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摘要：文章根据A工程地区气候特征，荷载条件，施工经济性方面选择采用SBS改性沥青混合料进行机场道面罩面不停航施工。利用马歇尔试验、施工期压实度、矿料级配油石比对施工现场的改性沥青混合料进行施工技术评价。
关键词：机场跑道；混凝土；不停航施工
1 试验方案
1.1 工程背景
A机场位于我国西北地区，建成于上世纪末期。机场海拔2200余米，跑道全长300m，宽48m，磁方位110°～290°。跑道采用沥青混凝土路面，飞行区等级4D，两条联络滑行道长×宽为219×23m。沥青道面由三层组成，最上层为中粒式沥青混凝土，厚4cm，中、下层分别为粗粒式沥青混凝土和沥青碎石，厚度分别为6cm+8cm。机场处于高原性大陆气候。年均温差较大，最高气温37℃，最低气温－22℃。年降雨量361mm，主要集中在6～8月份，且多为阵雨。
1.2 改良性沥青混凝料成分
根据气候特征以及不同的荷载条件选择和技术经济指标来确定具体的改性方案。由于该地区长年气温较低，宜选用SBS；机场主要是承受大冲击的交变荷载，适用于SBS、PE和EVA；从改性剂的经济成本来考虑，可用于SBS和PE改性剂。因此，综合考虑外界环境、冲击荷载和经济指标，本文选用SBS改性剂进行试验分析。
1.3 试件的制备
据沥青用量和矿料级配，按照《公路工程沥青及沥青混合料规程》中试件实测密度为控制标准，确定式样圆柱形试件直径101.6cm，高63.5mm在两面各进行75次的重型击实。用轮碾仪制成30cm×30cm×5cm的车辙试验用板和4cm×4cm×25cm的低温弯曲试验、5cm×5cm×24cm的疲劳试验试件。
1.4 试验方法
采用日本三井公产的浸水车辙仪进行改性沥青混合料的高温稳定性试验。设定试验荷载700N，试验试块接触压强0.7MPa。为模拟夏季高温天气，设定试验温度为60℃，试验试块先放入烘箱中烘烤5h，保证试块内外温度一致。行车速度42次/min，行走距离23cm，行走方向与试块碾压方向一致。试验结束后按式（1）进行动稳定度计算：
式中：DS为动稳定度，次/min；d60、d45为60min、45min下的试块车辙深度，mm。采用传统疲劳理论方法，采用MTS闭环伺服液压系统进行疲劳试验测试，采用简支双点加载方式，设置简支双点间距5cm，简支跨径20cm。荷载为丰正天波，设定加载频率10Hz，采用控制应力的加载模式，试验温度为15℃。疲劳寿命按式（2）计算：
式中：Nf为试件破坏循环次数，次；k、ε、n、c为常数，与试验温度，加载方式有关；σ为试件常应力最大值，N；ε为试件常应变最大值，mm。利用MTS材料试验机来测量改性沥青混合料低温弯曲试验测量式样的曲变。试验温度设定为－10℃，加载速度为50mm/min。沥青路面的水稳定性试验按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》规定执行，选择冻融劈裂强度和残留稳定度评价混合料的水稳定性。残留稳定度试验分为两组马歇尔试件，一组在60℃热水恒温30min，一组马歇尔试件在60℃热水恒温60h，试验后测量两组试件的稳定度，由式（4）计算：
（4） 
式中：MS1为浸水60h稳定度，kN；MS为浸水30min稳定度，kN；冻融劈裂度中分两组，一组浸入25℃水浴2h，另外一组马歇尔式样先在常温浸水20min，在－19℃冷冻16h后置于25℃热水恒温浸泡2h。采用MTS仪器测定劈裂强度。测定压力Fr后，根据式（5）换算为强度标准进行评价。
（5）R 
式中：Fr为试验测量压力，kN；h为试验时间；Ｒ为式样强度，kN。
2 试验结果分析
2.1 高温稳定性试验分析
通过对不同沥青混合料的车辙试验可以看出，基质沥青通过改性后，粘度得到了大幅度的提高，表现出很好的高温稳定性能，日本AH90#沥青和110#通过加入5%SBS后，相应的动稳定度分别提高了3.43%和3.46%，动稳定度得到了有效提高。
2.2 低温抗裂性试验分析
通过对沥青混合料的弯曲破坏试验结果进行分析可知，经过改良后的日本90#沥青ＲB+5%SBS的破坏应力和破坏应变均提高了1.15%，劲度横梁下降1.16%。改良后沥青K+5%SBS破坏应力和破坏应变提高了1.19%，劲度横梁提高1.19%。表明经过改良后的两种沥青混合料的低温抗裂性能得到了显著提高。
2.3 水稳定性试验分析
采用残留稳定度和冻融劈裂试验分析两种不同改良的沥青混合料进行水稳定试验。通过分析不同沥青混合料水稳定性，可以看出改良后的日本90#沥青ＲB+5%SBS和沥青K+5%SBS的残留稳定度和冻融劈裂强度比提高，其中改良后的日本90#+5%SBS的沥青残留稳定度提高了12%，冻融劈裂强度比提高12%；改良后沥青K+5%SBS沥青残留稳定度提高了5%，冻融劈裂强度比提高11%。表明两种混合料的抗水还能力都得到了明显提高。
2.4 抗疲劳性试验分析
根据试验结果，结合控制应力加载模式的疲劳寿命方程对试验数据进行拟合，获得15℃温度下的沥青混合料疲劳试验结果见图1所示。
图1改性前后疲劳试验结果
3 改性沥青施工质量控制
3.1 SBS改性沥青的现场评价
在机场跑道的施工过程中，改性沥青性能直接影响到跑道施工质量。本次改性沥青加工中，采用浙江蓝山沥青公司提供的加工设备进行，首先在140～150℃进行沥青脱袋，将脱袋沥青置于温度保持在160～170℃改性沥青设备中，将预先准备好的SBS改性剂加入设备搅拌，溶胀15～20min在进行磨匀，获得SBS改性沥青。
3.2 罩面施工技术
A机场道面罩面不停航施工中，为维持机场的通勤能力，要求主体施工工程在夜间进行，这给施工带来较大困难，为防止原道面裂缝过早的反射在沥青结构层玻纤格栅，要求原道面与格栅粘接顺畅，考虑到夜间温度低，水分蒸发慢，格栅铺设在沥青表面容易出现不粘结，若对原沥青进行加热处理直接喷洒，由于原沥青稠度较低，加热要求高，因此，采用喷洒乳化沥青进行喷洒处理。
4 结语
从工程地区气候特征，荷载条件，施工经济性方面选择采用SBS改性沥青混合料进行机场道面罩面不停航施工。改性后的沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性、沥青混合料水稳定性和抗疲劳强度都得到了有效提高。选择马歇尔试验、施工期压实度、矿料级配油石比对施工现场的改性沥青混合料进行施工技术评价，结果均满足设计要求和规范要求。
参考文献：
[1]李正.高模量沥青混凝土在重庆江北国际机场西跑道加盖工程中的应用［J］．工程与建设，2014，28（03）：414－416．
论文作者:宋成科
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/2/27
标签：沥青论文; 稳定论文; 荷载论文; 改性沥青论文; 机场论文; 跑道论文; 稳定性论文; 《基层建设》2018年第35期论文;