瀝青和瀝青混凝土現(xiàn)狀
2006-09-25 00:00
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摘 要：介紹了美國Superpave瀝青的分等和混合料設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)、當(dāng)前不同國家采用粗集料斷級配瀝青混凝土及各自的特點(diǎn)、以及中國使用SAC和SMA的狀況。
關(guān)鍵詞：瀝青；混凝土；研究現(xiàn)狀
近10多年來，交通量迅速增大、車輛載重量增加、超常單輪胎的應(yīng)用以及普遍的車輛超載等現(xiàn)象，對瀝青路面所用的原材料（瀝青和礦料）以及瀝青混合料的性能提出了更高的要求。另一方面，投資和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用對公路部門的壓力日益增加。同時(shí)，考慮到公路的投資效益分析，不少國家致力于研究開發(fā)瀝青的新技術(shù)指標(biāo)，研究提高瀝青和瀝青混合料的使用性能，還研究開發(fā)薄熱拌瀝青混凝土面層。
1987年，美國設(shè)立戰(zhàn)略公路研究項(xiàng)目（SHRP）。其主要項(xiàng)目之一是研究開發(fā)以使用性能為依據(jù)的瀝青新指標(biāo)和瀝青分等方法，同時(shí)進(jìn)一步研究瀝青混凝土的體積比設(shè)計(jì)方法。此項(xiàng)目已于1993年正式結(jié)束，SHRP的另一主要項(xiàng)目是路面長期使用性能的研究（I TPP）。該項(xiàng)目的主要目的是改善路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，總結(jié)不同養(yǎng)護(hù)措施的實(shí)際效益。該項(xiàng)目預(yù)計(jì)進(jìn)行20年，現(xiàn)已進(jìn)行了3年并正在執(zhí)行中。
10年前，法國首先用薄瀝青混凝土面層。開始將其用做養(yǎng)護(hù)磨耗層，很快就擴(kuò)大用做新路面。然后，發(fā)展為很薄瀝青混凝土面層，近幾年又發(fā)展為超薄瀝青混凝土面層。歐洲其他國家也發(fā)生了類似的變化，例如，起源于德國的碎石瀝青砂膠混凝土（SMA）的推廣使用。
1988年，為提高瀝青混凝土表面層的抗滑性能，特別是表面宏觀粗糙度，中國研究開發(fā)了多碎石瀝青混凝土，并已在多條高速公路上應(yīng)用。
1 Superpave瀝青結(jié)合料規(guī)范
美國戰(zhàn)略公路研究項(xiàng)目（SHRP）已于1993年3月完成，并受到各國道路工作者的普遍關(guān)注。其中關(guān)于高性能瀝青路面（Superpave）的研究成果，由瀝青結(jié)合料規(guī)范、混合料設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)三個(gè)部分組成，其特點(diǎn)是提出了一套新觀點(diǎn)。它包括：① 以使用性能為基礎(chǔ)的瀝青分等方法，用新指標(biāo)、新試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法來檢驗(yàn)瀝青；② 以體積配合比法進(jìn)行混合料組成設(shè)計(jì)。
1．1 特色
瀝青結(jié)合料規(guī)范的特色是規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不變，但必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的溫度對不同等級的瀝青都不相同。某一具體道路所應(yīng)采用的瀝青等級隨所在地區(qū)的最高和最低氣溫而定。對于高溫，同時(shí)還考慮車速和累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次的影響，可能將高溫提高2～3個(gè)等級。一個(gè)等級與上一個(gè)等級的溫度差，高溫和低溫均為6C。此規(guī)范適用純?yōu)r青和改性瀝青。規(guī)范確定瀝青結(jié)合料的力學(xué)性能時(shí)，以線粘彈性理論為基礎(chǔ)。
1．2 試驗(yàn)和性能指標(biāo)
