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摘 要:本文主要针对市政道路胶粉沥青混凝土面层的施工技术展开了探讨，对胶粉沥青的机理作了研究，分析了胶粉沥青的配合比，并详细阐述了市政城区道路胶粉沥青铺设的要点，以期能为有关方面的需要提供参考和借鉴。
关键词:道路工程；胶粉沥青；施工技术
在市政道路的施工过程中，为了保障市政路面的施工质量，最有效的方法就是在市政道路上加铺胶粉沥青混凝土，并且该处理技术已经广泛应用在我国的大部分地区道路施工工程中，对市政道路的施工起到了极为有效的帮助。基于此，本文就市政道路胶粉沥青混凝土面层的施工技术进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1 胶粉沥青机理研究
(1)胶粉成分复杂，主要包括弹性体、硫化剂、油分以及其他添加剂等构成。有研究发现，胶粉(AC－13)沥青能够提高沥青高温性能，增加低温延度，同时能够促进沥青弹性恢复[1]。
(2)胶粉溶胀机理。基质沥青由油分、树脂以及沥青质构成，而胶粉遇油分将发生溶胀，特性与生胶类似，使得胶粉重新具有相应的粘性。成品胶粉沥青中，胶粉能够在沥青基质中悬浮均布，而基质沥青由于油分的被吸收，从而也具备了一定的粘性。因此，胶粉溶胀作用同时对胶粉及基质沥青产生了改性作用[2]。
(3)胶粉沥青相溶改性机理。胶粉与基质沥青均为高分子聚合物，具备相似的分子结构以及链长，依据相似相溶原理，二者在混合后可以形成较为稳定的共轭结构，该结构具备较为优秀的结构力学特性，具体表现为胶粉沥青的流动性有所下降，但其针入度降低，软化点升高，因而表现出较好的耐热性及热稳定性。
2 胶粉沥青配合比
2.1 胶粉沥青级配设计方法
本文采用CAVF法对胶粉沥青进行级配设计，由于密级配沥青混合料高温稳定性主要受主骨料的嵌挤骨架结构所限，因而在进行级配设计过程中，需保证沥青混合料中粗骨料的嵌挤骨架结构，以便提高混合料性能。该方法的主要思路为根据经验或泰波公式设计主骨架，实测其空隙率，然后根据主骨架空隙率以及沥青混合料设计目标空隙率来确定细集料及矿粉和沥青的用量，使细集料体积、矿粉体积、沥青体积以及沥青混合料的目标空隙体积的总和等于主骨架空隙体积，以保证粗骨料的矿料堆积嵌挤骨架结构。
本研究沥青混合料矿料采用连续级配，采用基质沥青混合料，记为AC－13C。图1所示为普通AC－13C型沥青混合料矿料合成级配图。表1为相应的AC－13C型沥青混合料矿料筛分结果。
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图1 普通AC－13C型沥青混合料矿料合成级配图
表1 AC－13C型沥青混合料矿料筛分结果
料号 1# 2# 3# 4# 矿粉 合成级配 配比 40 25 5 27 3 筛孔尺寸/mm 上限 下限 级配 16 100 100 100 100 100 100 100 100 13.2 88 100 100 100 100 100 90 95.5 9.5 21 98.1 100 100 100 80 60 67.9 4.7 50.3 17.5 91.7 100 100 53 30 39.1 2.3 60.1 0.5 10.1 80.4 100 40 20 25.4 1.1 80.1 0.1 0.5 45.2 100 30 15 15.3 0.6 0.1 0.1 0.1 31.2 100 23 10 11.5 0.3 0.1 0.1 0.1 20.9 100 18 7 8.7 0.1 50.1 0.1 0.1 11.7 94.6 12 5 6.1 0.075 0.1 0.1 0.1 9.5 88.4 8 4 5.3
2.2 胶粉沥青性能试验
(1)胶粉掺量对高温性能的影响。针入度、当量软化点T800以及软化点是依据我国沥青试验标准中表征胶粉沥青高温性能的评价指标。本试验设置15%、18%、20%、22%、24%等5组不同胶粉掺量在15℃、25℃以及35℃进行试验。图2所示为胶粉掺量对针入度的影响。图3、图4所示为胶粉掺量对软化点和当量软化点的影响趋势。.png)
图2 胶粉掺量对针入度影响
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图3 胶粉掺量对软化点影响
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图4 胶粉掺量对当量软化点的影响
图2和图4表明，胶粉掺量的增加使得胶粉沥青硬度明显高于基质沥青，证实胶粉沥青高温性能确实提高。图3和图4对比，发现22%胶粉掺量下，胶粉沥青软化点提高33.5%，而当量软化点在胶粉含量20%时，提高逾40%。
(2)低温及弹性恢复性能试验。图5所示为不同掺量胶粉进行试验时，胶粉沥青的延度性能曲线。图中表明，随胶粉掺量的增加，胶粉沥青低温延度明显增大，最高点在22%左右出现。
