排水性沥青路面排水层防裂性能优化.pdf

2 0 1 t 年 8月 石 油 沥 青P E T R O L E U M A S P HA L T 第 2 5卷第4期 排水性沥青路面排水层 防裂 性能优化 韩君良 ，吴德军 ， - 。刘雨迪 ( 1 ．西安公路研究院，西安7 1 0 0 5 4 ； 2 ．长安大学 特殊地区公路工程教育部重点实验室 ，西安7 1 0 0 6 4 ) 摘要：为了减缓排水性沥青路面水损害，提高排水性沥青路面排水层防裂性能，从添加 纤维、采用不同T P S改性沥青和优化级配 3个方面进行混合料防裂性能的优化设计。研究结 果表明：在 O G F C一1 3混合料 中添加 0 ． 1 ％的纤维和采用T P S改性沥青不但能起到防裂的作 用，而且对其排水性能影响较小；通过调整 9 ． 5 m m筛孔的通过率来研 究其骨架结构形式， 得 出9 ． 5 m m的通过率为 5 0 ％ 一 7 0 ％时其抗裂性能较好 。 关键词：道路工程排水性沥青路面T S 防裂性能优化 排水性沥青路面排水层混合料由矿料、结合 料、空隙组成，排水功能要求其具有较大的空隙 率和粗集料含量较高的特性 ， 这就造成了粗集料 之间石与石接触面积较小 ，被空隙所包围。因此 在车荷载、温度、水 、半刚性基层可能存在 的反 射裂缝的影响下，极易发生裂缝和松散等早期破 坏现象。针对预防和减少裂缝和松散发生所进行 的研究是很有必要的。 排水性沥青路面预防和减少裂缝发生，在工 程中主要从两个方面着手 ：一是材料优化 ，包括 添加纤 维 和 采用 T P S改 性 沥青 ；二是 级 配优 化。 1 材料优化 1 ． 1 原材料 a )沥青 采用 由改性剂 T P S改性 S K 9 0号 和壳 牌 9 O 号基质沥青 ，而得到 T P S改性沥青 ，技术指标 见表 l 。 b )矿 料 碎石选用的是片麻岩碎石，由临潼龙凤石料 场生产的。其性能指标见表2 。 1 ． 2 配合比设计 a )级配设计 为了研究掺加纤维后 对混合料性能 的影 响， 共设计了 2个级配进行对 比研究 ，见表 3 。 表 1 T P S改性沥青性能指标 表 2 碎石指标 项目 堕 ! 竺 9 ． 5 —1 6 4 ． 7 5 一 5 收稿 日期 ：2 0 1 1一 O 3—2 6 。 作者简介 ：韩君 良 ( 1 9 6 9一 )，男( 汉族) ，高级工程师 ． 陕西省渭南人 ，主要从事路基 、路 面技术应 用技术方 面研 究 。 基金项 目：国家科技支撑计划项 目 ( 2 0 0 6 B A J I S B 0 5) 第 4期 韩君良等 ．排水性沥青路面排水层防裂性能优化 2 3 b )最佳沥青用量及 马歇尔试验结果 根据设计 的 2个级 配 ，分别采 用 T lP S改性 S K和壳牌基质沥青得 到的改性沥青 ，进行室 内 马歇尔试和混合料飞散及析漏试验 ，以混合料飞 散试验的反弯点作为最小沥青用量 ，以析漏试验 的反弯点作为最大沥青用量 。在该范围内，考虑 当地气候特点、交通量状况等因素后 ，确定最佳 沥青用量。不加纤维 和掺加纤维最佳油石 比分别 为 5 ． O ％和 5 ． 1 ％。马歇尔指标见表 4 。 从表 3和表 4中可以看出 ，掺加纤维后 ，相 对较粗 的级配 ，由于纤维吸油的缘故 ，最佳油石 比增大 了0 ． 1 ％ ，连通空隙率和空 隙率与不加纤 维的相 比较小 ；在相 同油石 比的情况下 ，与不加 纤维的相 比，混合料 中 自由沥青 的数 量相对较 少 。为保证混合料优 良的抗裂性能 ，同时又具有 足够的沥青膜厚 ，沥青用量需相应增大 ；空隙率 和连通空隙率降低的原因是 由于掺加的纤维会填 充部分 由矿料形成的空隙。 由于纤维的添加对于连通空 隙率影响较大 ， 因此在添加纤维进行配合 比设计时 ，在满足其抗 裂性能 的前提下尽量减小纤维的用量。建议其添 加量为混合料总量的 0 ． 1 ％。 2 路用性能 在参照 J T J 0 5 2 --2 0 0 0 《 公路工 程沥青及沥 青混合料试验规程》的基础上，在最佳油石比 下验证排水层混合料的析漏和飞散试验。采用浸 水 2 4 h后进行车辙试验评 价混合料 的高温稳定 性。混合料的渗水能力是通过 固定时间内车辙板 的渗水量来进行评定的。用低温弯 曲性能来评价 其抗裂性能。试验结果见表 5 。 表 4马歇尔试验指标 对于选用不 同结合料 ，具有相 同级配的沥青 混合料路用性能从表 5中对 比可知 ，使用 T P S改 性壳牌沥青混合料的各项路用性能试验结果优于 T P S改性 S K沥青混 合料 的。