瀝青結(jié)合料的試驗(yàn)在所定瀝青等級的溫度下進(jìn)行。瀝青結(jié)合料在其三個(gè)壽命階段進(jìn)行試驗(yàn)。對初始瀝青的試驗(yàn)代表運(yùn)輸、儲存和裝卸的第一階段。第二階段代表混合料生產(chǎn)和鋪筑中的瀝青，規(guī)范用經(jīng)旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)后結(jié)合料的老化來模擬，它接近于拌和鋪筑過程中瀝青的老化。第三階段代表熱拌瀝青混合料在使用過程中的長時(shí)期老化，它由壓力老化箱來模擬。不同條件下結(jié)合料的試驗(yàn)內(nèi)容和需要得到的指標(biāo)列在表1中。
 1．3 每一種規(guī)定性能及其標(biāo)準(zhǔn)值
規(guī)范通過限制瀝青結(jié)合料在瀝青路面中容易形成永久形變、低溫裂縫和疲勞裂縫的潛能，來達(dá)到改善路面性能的目的。
?。?）安全性。初始瀝青結(jié)合料的閃點(diǎn)最小230 C。
?。?）泵送和操作。初始瀝青結(jié)合料135lC的粘度最大為3 Pa·S（30P0）（PV）。
?。?）永久形變。為減小轍槽，初始瀝青結(jié)合料的G．／sinδ最小為1．00 kPa（DSR）。經(jīng)旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱（或薄膜烘箱）試驗(yàn)老化的瀝青結(jié)合料的G．／sinδ為最小2．2 kPa（DSR）。
?。?）過度老化。旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱（或薄膜烘箱）試驗(yàn)后，瀝青結(jié)合料的質(zhì)量損失最大為1%。
?。?）疲勞裂縫。已經(jīng)過RTFO和PAV老化過的瀝青結(jié)合料的G．／sinδ最大為5 000 kPa（DSR）。
（6）低溫裂縫。為減輕裂縫，瀝青結(jié)合料60 S的蠕變勁度最大為300 MPa，m值最小為0．300（BBR）；速度1．00 mm／min；直接拉試驗(yàn)的破壞應(yīng)變最小為1% （DDT）。
（7）儲存引起的物理硬化。對經(jīng)RTFO和PAV老化結(jié)合料進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，至今尚未提出必須達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)值。
SHRP規(guī)定對于某一具體道路所應(yīng)采用的路面高溫除連續(xù)7 d最高氣溫的平均值外，尚需要考慮交通量大小和車速快慢，可能將原定高溫等級再加2～3個(gè)等級。例如，交通量為107～3×107，需增加一級；交通量>3×107，需增加兩級；慢速交通，需增加一級。因此，根據(jù)氣溫確定路面高溫為64 C時(shí)，某一具體道路的計(jì)算高溫可能是70C到82C。SHRP規(guī)定所用公式根據(jù)1 d最低氣溫計(jì)算路表面低溫。上述不同性能都是在所定路面高溫和低溫下確定。作者認(rèn)為：
?。?）SHRP這套新指標(biāo)還需要經(jīng)過不同地區(qū)實(shí)際工程的實(shí)驗(yàn)。
?。?）按Superpave規(guī)定所用公式計(jì)算的路面低溫常高于最低氣溫，而中國的實(shí)際觀測表明，在大風(fēng)降溫過程中路表的最低溫度常低于氣象臺的最低氣溫3C～7C。因此，所建議公式式值得研究。
純?yōu)r青的PG等級，高溫可能是64C左右，低溫可能是一20C左右。因此，有人認(rèn)為如所需的PG等級超出此范圍，可能需要用改性瀝青?；蛘哒f，在純?yōu)r青所能滿足的高溫和低溫范圍以外，才是改性瀝青的可用場合。瀝青的PG等級問世多年來，國際上并未引起較多正面反映，南非聲明PG等級不適用于南非。歐洲議論紛紛，有的認(rèn)為高溫還可以，低溫指標(biāo)需要研究，中溫指標(biāo)不行；有的認(rèn)為如低溫達(dá)不到一22C或一28C時(shí)，不一定要用改性瀝青，可以用較稀的瀝青，至今歐洲仍持觀望態(tài)度。既使在美國國內(nèi)，對PG等級也有不同意見。