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图5 胶粉掺量对延度性能的影响
图6所示为胶粉掺量对沥青弹性恢复性能的影响实验结果，表明在20%掺量以内时，胶粉掺量是沥青弹性恢复的敏感因素，而超过该点，掺量对沥青弹性恢复的影响降低。
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图6 掺量对弹性恢复的影响
(3)胶粉掺量对沥青性能提升的试验表明:胶粉改善了沥青的高温性能，在22%掺量时，针入度最低，且软化点最高；20%胶粉掺量时，沥青当量软化点最高；胶粉改善了改沥青的低温性能，在22%掺量时，低温延度值最高；胶粉改善了沥青的弹性恢复性能，且在20%掺量以内，为弹性恢复性能的敏感参数[3]。
2.3 配合比
以上试验，表明胶粉掺量能够改善沥青的性能，而通过设计合适的配合比能够更好的改善沥青的性能。
本研究所采用配合比如下:油石比中值设定为4.5%，间距0.5%，油石比分别为3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%，制成标准马歇尔试件，计算密度、沥青饱和度等主要参数，并通过对比各参数，最终得出本文所设计配合比为4.4%。
2.4 胶粉沥青性能提升验证
本研究对胶粉沥青性能提升的试验均采用JTJ052－2000中所述相关方法进行。
(1)常规马歇尔及浸水马歇尔试验验证。浸水试验结果如表2所示，结果显示该配合比下，试件残留稳定度100.1，大于85%，满足设计指标的要求。
表2 常规马歇尔及浸水马歇尔试验结果
试验条 件 毛体积 相对密 度 理论最 大相对 密度 孔隙率 /% 马歇尔稳定度/kN 流值 残留稳 定度 试验值 标准值 试验值 标准值 标准条件 2.349 2.426 3.2 12.25 ＞8 19.3 15－40 100.1 残留条件 2.351 3.1 12.26 26.2
(2)冻融劈裂性能验证。冻融劈裂试验结果如表3所示，结果显示该配合比下，试件残留强度比为87.7%，大于80%，满足设计指标的要求。
表3 冻融劈裂试验结果
试验条件 劈裂抗拉强 度/MPa 冻融劈裂强度 比TSR/% 试验温度:25℃；压实 方法:双面击实50次， 加载速率:50mm/min 已进行冻融劈裂 试验件 0.88 87.7 未进行冻融劈裂 试验件 0.77
(3)高温稳定性验证。高温稳定性试验结果显示该配合比下，试件在60℃时，其稳定度DS=5773次/mm，满足设计指标中大于等于2800次/mm的相关要求。
3 市政城区道路胶粉沥青铺设要点
3.1 路面摊铺
(1)试验段以侧石顶面放置的铝合金尺为基准滑动面，然后用摊铺机的滑靴在其上滑动来进行表面层的摊铺。根据路面设计宽度，一般使用2台摊铺机进行联合摊铺作业，摊铺机的摊铺宽度以具体路宽进行调整。
(2)在摊铺胶粉沥青混合料时，将摊铺机稳定在施工段起点处，准备就绪后，在现场等待卸料的运输车达到4台以上后，指挥运输车开始卸料摊铺，混合料在卸载时的温度不得低于165℃(混合料的出场温度控制在175～185℃)。待熨平板内混合料充满料仓后，摊铺机以3.5m/min的速度均匀行进。摊铺机运行10m后，检测人员迅速检测横坡、搞成、松铺厚度、平整度等各项指标，以便随时调整摊铺机的工作状态。根据以往施工经验，摊铺混合料的松铺系数初步定为1.2，施工时现场测量人员要及时准确的测算出实际松铺系数，以此来进行调整，保证施工精度。摊铺作业过程尽可能一次性完成，不进行人工点补。若摊铺作业过程中因不可控因素出现不能连续供料的情况时，视当时气温情况决定摊铺机等料时间的长短(最长等料时间不宜超过40min)，超出等料时间应立即决定提升摊铺机熨平板，迅速做好施工缝，重新稳定摊铺机，等待来料后重新继续施工。
3.2 混合料碾压
碾压工艺与普通沥青混合料基本相同，分为初压、复压、终压3个阶段进行。碾压规则为:紧跟、慢压、高频、低幅。
4 结语
综上所述，在市政道路的施工过程中，胶粉沥青因其具有的优点，得到了广泛的应用。但是胶粉沥青归根结底还是一种新型的材料，因此，仍然需要施工方对施工要有高度的重视，并采取有效的技术进行施工，一方面确保市政道路的施工质量，一方面为熟练掌握胶粉沥青的应用积累经验。
参考文献
[1] 黄瑜. 一种新型橡胶沥青及沥青混合料的应用研究[J]. 西南公路. 2014(02)
[2]罗秀平.论市政道路改性沥青混凝土路面施工技术[J].建筑知识.2016（05）.
[3] 宋毅,王端宜.橡胶沥青在惠河高速公路罩面工程中的应用[J]. 湖南交通科技. 2010(01)
论文作者:潘健林
论文发表刊物:《基层建设》2016年27期
论文发表时间:2017/3/20
标签：沥青论文; 胶粉论文; 性能论文; 基质论文; 马歇尔论文; 所示论文; 摊铺机论文; 《基层建设》2016年27期论文;