型 的超 薄 沥 青 混 凝 土 面 层 收 稿 日期 ：2 0 0 8 0 5 1 7 S MA 一 1 O 、S AC 一 1 0进 行 了试 验研 究 。 1试 验材料 与 方法 超 薄沥 青混 凝土 面层 从结 构上 ，主要 分为 密实 型 和多 孔型 两大 类 。多孑 L 型超 薄混 凝土 面层 由于存 在 空 隙堵 塞 、耐 久性 不 足和养 护 困难 的问题 ，在 我 国应用 较少 。本 文仅 研究 密实 型超 薄 沥青 混凝 土 的 典型代表 ，S MA一 1 0与 S AC 一 1 0 。本试验选 择三种 有代表性的级配，分别研究各 自的路用性能和使用 性 能 。 1 1 原材 料 与性能 指标 粗 集 料 采 用 2 3 6 4 7 5 mm、4 7 5 9 5 mm 两档辉绿岩 ，其各项物理、力学指标见表 1 。细集 料为 0 2 3 6 mm 的石 灰 岩，表 观 相 对 密 度 为 2 7 3 1 。矿粉采用优质石灰岩磨制而成 ，表观相对 密 度 2 7 1 5 ，各项 指标 均符 合 公 路 沥 青 路 面施 工 技术规范中高等级公路集料质量技术要求_ 3 。 沥青采 用 壳 牌 S B S改 性 沥 青 ，其 技 术 指 标 如 表 2所示 。 维普资讯 http:/ 第 8 期 司正军 ：超薄 沥青混凝土面层性 能的研究 9 5 表 2 S B S改 性沥青指标 1 2级 配 的选 定 参 照 公路 沥 青玛 蹄脂 碎石 路 面技 术指 南 中 的 S MA一 1 0级 配范 围 和沙 庆 林 院 士 提 出 的 S AC 一 1 O 级配 范 围_ 4 ，选 取 S MA一 1 0中值 ，中 、上 限 平 均 值 和 S AC 一 1 0中值 为试 验级 配 ，即 2 3 6 mm 筛 的通 过率分别为 2 3 、2 5 5 及 2 7 5 。设计级配 曲 线 如 图 1 所 示 。 1 3 最 佳 沥青用 量 的确定 根 据 以往经 验 ，并 参 照规 范 的预 估公式 ，确定 初始 沥 青 用 量 ，在 此 基 础 上 ， 以 0 3 为 间 隔 ， 调整 3 个 不 同 的油石 比，按照 上述 级 配制作 马 歇尔 试件 ， 计算 空 隙率 等各 项 体积 指 标 。 以 目标 空 隙 图 1 设 计 级 配 曲线 率 4 为设 计 指标 ，分 别 确定 三种 级 配 混 合料 的最 佳 油 石 比。 其 中 S MA 混 合 料 添 加 0 1 的纤 维 ， s A C不 加纤 维 。试验 结 果见 表 3 。 表 3 三种级配混合料 的物 理指标 级 配 油 石 比 稳 定 度 毛 对 理 竺 对 空 隙 率 v M A V F A V C A V C A D R C k N 密 度 密 度 S MA 中、上 6 0 SMA 中 6 3 SAC 中 5 1 为 了检验 三种 级配 混 合料最 佳 沥青用 量 的合 理 性，分别进行肯塔堡飞散试验和谢伦堡沥青析漏试 验 检验 。试验 结 果表 明 ，沥 青 用量 完全 符合 规范 要 求 。 1 4性 能试 验 ( 1 )高温稳定性 采用 车辙 试验 ，测 定 动稳 定度 。动稳定 度 是反 映沥青混合料抗高温性能的一种指标 ，它较马歇尔 乩 维普资讯 http:/ 中 国 矿 业 第1 7 卷 稳定 度 指标更 为直 观 。动稳定 度越 高 ，混合 料 的抗 车 辙能力 越强 ，高温稳定 性越 好 。 ( 2 )水稳 定性 采用冻融劈裂试验检验沥青混合料的抗水损害 能力 ，即水稳定性 。测定指标 为冻融劈 裂强度 比 ( T s R) ，即冻融循环后 的劈裂抗拉 强度与未冻融 循环的劈裂抗拉强度 比值 ，T S R值越大 ，水稳性 越好 。在室内按现场空 隙率( 即压实度 9 8 )制 作水稳定性测试试件 。 ( 3 )使用性能 超薄沥青混凝土面层 的使用性能主要表现为抗 滑性能，采用构造深度与摩擦系数试验测试 。在室 内按 现场 要 求 的压 实度 9 8 成 型 车 辙 板 ，采 用 手 工 铺砂 法 和摆式 摩擦 系数 测 定仪来 测 定三种 级 配沥 青 混合 料 的构造 深度 和摩 擦 系数 ， 2性 能分 析与 经济 评价 2 1 性能 分析 ( 1 )沥青混合料结构 三 种 混 合 料 的级 配 差 异 主 要 在 于 2 3 6 mm 的 通 过率 不 同 ，因而形 成 的混合 料结 构 略有差 异 。三 种级 配 的混 合料 均属 骨架 密实结 构 ，但 骨架 紧密 程 度不 同 。