Superpave的混合料設(shè)計(jì)主要有三點(diǎn)。一是體積設(shè)計(jì)法，如規(guī)定混合料的空氣率為4 %，礦料間隙率（西部環(huán)道Superpave路面產(chǎn)生早期破壞后，提出VMA≯ l6 ），飽和度隨交通量而定為65% ～75 %。二是規(guī)定礦料級配的控制點(diǎn)和限制區(qū)。所用礦料級配為粗集料斷級配。就粗集料斷級配而言，它與法國的薄瀝青混凝土BBM，德國的SMA和中國的多碎石瀝青混凝土SAC沒有什么差別。三是用旋轉(zhuǎn)擊實(shí)儀做混合料設(shè)計(jì)，但在美國并不排除可用馬歇爾試驗(yàn)做混合料設(shè)計(jì)。這兩種不同方法的共同前提是，室內(nèi)試驗(yàn)所得混合料的密度與路上的最終密度相等。
2 多種高性能瀝青混凝土
至今世界各國采用的瀝青混凝土可分為兩大類四種。一類是密實(shí)式瀝青混凝土；另一類是多孔隙瀝青混凝土（粗集料斷級配）。密實(shí)式瀝青混凝土又分為三種：第一種是傳統(tǒng)連續(xù)級配瀝青混凝土；第二種是粗集料斷級配瀝青混凝土（如SMA、BBM 、SAC等）j第三種是細(xì)集料斷級配瀝青混凝土（如英國的熱壓式瀝青混凝土HRA）。當(dāng)前國際上的總趨向是采用粗集料斷級配瀝青混凝土。
2．1 SM A
SMA的主要組成部分是粗集料（>2 mm顆粒常占70% ～80%）和瀝青、填料與纖維（一般常用木質(zhì)素纖維）組成的膠泥（三者含量常分別是6% ～7 %，8 ～12 %和0．3% ）。馬歇爾試驗(yàn)混合料的空氣率為2% ～4% 或3% ～4% ，有的國家用3% ～5% ，通常使用純?yōu)r青，在少數(shù)特殊情況下也使用改性瀝青。在德國和美國SMA同時(shí)使用纖維和改性瀝青的情況下很少。
 德國認(rèn)為用纖維的SMA 比普通瀝青混凝土HMA增加投資20% 費(fèi)用，但其優(yōu)良路用性質(zhì)較普通的HMA增長20% ～40% 。美國于1991年開始鋪筑試驗(yàn)路，到1996年底已在多數(shù)州鋪筑了試驗(yàn)路，其長度一般為1．6～3．2 km。已完成的較大工程是通向亞特蘭大的兩條公路，共長約70 km（迎接奧運(yùn)會）。美國同時(shí)還進(jìn)行了較廣泛深入的室內(nèi)試驗(yàn)研究。但是，喬治亞州原先鋪筑的SMA面層，幾乎已全部用開級配磨耗層0GFC覆蓋。近幾年來，喬治亞州使用的典型結(jié)構(gòu)是0GFC下為SMA，再下為Superpave。
由上述看到，即使在德國也不是普遍使用SMA，而是在某些較特殊的路段（高速公路的局部路段、一般道路的急拐彎處）使用SMA。
SMA僅規(guī)定一個(gè)礦料級配范圍和瀝青標(biāo)號，要求礦料組成非常接近規(guī)定的級配范圍。根據(jù)空氣率用兩面各擊50次馬歇爾試驗(yàn)確定瀝青用量，而不需要知道瀝青混凝土的使用性能，是一種根據(jù)“處方”的設(shè)計(jì)方法。顯然，兩面各擊實(shí)50次確定的瀝青用量僅適用于德國等夏季氣溫不高的特殊氣候條件。
歐洲一些發(fā)達(dá)國家部分采用SMA，而且都認(rèn)為它能成功地被用于重交通道路，有兩個(gè)重要條件：一是這些國家的公路網(wǎng)早已完成，SMA主要用于老路面性能改善，老路面的特點(diǎn)是路基路面都已穩(wěn)定，只是使用性能（如平整度、抗滑性能或噪音水平等）達(dá)不到要求，加鋪一層SMA恢復(fù)面層的使用性能，雖然多增加投資，但無其他風(fēng)險(xiǎn)；二是歐洲特殊溫和的氣候條件，通常夏季不熱，氣溫達(dá)32℃以上的高溫天氣極少，例如，1998年夏季僅有一天的最高氣溫達(dá)32℃，其余時(shí)間，大部分Et最高氣溫在23℃～28℃，少部分在30℃左右和20℃以下。在這樣氣候溫和的夏季，SMA一般不會產(chǎn)生明顯高溫穩(wěn)定性不足和泛油問題。除北歐外，歐洲一般地區(qū)冬季的最低氣溫不到一10℃，接近中國華北南部地區(qū)。因此，在歐洲瀝青路面的使用性能較容易保持，路面損壞現(xiàn)象較中國的路面少和輕。
已建SMA工程產(chǎn)生的問題說明，在中國不同地區(qū)的氣候、材料、技術(shù)力量、工藝水平和熟練程度等具體條件下，如何鋪成符合要求SMA，都還需要進(jìn)行認(rèn)真研究。
由于SMA的單價(jià)比普通瀝青混凝土增加32%或52 %，由此產(chǎn)生的第二個(gè)需要研究解決的問題是，如何或能否使用SMA的優(yōu)良性能的耐久性較普通瀝青混凝土（含SAC）延長30% 或50% 以上?
