高速公路沥青路面养护罩面层混合料的选型

1、高速公路沥青路面养护罩面层混合料的选型作者：周克力摘要：本文通过对AC、SMA、掺加纤维等不同沥青混合料的性能特点、施工控制等分析，结合京秦高速公路中修罩面工程第一阶段不同罩面沥青混合料类型铺筑的试验段的检测和经济指标对比，对沥青路面罩面混合料类型选择中所需要注意的几个问题给出了合理的建议。1前言    罩面是高速公路预防性养护手段之一，对罩面层混合料类型的选择是罩面中需要解决的重要技术问题。京秦高速公路宝（坻）山（海关）段是交通部规划建设的十二条国道主干线的重要组成部分，全长199.31公里，是华北连接东北三省最重要的经济干线， 1999年9月1日竣工通车。京秦

2、高速公路交通量自通车以来迅速增长，大大高于设计时的预测值，大型货车的数量逐年急剧增加且超载现象十分普遍。运营六年来，路面长期处在超负荷的状态下，使用性能衰减较快，路面病害发生较多，通过对该路的调查和检测，决定进行预防性罩面维修养护，以恢复其服务水平，延长使用寿命。以下是该工程中关于罩面层混合料选择的几个技术问题，供同行们参考。2.罩面层混合料配比方案的选择2.1 AC型沥青混凝土的特点    AC结构的沥青混凝土为我国最常用的沥青砼类型，我国90%的沥青路面为AC结构的沥青混凝土。AC结构的沥青砼为连续密级配的，其中4.75mm以上的粗集料一般占30%50%比起S

3、MA的7080%少的多，而细集料比SMA多很多。沥青用量比SMA的少。结构为悬浮密实结构，粗集料在混合料中呈悬浮状态，易离析，施工时易于压实。    AC沥青混凝土的施工工艺和技术在我国经过多年的应用已经十分成熟并形成了严格的技术规范。AC沥青混凝土路面造价较低施工工艺简单对设备和机械要求不高，施工工艺和技术成熟完善。该结构高温稳定性欠佳，在高温，重载交通，渠化交通的作用下路面出现车辙的几率较大，水稳定性等方面较差，比较容易损坏。2.2 SMA的应用及其路用性能    1.SMA是一种间断级配的沥青混合料，嵌挤的骨架.能够支承车轮荷载

4、，路面不易产生挤压变形，从而保持良好的平整状态，表现出优良的稳定性。    2.SMA混合料为骨架密实结构，空隙率小，集料表面的沥青膜厚，使混合料具有良好的抗水性和耐疲劳性能。     3.SMA混合料粗集料多，碎石质量好，路表面构造深度大，路面有良好的抗滑性能，同时雨天高速行车时的溅水现象减轻，提高了行车的安全性。    4. 缺点是增加了投资；沥青和矿粉用量多；加工和铺筑温度较高；生产率较低；实际使用性能对结合料用量和粉料用量都较敏感，对材料要求质量高。   

5、SMA路面能抵抗永久变形，抗车辙、耐磨损;抵抗温度和疲劳裂缝，防止松散。这些都是对路面耐久性的保证。2.3聚脂纤维的应用及其路用性能    沥青混凝土掺加聚脂纤维，对沥青混凝土的级配无影响，只是沥青用量会由于纤维的吸附作用而略有增加。沥青混凝土掺加纤维后路用性能有很大程度上的提高，据国外资料介绍纤维使沥青混凝土性能得到了普遍提高，疲劳寿命提高25%至45%，车辙减小了45%至53%，路面噪声降低3至5分贝，雨天行车不会产生水雾和溅水，能够全面提高路面的表面服务功能。纤维添加在沥青混凝土中所能产生的功能有以下几种：1 提高沥青混凝土的高温稳定性。 

6、0;  纤维经搅拌后均匀分布在沥青混合料中。由于纤维的吸附，稳定及多向加强筋作用，使沥青矿粉胶浆粘滞性增强，使得混合料的高温稳定性能得到改善。2 提高沥青混凝土的低温抗裂性。    纤维在低温中仍呈柔性，具有较强的抗折强度。纤维纵横交错在混合料中，使混合料具有较高的弹性，能有效地抵抗应力，减少温缩裂缝的产生。各向同性的纤维也可以防止反向裂缝的发展。3 提高沥青混凝土的抗疲劳特性。    由于数量巨大，且均匀分布的纤维使沥青混合料的劲度模量增加，沥青与空气的接触少，混合料不容易发生松散、变形、脱粒等状况，故而沥青混合料疲劳耐久