由 表 3中 的 VC A 和 VC A。 R C 比较 可 知 ， S MA 中上级配和 S MA中值级配均属骨架紧密型 ， S AC中值 级配 骨架 结构稍 有 撑开 。 ( 2 )路 用性 能 表 4是 三种 级配 的沥 青混凝 土 性能测 试 结果 。 表 4 三种级 配沥青混凝土的性能测试 结果 从表 3 、4中 的马歇 尔 稳 定 度 、动 稳 定 度 和冻 融劈裂强度比 ( TS R)来看 ，三种级配的超薄沥青 混凝 土路 用 性 能差 异 不 大 ，都 能远 远 满 足 规 范 要 求 ，高温稳定性和水稳性性能优 良。按照路用性能 的好 坏排 序 为：S MA 一 1 0中 s MA一 1 o中、上 S AC 一 1 O中 。 ( 3 )使用 性 能 三种级配沥青混凝土的宏观构造深度和摩擦系 数 按大 小 顺 序 排 列 为 ：S MA 中 S AC 中 S MA 中上 ，因此 S MA 中值 级 配 的抗 滑性 能 最 好 。 以空 隙率为设计指标时，三种级配混合料的构造深度和 摩擦系数与 2 3 6 mm通过率的关系如图 2 所示。图 2表 明 ，沥青 混 合 料 的 构 造 深 度 不仅 与 级 配有 关 ， 还 取决 于沥青 用量( 或 粉胶 比) 。 6 8 6 6 z 6 4 叁6 2 鑫6 0 58 鞋 5 6 5 4 5 2 50 图 2 构造深度 、摩 擦系数与 2 3 6 mm 通过率的关系 2 2 经济 评价 超 薄 沥青混 凝土 面层 由于摊 铺厚 度 比较 薄 ，无 疑 在经 济上 有 明 显 的优 势 。2 2 5 c m 的 摊 铺 厚 度 比一般 常用 的 4 5 c m 的抗滑 表层 可节 约 近 5 0 的 建设 资 金 ，这无 论对 于新 建路 面还 是 旧路改 建 、养 护罩面都具有明显的经济效益_ 2 。 三 种级 配 的超 薄沥 青 混凝 土 相 比 ，S MA一 1 0中 值 和 S MA- 1 0中 、上 级 配 在 造 价 上 差 异 不 大 ，但 在路 用 性 能 和 使 用 性 能 上 ，S MA 一 1 0中值 优 于 s MA 一 1 O中、上级配。S MA 一 1 0中值和 s AC - 1 0中 值级配相 比，在造价上有些差别 ，主要体现在沥青 用量和纤维上。假设摊铺厚度 2 e ra，改性沥青的单 价 为 5 0 0 0元 t ，腈 纶 纤 维 的 单 价 为 2 0 0 0 0元 t ， 忽 略其 它 材料价 格 的差 异 ，则 1平方 S AC 一 1 0中路 面较 S MA 一 1 0中估 计 节 省 5 0 0 0多 元 。 在 性 能 上 ， S MA一 1 0中值优于 S A C 一 1 0中值 级配 ，但 二者均能 满足抗滑性能 、耐久性及水稳性的要求 。因此 ，从 技术经济综合评价来看 ，S AC 一 1 0中值级配是一种 较适宜的超薄沥青混合料级配形式 。对于持续高温 和多雨地 区的重交通路段 ，可采用性能更加优异的 S MA一 1 0中值 级 配 。 3 结语 本文通 过对典 型超 薄沥青混 凝土面层 S MA一 1 0 、S AC 一 1 0的试验 研究 ，表 明所 选 三 种 级 配 的超 薄沥青混凝土路用性能满足规范要求 ，高温稳定性 和水稳性 性能 优 良。 从 技术 经济 综合 分析 可 以得 ( 下转 第 1 0 1页 ) 维普资讯 http:/ 第 8期 叶 图强 等 ：露 天深孔爆破处理大型采空 区的实践 1 O 1 被 炸药爆 炸 产生 的能 量抛 向空 区 ，另 一部 分岩 石 由 于补偿 空 间不 够 ，冲满空 区后 岩石 向此方 向抛 起 。 爆破后 ，炮区形成南北方 向连续 的凹陷坑。 6 、8 采 空 场 是 以 中 间 宽 4 O m 左 右 保 安 矿 柱 为 界 分为 两个 空场 的 ，爆 破 后形 成连 续 凹陷坑 ，说 明 6 、8 采 空场 中 间 的保 安 矿 柱 ，在 凹陷 坑 宽 度 范 围内 已被 破坏 。 对爆破量与空区容积进行有关计算如下 ： 工爆 破实 体 体积 ：V 实一8 5万 m。 。 爆破前空区体积 V 一V +Vs 一2 1 0 3 5 2 +4 7 2 4 0 9 8万 m。 4 1万 m。 。 爆破 塌 陷体 积 V塌一7 4 3 0 m。 一O 7 4 3万 m。 。 爆破 后岩 石 抛 起 体 积 V抛一3 1 0 0 m。 一0 3 1万 m 3 。 查相 关 资料 ，岩 石碎 散 系数选 取 1 5 。 