前面已經(jīng)介紹，即使在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的德國，也僅是少數(shù)高速公路和國道的部分路段（約10% ）使用SMA。對于中國的新建高速公路和一級公路顯然也不需要都采用SMA。到底在什么情況的高速公路上或某一高等級公路的什么路段上需要使用SMA，以改善并延長路面優(yōu)良使用性能的壽命?這是第三個(gè)需要認(rèn)真研究解決的很有實(shí)際意義的問題。
2．2 法國的薄瀝青混凝土（BBM）
2．2．1 BBM
法國和西班牙采用BBM 做新路的表面層和老路面的養(yǎng)護(hù)。與SMA比較，BBM 是明顯的斷級配，BBM 中膠砂的含量較少，0．075 mm 以下粉料的含量少3% ～5 %，瀝青結(jié)合料含量少0．5% ～1．3% 。
因此，BBM 不需要瀝青流出抑止劑（纖維）。結(jié)合料常用純?yōu)r青，也用改性瀝青。BBM 路上的空氣率Va約6 %～12% 。在Va大的情況下，BBM 是透水的。為了防止該層透水，常用改性瀝青在其下面做一厚粘層。由于BBM 很粗糙，不需要專門措施來保證所需的高抗滑性能。有兩種BBM：BBM 0／6和BBM0／10，其礦料級配組成見表3。
與SMA 比，BBM 的另一個(gè)特點(diǎn)是，表3中的級配組成不是“處方”，僅具指導(dǎo)性，一旦礦料級配組成確定后，要按照要求的力學(xué)指標(biāo)（見表4）做混合料試驗(yàn)。規(guī)定的各個(gè)指標(biāo)達(dá)到要求后，才能使用該混合料。因此，BBM 采用了以使用性能為依據(jù)的混合料設(shè)計(jì)方法。
2．2．2 很薄熱拌瀝青混凝土面層
20世紀(jì)80年代中，在法國設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量都好的不需要結(jié)構(gòu)改善的路面上，僅需要一種熱拌瀝青混合料薄層用于養(yǎng)護(hù)重交通道路的面層，以改善抗滑性能和養(yǎng)護(hù)某些小的表面缺陷。因此，開發(fā)了厚2．5 cm的熱拌瀝青混合料面層，以改善表面層粗糙度。它仍然是砂含量相當(dāng)少的斷級配瀝青混凝土，使用的瀝青量較多，采用聚合物改性瀝青或加纖維，以改善表面粗糙度的耐久性。這種混合料稱“很薄瀝青混凝土”。它與SMA相似，但砂含量較SMA多，瀝青用量較少，以達(dá)到穩(wěn)定性較好。到1992年，在經(jīng)過106～5×106重車作用的用聚合物改性瀝青或纖維的很薄瀝青混凝土面層上共進(jìn)行了144次剎車力系數(shù)測量。結(jié)果證明，在高速行車情況下，很薄瀝青混凝土的抗滑性能優(yōu)于傳統(tǒng)瀝青混凝土。早在1990年，法國國道上20% 的重鋪路面工程使用了很薄瀝青混凝土。在法國的新建路面上，因?yàn)楹鼙r青混凝土的表面粗糙度要好得多。20世紀(jì)60年代，法國多數(shù)重交通道路的表面粗糙度（表面構(gòu)造深度）TD在0．4～0．6 mm。使用很薄瀝青混凝土后的TD在0．8～ 1．2 mm，從而改善了行車安全。
2．2．3 超薄瀝青混凝土
1988年法國兩個(gè)承包商開發(fā)了厚1．5 cm 的熱拌瀝青混合料面層，被稱之為“超薄瀝青混凝土”，也可把它看作是一種“攤鋪機(jī)鋪的碎石封層”。瀝青混合料鋪在用瀝青乳液的厚粘層上，結(jié)合料用量介于傳統(tǒng)粘層和表面處治結(jié)合料層之間。噴酒瀝青管安置在攤鋪機(jī)后部，使攤鋪機(jī)不行走在新灑的粘層上。法國1992年鋪筑了5．5×106 m2這種新面層。