7、性得到改善，延长了沥青路面的使用寿命。4提高沥青混凝土的柔韧性、抗剥落性、抗磨耗性和水稳性。    提高沥青混合料水稳定性的主要措施就是尽量防止水进入混合料中，或者提 高沥青与集料之间的粘结力。加入了纤维的沥青混凝土的空隙率很小，混合料受水的影响小，能够大幅度减少路表水对混合料的侵入。3罩面工程验证3.1罩面设计    铺筑罩面层的目的是恢复路面的服务水平，选择罩面层材料，要充分考虑抗滑、密水、耐久、抗开裂且保护路面其它结构层不受水和行车荷载的破坏，最初设计时选用GTM法设计的AC-13F型改性沥青混凝土作为主要罩面材料，并分别设计了

8、SMA-13改性沥青混凝土和 AC-13F聚酯纤维改性沥青混凝土试验段。为了能够更好的防止水损坏的发生，在罩面前在原路面上喷洒SBS粘结防水层，洒布量为2kg/m2。3.2 施工情况    2005年10月底完成了第1阶段的施工，进行了3种罩面类型的试验段，具体段落为：沈阳方向：AC13F改性沥青混凝土5.97KM；SMA13改性沥青混凝土3.36KM，北京方向：AC13F掺聚酯纤维改性沥青混凝土7.14KM。三种罩面结构实际配比如下表3-5        配比混合料类型10-16mm5-10m

9、m3-5mm0-3mm矿粉水泥油石比（%）纤维(%)AC-13F改性沥青混凝土21341031244.60SMA-13改性沥青混凝土33.938.85.011.09.02.06.40.3木质纤维AC-13F聚酯纤维沥青混凝土20.933.910.030.92.02.04.90.3聚脂纤维       施工过程中发现AC-13F改性沥青混凝土和AC-13F聚酯纤维改性沥青混凝土的压实度控制不好，且路面的渗水指数超标。在AC-13F聚酯纤维改性沥青混凝土的施工中出现了纤维拌和不匀的问题，增加干拌时间至30秒和减小纤维掺量至0.28%后虽有

10、所改善但总体效果也不甚理想，部分在罩面后冷接缝处处理不好，渗水现象严重。而SMA试验段在检测后的综合指标较好，具体性能指标对比见图1图4所示：备注：AC-13F和AC-13F聚脂纤维沥青混凝土的采用GTM标准密度控制压实度，SMA-13采用的是马歇尔标准密度控制压实度。     通过试验段的对比，在后续的罩面工作中，大部分采用了SMA13这种混合料类型，目前已全面展开施工。 3.5经济效益分析     加聚酯纤维的沥青混凝土的造价比普通的AC-13高约37%，SMA-13沥青混凝土的造价比普通的AC-13高约35%，但是从以下几个方面

11、综合性能考虑其投资是相对节约的 。    1.改善路面的各项路用性能。可以提高其高温稳定性，增强低温抗裂能力，提高路面疲劳寿命，使沥青路面的使用寿命得以延长。    2.养护和改建费用的减少。普通沥青混合料若设计年限是15年，而纤维沥青混合料可以使路面的使用年限提高30%50%，即与普通沥青混合料相比可使用1922年。按分析期为20年计算，则普通沥青路面在使用分析期内至少需要大修一次，方可达到分析期的使用寿命。因此同纤维沥青混凝土路面相比，普通沥青混凝土路面需要增加养护费用。     3.用户费用的减少。同纤维沥青混合料路面相比，普通沥青混合料由于路用性能差，导致路面路况变差，使得车辆行驶时的燃油、轮胎消耗增加，车辆的维修折旧及误时费用增加，这些都引起用户费用的增加。 4.结论     河北省在多条高速公路采用了普通AC结构，对于这种路面的施工积累了丰富的经验。SMA路面抗滑能力和抵御水损害能力强、养护工作量小，目前省内铺筑的SMA试验段路面使用状况较普通沥青混凝土路面总体状况较好。另外，掺加聚酯纤维的沥青混