爆 破后 岩 石体积 V1 一V碎一 1 5 V实一1 5 8 5 1 2 7 5万 m。 ；爆 破前 岩 石 与 空 区容 积 共 计 V 一 V实+V卒一8 5 + 4 1 1 2 9万 m。 ；爆 破 后 应 形 成 塌 陷 区空 间 V。 一V 。 一V 一0 1 5万 m。 ；实 际 形 成 塌 陷空 间 V 4 一 塌一 抛一 0 7 4 3 0 3 1 0 4 3 3万 m。 应 形成 塌陷 区空 间 V。 一0 1 5万 r n 。 。 ( 3 )对 爆破 后结 果评 价 从 以 上 分 析 和 计 算 可 以得 出如 下 结 论 ：本 次 6 、8 采空场爆破处理 ，塌陷充分 ，效果较理想 ， 达到 了预 期 目的 。 5 结语 回顾 这次 爆破 工作 ，如 下几 方 面做得 较好 ： ( 1 )重视 爆破 方案 设计 前 的资料 收 集和 核实 工作 。 ( 2 )加 强 对 空 区形 态 探 查 和摸 底 工 作 ，如 精 心设计探查孔并进行探查 。 ( 3 ) 在充 分 论 证 和 反 复斟 酌 的基 础 上 ，选 取 爆破 设 计 的参数 。如 对 打底抗 长度 的论 证 ，分 区方 案提 出和论证 等 。 ( 4 )加 强 从 布 孑 L 一 穿 孔一 量 孔一 护 孔一 打 底 抗 一 爆 破施 工 各环节 施 工质量 把 关 和验 收 ，确 保施 工 质量 达到设计要求 。 但如下几方面有待改进 ：由于未打穿 ，炮孔 全部 充满 水 ，这 给装药 带来 难 度 ，现场 装药 时 ，个 别 孔充 填 未达 到要 求 ； 开始 打抵抗 用 双铁 线 ，给 装 药 和量 炮孑 L 带来 很 多不 便 ，在实 际施 工时 ，不 得 不 改 为单 条 铁 线 ； 8 采 空 场 出现 未 打 穿 炮 孔 ， 装药完成后有炸药掉落现象 ，值得今后处理采空场 注 意 ，以后 处理 采 空场对 未 打穿炮 孔 也应 打抵 抗 。 采用露天深孔爆破法处理采空区，将探查和爆 破 穿孑 L 结合 在一 起 ，节省 了 费用 ，消除 了矿 山生产 中的安全 隐患 ，经 济 效益 和社 会 效 益 明显 。该 方法 适用 同类 矿 山采 空区处理 ，具有推 广应用价 值 。1 参考文献 1 柯 长 安 ，陈 炎 江露 天 台 阶 爆 破 C AD 系 统 J 爆 破 ， 1 9 9 7，( 6 )：8 5 8 6 ( 2 3 梁 治明，丘侃 ，陆耀洪合编材 料力学 M 北 京 ：高等 教育 出版社 ，1 9 8 5 ：8 6 9 2 3 蔡 美峰 主编 ，何满 潮 ，刘 东 燕副 ，主编岩 石 力学 与工 程 ( M3 北京 ：科学 出版社 ，2 0 0 2 ：3 2 0 3 3 5 4 陶颂霖凿岩爆破 ( M3 北京 ：冶金工业出版社 ，1 9 8 6 5 曾细龙 ，林钦河 ， 蔡进斌云浮 硫铁矿 采空 区处 理施工经 验 浅谈 J 化工矿物与加工 ，2 0 0 5 ，( 1 2 ) ：2 7 2 8 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 来 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 米 ( 上接 第 9 6页 ) 出 ：超 薄 沥 青 混 凝 土 面层 宜 采 用 S AC 一 1 0中值 级 配 ；对 高温 和多雨 地 区的重 交 通路段 ，可采 用性 能 更 加优 异 的 S MA一 1 0中值 级 配 。研 究 结 论 对 于 超 薄沥青混凝土面层的推广应用具有技术参考价值 。 参考文献 1 曹 卫东 ，等超 薄 沥青 混 凝 土 面 层技 术 研 究 及 应用 简介 E J 石 油沥青 ，2 0 0 5 ，1 9( 4 ) ： 5 6 5 8 2 交 通部公 路科 学研究 所超 薄层 沥青混 凝土 面层 技术研 究 E R 公路交通科技( 应用技术版 ) ，2 0 0 5 ，1 ：4 6 5 3 ( 3 J T G F 4 0 2 0 0 4 ，公路沥青 路 面施工 技术 规范 s 北 京 ： 人 民交通 出版社 ，2 0 0 4 ( 4 3 S HC F 4 0 一O 1 2 0 0 2 ，公 路沥 青玛蹄 脂碎 石路 面技 术指 南 E S 北京 ：人民交通出版社 ，2 0 0 2 ( 5 3 沙庆林多碎 石沥青 混凝 土 S AC系列 的设计 与施工 M 北京 ：人 民交通 出版社 ，2 0 0 5 维普资讯 http:/