由于BBM 能鋪成薄層（2～5 cm）和有高質(zhì)量的使用性能（平整度好、粗糙度大、耐久性好等），從1986年開始它在公路上用得很普遍。BBM 很適合于重交通道路上的面層養(yǎng)護(hù)。法國國道網(wǎng)約有30%使用BBM 養(yǎng)護(hù)。同時(shí)，BBM 還廣泛用于西班牙。僅1996年，法國和西班牙使用的BBM 分別為4．0×106 m2和4．5×10 6m2。
2．2．4 Ruflex的力學(xué)性質(zhì)
Ruflex是BBM 的一種。它使用彈性聚合物改性瀝青，用作磨耗層。Ruflex有0／6、0／10和0／14三種。根據(jù)使用要求和級配，Ruflex的攤鋪厚度列于表5。
 ?。?）朱麗葉試驗(yàn)。法國標(biāo)準(zhǔn)要求薄瀝青混凝土的朱麗葉試驗(yàn)結(jié)果（確定有水時(shí)瀝青混凝土的剝落敏感性）空氣中抗壓強(qiáng)度與浸水抗壓強(qiáng)度之比為0．8，而Ruflex的比值大于0．9。
?。?）轍槽試驗(yàn)。其標(biāo)準(zhǔn)見表4。對于Ruflex，荷載輪作用1×105 次，產(chǎn)生的永久形變小于10% ，較標(biāo)準(zhǔn)要求小了很多。
對于顆粒組成如表7所列的0／11 SMA也做了轍槽試驗(yàn)。
 結(jié)合料含量6．9% 。試驗(yàn)結(jié)果如下：
荷載輪作用3 000次 永久形變12．5%
荷載輪作用10 000次 永久形變16% 。
根據(jù)法國對重交通道路的標(biāo)準(zhǔn)，建議的SMA雖然符合“處方”，但不完全符合規(guī)定的技術(shù)要求。
（3）復(fù)合模量試驗(yàn)。法國薄瀝青混凝土標(biāo)準(zhǔn)要求15℃和10 Hz下的勁度模量要等于或大于5 400MPa。在同樣條件下，Ruflex的勁度模量大于8 000MPa。
?。?）粗糙度。符合標(biāo)準(zhǔn)的高度斷級配的BBM，在攤鋪后必須有表面構(gòu)造深度（砂補(bǔ)試驗(yàn)）大于0．6mm。對于Ruflex，此值大于1 mm。
2．3 中國的多碎石瀝青混凝土（SAC）
2．3．1 SAC一16的發(fā)展和特點(diǎn)
為提高中國高速公路瀝青路面的表面粗糙度，使高速行車更安全，1988年中國研究開發(fā)了多種碎石瀝青混凝土（SAC一16）。它也是一種密實(shí)式粗集料斷級配瀝青混凝土。1988年的試驗(yàn)路段既使用了純?yōu)r青，也使用了丁苯膠（SBR）改性瀝青和苯乙烯丁二烯嵌段的共聚物（SBS）改性瀝青。經(jīng)過擴(kuò)大試用和改進(jìn)，近幾年已在多條高速公路上應(yīng)用，并于1997年被納入中國瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范，被作為抗滑表面層瀝青混凝土之一，并命名為AK一16A。需要說明的是，規(guī)范中的AK一16A取自滬寧高速公路的文件。但滬寧高速公路在開始鋪筑表面層時(shí)，作了兩條補(bǔ)充規(guī)定：一是4．75 mm篩孔的通過量改為30%～ 40% ，即保證4．75 mm 以上碎石的含量不少于60 %；二是0．075 mm 的通過量改為6 %～9% ，即保證粉料含量不少于6 %。這兩條補(bǔ)充規(guī)定對保證SAC一16的良好使用性能十分重要。根據(jù)滬寧、石安等高速公路使用的經(jīng)驗(yàn)，最后建議的SAC系列級配范圍列在表8。
SAC一16的瀝青用量較少，用視密度和毛體積密度大（如視密度≥2．900）、吸水率小的玄武巖時(shí)，兩面各擊75%次馬歇爾試驗(yàn)的最佳瀝青用量（油石比）在4．5 %～4．8% 。用改性瀝青時(shí)，瀝青用量約可增加0．4% 。除初始的試驗(yàn)路外，SAC一16、SAC一13都使用了純?yōu)r青，以節(jié)省投資。SAC有三個(gè)特點(diǎn)：一是馬歇爾試驗(yàn)的空氣率 為3．5 %～4．2% ，在保證壓實(shí)度的前提下，其透水性小；二是抗永久形變能力（即高溫穩(wěn)定性）強(qiáng)，其動穩(wěn)定度高于傳統(tǒng)瀝青混凝土AC一25一Ⅱ型；三是表面粗糙度好，TD>0．8mm。SAC一16、SAC一13和SAC一9．5已在中國1 000km多高速公路上應(yīng)用。