在相 同结合 料下 ， 不论是壳牌还是 S K的 T P S改性沥青 ，在掺加纤 维后 ，由于纤维的吸油作用 ，混合料的沥青用量 均有所增 大，而其析 漏损失率 明显 降低 。同时 ， 掺加纤维后沥青混合料低温弯 曲应变 明显增大， 表明纤维的掺加能够有效改善排水性沥青路面混 合料的低温抗裂性能。 通过不同沥青 、相 同级配 、添加和不添加纤 维的排水性沥青混合料 的路用性 能对比分析 ，可 知在排水性沥青混合料 中添加纤维后 ，其抗裂性 能有较大幅度的提高。 3 级配优化 由于排水性沥青路面特殊 的结构特性 ，粗骨 石 油 沥 青 2 0 1 1 年第2 5卷 料含量巨多 ，9 ． 5 m m筛孔 的含量对其排水性能 影响较大，同时对于排水层混合料骨架构成形式 和特点影响较大。通过调整 9 ． 5 mm筛孔 的通过 率来研究其骨架结构形式 。见表 6所列设计的级 配。对上述 7个级配成型车辙板 ，进行车辙和低 温弯曲试验，见表7 。 从表 7可以看出，随着 9 ． 5 m m筛孔的通过 率不断增大，动稳定度先增大后减小 ，其 中9 ． 5 m il l 筛孔通过率最大和最小时，其动稳定度较 小；低温弯曲随着 9 ． 5 m m筛孔的通过率的增大 而增大 ，当增大到 8 0 ％时 ，低 温弯 雎有减少 的 趋势。 因此，当9 ． 5 m m筛孔的通过率在 5 0 ％ 一 7 0 ％范围时，其主要的路用性能抗车辙和防裂性 能较优。其从表 3中可 以看出，9 ． 5 m m的通过 率为 6 1 ． 9 ％ ，技术规范中规定 9 ． 5 mm的通过率 的中值为 7 0 ％，因此 ，建议 9 ． 5 m m的通过率为 5 O％ ～7 O％ 。 试验得出排水性沥青路面矿料最优化防裂级 配范围见表 8 。 表 6 不 同 9 ． 5 l n l n筛孔通过率级配设计 表7 车辙和低温弯曲试验结果 4结论 a )在 O G F C一1 3混合料 中添加 0 ． 1 ％ 的纤 维和采用 T P S改性沥青不但能起到防裂 的作用 ， 而且对其排水性 能影响较小。 b )通过调整 9 ． 5 n l n l 筛孔 的通过率来研究 其骨架结构形式，得出 9 ． 5 m m的通过率为 5 o ％ ～ 7 0 ％时其抗裂性能较好 。 参考文献 [ 1 ]徐皓，倪富健，刘清泉，等 ．排水性沥青混合料渗 透系数测试研 究 [ J ]．中国公路学报，2 0 0 4 ，1 7 ( 3 ) ：1 —5 ． [ 2 ]黄开宇．高速公路路面防排水设计探讨 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t i t u t e ，X i "a n 7 1 0 0 5 4 ； 2 ． K e y " L a b o r a t o r y f o r S p e c i a l A r e a H i g h w a y E n g i n e e r i n g o f Mi n i s t r y o f E d u c a t i o n ， C h a n g a n U n i v e r s i t y ，X i a n 7 1 0 0 6 4 ) Ab s t r a c t ： I n o r d e r t o mi t i g a t e wa t e r d a ma g e o f d r a i n a g e a s ph a l t p a v e me n t ，i mp r o v i ng c r a c k i n g p e r f o r m— a n c e o f d r a i n a g e l a y e r o f d r a i n a g e a s p h a l t p a v e me nt ， o p t i ma l d e s i g n o f mi x t u r e g c r a c k c o n t r o l p e r f o r ma n c e wa s ma d e f r o m 3 a s p e c t s：a d d i n g f i b e r、us i n g d i f f e r e n t TPS mo di fie d a s p h a l t a n d o p t i mi z i n g v o l ume t ric g r a d a t i o n． Th e r e s u l t s s h o we d t ha t a dd i n g 0 ．