沥青高强度结构料应用与高模量沥青混凝土配合比设计探讨

　　【摘 要】对AC类沥青混凝土添加沥青高强度结构料，提高沥青混凝土力学性能，减少沥青路面车辙，对配合比设计方法进行探讨。

　　【关键词】AC沥青混凝土 路面 车辙 配合比设计

　　推荐阅读：《吉林建筑大学学报》(双月刊)创刊于1984年，由吉林建筑大学主办。本刊主要刊登土木工程、市政与环境工程、建筑学、材料科学与工程、交通科学与工程。

　　1、前言

　　江苏地区为夏炎热冬冷1-3区，最热月平均最高气温>30℃， 年极端最低气温处于-21.5—-9.0℃之间，雨量较多， AC类沥青混凝土是最为常见和最为合适的沥青路面结构类型。AC类沥青混凝土具有沥青用量低，水稳定性好，渗水小，抗老化性能好，施工简便，成本适中的巨大优势。但是也正是因为其自身的结构类型，存在难以避免的缺点，那就是抗车辙性能差，难以满足重载交通的时代需求。针对这个问题，在宜兴104国道梅园段改建工程中在宜兴市范围内首次使用了一种新型抗车撤剂，ZQ-1高强度(模量)结构沥青直投料，加入到沥青混凝土生产中，能够在提高一定施工成本的基础上，大幅度提高AC类沥青混凝土的抗车辙性能和高温工作性能。

　　2、车辙产生的原因与抗车辙剂作用机理

　　2.1 车辙类型和产生的原因

　　2.1.1 由于路面磨损，集料颗粒逐渐脱落产生的磨耗型车辙(主要产生在沥青上面层)。

　　2.1.2由于路面及以下结构层永久变形产生结构型车辙(主要产生在AC沥青结构层)。

　　2.1.3 由于混合料失稳横侧向蠕变位移形成的失稳型车辙(主要产生在AC沥青结构层)。

　　2.1.4 由于碾压不足，开放交通后被车辆压密而形成的压密型车辙。

　　2.2 车辙产生的结构部位

　　车辙主要产生在轮迹带上，红灯区、十字路口由于车辆急刹，尤其严重。在通过对部分路面取芯研究，发现在铺有SMA面层的路面，车辙变形主要产生在AC结构层上，所以加强AC类结构层的抗车撤性能是尤为必要的。

　　2.3 抗车辙剂成分及作用机理

　　2.3.1 抗车辙剂成分

　　本次采用的抗车撤剂为江苏宝利沥青公司生产的ZQ-1高强度(模量)结构沥青直投料，主要成分为聚合物与树脂类物质，抗车辙剂主要用于防止结构型车辙的产生。

　　2.3.2 抗车辙剂作用机理

　　2.3.2.1 集料增粘作用：高强度结构料首先和集料干拌，部分热熔于集料表面，对集料改性，增加集料粘结性能。

　　2.3.2.2 改性沥青作用：高强度结构料在和沥青拌和及运输过程中，部分溶解或溶胀于沥青中，形成胶结作用，从而提高沥青软化点、增加粘度。

　　2.3.2.3 纤维加筋作用：高强度结构料聚合物形成的微结晶区具有相当的劲度，在拌和过程中拉丝成塑料纤维，在集料骨架内搭桥交联而形成纤维加筋作用。

　　2.3.2.4 变形恢复作用：高强度结构料弹性成分在较高温度时具有使路面的变形部分弹性恢复的功能，因而降低了成型沥青路面的永久变形。

　　3、使用常规AC类配合比设计方法进行高模量配合比设计的思路

　　AC类沥青混凝土掺加抗车辙剂后，达到或接近高模量沥青混凝土的路面性能，高模量沥青混合料(EME)起源于法国，以其优越的高温稳定性、良好的抗疲劳性能，特别是较高的性价比，在法国得到广泛的应用。高模量沥青混凝土有专门的设计方法和仪器，和我国的常规AC类沥青混凝土设计方法是不一样的。高模量沥青混凝土设计方法十分注重原材料的力学质量包括集料和沥青，给定沥青混合料一个空隙率范围后，其他注重的全是力学类性能指标，对于间隙率和饱和度是没有具体要求的。所以在没有高模量沥青混合料试验仪器的条件下，我们不可能进行完全的高模量沥青混凝土的设计;只能借鉴高模量沥青混凝土的部分设计参数，按照常规AC类沥青混凝土设计方法设计，而用高模量沥青混凝土的丰度系数校核沥青油石比。

　　3.1 计算最佳沥青用量

　　以本次沥青混凝土配合比设计为例，抗车辙剂相对密度为0.92，软化点为160℃，与热骨料拌和时融化，具有和沥青相似的物理性能，在形成沥青混凝土后，在沥青混凝土空隙中，和沥青一起受热膨胀，体积增大;遇冷收缩，体积缩小，按照AC沥青混凝土的设计思路应该把抗车辙剂看做与沥青同样的地位对待。

　　抗车辙剂不需改变集料级配，厂方的说明掺加量为集料质量部分的0.4-0.5%，最佳沥青用量可增加0.2-0.3%。

　　3.1.1 抗车辙剂参与计算最大理论相对密度中

　　由于其密度和沥青相近，在实测或计算沥青混凝土最大理论相对密度时，理论相对密度均有下降，在本次的生产配合比计算书中，根据添加抗车辙剂用量占热骨料比例的0.45%计算，以下表一为理论相对密度计算数据。

　　表一

　　油石比(%) 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5

　　最大理论相对密度

　　(参与计算) 2.571 2.552 2.533 2.515 2.497

　　最大理论相对密度

　　(不参与计算) 2.591 2.571 2.552 2.534 2.515

　　两者相差 0.020 0.019 0.019 0.019 0.018

　　3.1.2 抗车辙剂参与到粒料间隙率计算参数中。

　　以油石比4.5%为例，抗车辙剂参与到粒料间隙率计算参数中的数据。见表二和表三，油石比4.5%掺加0.45%抗车辙剂和油石比5.03%的空隙率、粒料间隙率、饱和度计算指标是相同的。

　　或受拉构件的加固。因此，施工时，要彻底清理干净加固结构表面，选择合适的胶粘剂，严格按照施工工艺进行施工。

　　4 结语

　　桥梁检测是一项复杂而细致的工作，不仅要求工作人员有丰富的实际现场经验，而且同时需要坚实的理论基础作为指导。只有把理论和实际充分结合起来，再加上指挥者与各试验人员之间的默契配合，才能做好检测工作并取得满意的数据，也只有这样才有可能做出准确的评估。

　　参考文献：

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文章名称： 沥青高强度结构料应用与高模量沥青混凝土配合比设计探讨

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