 2．3．2 SAC一16使用中出現(xiàn)的問題及其原因
中國幾條高速公路僅用純?yōu)r青的SAC使用經(jīng)驗(yàn)表明，在6月中旬以后連續(xù)高溫條件下，在交通量較大行駛載重汽車多的行車道上開始產(chǎn)生輕重程度不一的泛油現(xiàn)象，外觀表面局部間隙式發(fā)亮，嚴(yán)重路段連續(xù)發(fā)亮，如：滬寧、石安、安新等高速公路。同時(shí)，交通量較小且主要行駛小汽車的超車道，仍然保持原有的宏觀粗糙度。在同一小地區(qū)的另一條高速公路，表面層采用相同的SAC。由于該路上交通量不大，夏季過后，無論在超車道還是行車道都保持原有的宏觀粗糙度，如：南京機(jī)場高速公路和寧通高速公路。在同一條高速公路上，也不是所有的標(biāo)段都產(chǎn)生泛油現(xiàn)象；有的標(biāo)段基本沒有泛油現(xiàn)象或現(xiàn)象輕微，有的標(biāo)段無泛油現(xiàn)象。濟(jì)青高速公路青島段使用的SAC一16，1993年底通車至今已7年，基本無泛油現(xiàn)象。滬寧高速公路丹陽段經(jīng)過兩個(gè)夏季，仍無明顯泛油現(xiàn)象。安陽～新鄉(xiāng)高速公路三標(biāo)段和四標(biāo)段也無明顯泛油現(xiàn)象。石安高速公路H2標(biāo)段和I2標(biāo)段僅少數(shù)局部輕度泛油。
瀝青面層表面層產(chǎn)生輕重不一泛油現(xiàn)象的根本原因：一是某些標(biāo)段的瀝青用量偏大；二是各個(gè)粒級礦料的變異性太大。而瀝青用量偏大的原因，則是馬歇爾試驗(yàn)法雙面各擊75次的混合料的密度小于重交通道路上瀝青混凝土的最終密度，換句話說，對于重交通道路，75次的擊實(shí)功偏小。實(shí)際上，瀝青路面局部泛油發(fā)亮現(xiàn)象，在使用傳統(tǒng)瀝青混凝土的高速公路上和一般公路上都較普遍。這種通病與中國碎石規(guī)格變異性大密切有關(guān)。
某些使用SAC一16做表面層（抗滑磨耗層）的高速公路產(chǎn)生一些水破壞現(xiàn)象的主要原因是混合料的壓實(shí)度不夠，使現(xiàn)場孔隙率過大，以及沒有采用抗剝落措施。另一原因是混合料的不均勻性大。采用I型級配的表面層同樣產(chǎn)生過不少水破壞。1997年12月通車的石安高速公路，水破壞的修補(bǔ)面積，僅占總面積的1／（2*105）（0．000 05% ），2000年僅占1／（4×104 ）（0．000 25 %）。1999年11月通車的廣珠高速公路17 km 以及1999年6月通車的濰萊高速公路142 km，SAC一16表面層至今未產(chǎn)生一個(gè)坑洞，1999年末通車的成雅高速公路100 km，SAC一13表面層至今尚未產(chǎn)生一個(gè)坑洞。2000年5月在濟(jì)青高速公路上完成的2．4 km 超薄瀝青面層（SAC一9．5，2．5cm厚）至今狀況良好。這三種抗滑表層的表面構(gòu)造深度都大于0．8 mm。
2．4 多孔隙瀝青混凝土（PA）