1 ％o f fi be r s t o mi x t u r e o f OGF C 一1 3 a nd u s i n g TPS mo di fie d a s ph a l t c a n n o t o n l y p l a y a r o l e i n c r a c k c o n t r o l ，b u t a l s o h a v e l i t t l e e f f e c t o n d r a i n a g e c a p a b i l i t y ． B y a d j u s t i n g t h e p a s s r a t e o f 9 ． 5mm s i e v e，s ke l e t o n c o ns t r u c t i o n wa s r e s e a r c h e d a n d c o n c l ud e d t h a t c r a c k c o nt r o l pe rfo r ma n c e wa s be t t e r a t a p a s s r a t e o f 50％t o 7 0％b y 9． 5mm s i e v e ． Ke y wo r d s： r o a d e n g i ne e ring； d r a i n a g e a s p ha l t p a v e me n t ； TP S； c r a c k c o n t r o l p e r f o r ma n c e； o p t i mi z a - t i o n 短讯 沥青路面典型结构及 可靠性研究 “ 北京市沥青路面典型结构及可靠性研究”项 目的 科研攻关工作 由北京 市交通 委员 会路 政局 主持 ，交通 部 公路科学研究院等在京的主要道路管理、科研、设计和 质检单位共同开展。该项 目针对北京地区公路与城市道 路建设和养护中面临的主要问题，分别从 3个专题，7 个子题角度开展系统 的研究 。在研 究过程 中开展 了大 量 的室 内试验 和现 场调 查 。该 项 目依 托 长安 街 大修 工程 、 l l 0国道重载改造工程等十余项北京道路建设和养护重 点工程的实施 ，将路 面优化设 计 、结 构 可靠 度设 计、工 程力学分析 、道 路 大修 养 护技 术等 诸 多技 术集 成 创新 。 在结构设计方面、材料设计方 面、工程力学研究方面、 道路大修养护技术方 面 、集成创 新 等方面 取得 了创新 性 研究成果 。该项 目获得的 4种工法 、颁布 的 1 本指南 、5 个指导意见 、申请 的 1 2项专 利 ，都具有较强 的使用价 值 和推广应用前景 。 ( 沥青情报站供稿 ) _ - 。 ． ． _ I - ⋯ ⋯ l - ” $ 1 1 I “ II I I _ - 一 。 ’ | ． Ⅲ ● l ’ I l | 一 H lh ． 0 " 1 ． “ 昆仑"牌沥青在西南区域 高端市场落地开花 2 0 1 1 年 6月 1 0日，1 7 ． 1 k t 中 国石 油 “ 昆仑 ” 牌沥 青全部铺在国内首条昆明新机场全幅沥青跑道上，占该 机场跑道沥青供货总量 9 2 ． 4 3 ％，标志着 “ 昆仑”沥青 在西南区域高端市场落地开花。昆明新机场跑道是国内 首次采用柔性基层设计理念 ，上中下三层全部采用沥青 混合料施工的科技示范工程。昆明新机场跑道设计能够 起降 A 3 8 0型超级客机 ，对运行荷载、运行次数和覆盖 次数有着严格要求。此外 ，云南地质条件复杂，紫外线 强，对沥青指标要求非常高。2 0 1 1 年 2月 ，中石油燃料 油公司销售团队赴昆明进行正式商务洽谈 ，详细答复业 主 、设计和技术检测人员等 提 出的产 品质量 与服务方 面 问题 ，消除 了机场方面使 用 国产沥青 的顾 虑 ，更 改 了原 先面层全部 采用进 口沥青 的设计 方案 ，签署 了 “ 昆仑 ” 沥青供货合 同。 “ 昆仑 ”牌 沥青 路用性 能好 、适 应地基 变形能 力强 、使用寿命 长。2 0 0 1年 开始 ， “ 昆仑 ”牌沥 青成功应用于敦煌 、哈 尔滨 、天津 等机 场 ，曾被 国 内机 场跑道改造的 “ 盖被 ”工程长期使用 。 ( 沥青情报站供稿 )