多孔隙瀝青混凝土（PA）常被用做表面層或磨耗層（PAWC），一些國家又常稱其為開級配磨耗層（OGFC）或排水磨耗層。在壓實(shí)后，PA約有20% 以上的的孔隙（或空氣率Va ），從而在面層內(nèi)形成一個(gè)水道網(wǎng)。降雨時(shí)，落到PA表面的雨水，可通過PA層內(nèi)部的孔隙流動并排出路面外，而不在表面形成水膜和涇流。大雨來不及排水時(shí)，雖表面有涇流和濺水，但要輕得多，一旦雨停，表面涇流立即消失。因此，它能避免降雨過程中在常規(guī)路面上高速行車產(chǎn)生的水漂現(xiàn)象，消除車后的濺水和噴霧現(xiàn)象，消除路面表面的反光現(xiàn)象，從而使道路標(biāo)志更容易看清。PA表面層的這些優(yōu)點(diǎn)使高速行車更安全。
PA表面層的另一個(gè)重要特性是，它能明顯減少車輛內(nèi)外的滾動噪聲。
PA容易堵塞是其缺點(diǎn)。一旦孔隙堵塞，PA就不再起排水作用，其降低噪聲的能力也大幅度減小。為保持PA 良好的透水性和降低噪聲能力，必須有消孔設(shè)備。
2．5 法國的高模量瀝青混凝土（常用做底面層）
從20世紀(jì)70年代初開始，法國傳統(tǒng)的底面層采用最大粒徑14 mm 或20 mm 的良好級配的碎石集料，用4．5 %針入度50／70或35／50的瀝青。1980年某承包商設(shè)計(jì)了一種用很硬瀝青（針入度10／20）的底面層混合料，采用用作磨耗層的結(jié)合料含量5．7 %～6．0 %。此很硬瀝青產(chǎn)生了一種抗永久形變能力很強(qiáng)且勁度模量很高的瀝青混凝土，使得底面層底面的拉應(yīng)變較小。此外，高瀝青含量產(chǎn)生了較大的容許疲勞應(yīng)變，對于一給定疲勞壽命的底面層厚度減薄了25% 。此承包商設(shè)計(jì)的新材料由LCPC（法國橋梁道路中央研究院）進(jìn)行疲勞和復(fù)合模量試驗(yàn)，并用法國的理論方法完成了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
用這種新材料鋪筑了試驗(yàn)路段。這種新材料被接受作為需要高抗轍槽能力和較小厚度處的備擇材料。隨后其他承包商和瀝青混凝土生產(chǎn)廠家開發(fā)了類似的材料。研究提出此新思想12年并在道路上擴(kuò)大應(yīng)用5年后，到1992年在已取得足夠經(jīng)驗(yàn)的情況下，制定了標(biāo)準(zhǔn)（NF P98 140）。目前在需要很高抗轍槽能力的位置，高模量瀝青混凝土被用作高速公路路面的上覆層，以及在市區(qū)需要減小厚度的路段高模量瀝青混凝土上被用于路面重建。到1995年在法國已鋪筑了5．0*106這種新混合料。為了檢驗(yàn)這種高模量瀝青混凝土抗轍槽的優(yōu)點(diǎn)和改善其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，1990年和1992年在南得市LCPC的加速試驗(yàn)環(huán)道上做了兩種試驗(yàn)。
試驗(yàn)表明，不同性質(zhì)瀝青的四種混合料的轍槽深度（僅是瀝青混合料的永久形變）表現(xiàn)出顯著差別。高模量瀝青混凝土10／20的轍槽深度不到用50／70瀝青的混凝土轍槽深度的1／4，同時(shí)也明顯小于多級瀝青混凝土（MG）和SBS改性瀝青混凝土的轍槽深度。
3 結(jié) 語
本文介紹了當(dāng)前不同國家采用的多種粗集料斷級配瀝青混凝土，它們各有特點(diǎn)。SMA通常要加纖維，BBM、SAC常用純?yōu)r青，BBM 中的很薄和超薄瀝青混凝土也常用改性瀝青。當(dāng)然，BBM、SAC也都可以用改性瀝青或也都可以在瀝青中加纖維。但為了節(jié)約資金和考慮客觀的必要性，又往往不用改性瀝青或不加纖維。不同國家的經(jīng)驗(yàn)都值得我們學(xué)習(xí)。采用改性瀝青時(shí)，其投資雖與SMA（僅用纖維）差不多，但前者的使用性能將優(yōu)于后者。 |
| 原作者： 沙慶林 |
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