一种极薄磨耗层材料设计及其试验研究

王朝锋 刘 雨

（开封大学土木建筑工程学院，河南 开封 475004）

因此，其可以用在预防性养护，新建道路表面磨耗层，城市道路快速罩面，隧道路面铺装等多种场合下。本试验在高摩阻薄层罩面材料[1-3]、超薄磨耗层[4-6]等的基础上，根据工程实际，提出一种厚度不超过20mm 的极薄磨耗层混合料设计方案，然后对本方案的几项路用性能进行测试，并将其用于道路养护的实际工程，以探索一种技术可行、经济合理的道路预防性及常规养护的解决方案。

1 道路材料选择

影响极薄磨耗层路用性能的因素有两方面：一是原材料的选择，二是集料的级配设计。由于极薄磨耗层的厚度所限，对集料的粒径不能大，同时也要考虑集料的力学指标。对沥青材料，也要考虑其性能指标与集料及混合料路用性能互相影响的问题。

本试验所用集料为来自新乡石灰岩集料，因为石灰岩价格便宜，经济性好。矿粉为辉县市中原钙粉有限公司产品。沥青为山东京博石油化工有限公司的A-70 改性沥青。

1.1 粗、细集料技术指标

本试验的极薄磨耗层本身厚度最大为20mm，又是道路表层，这就要求粗集料的指标必须满足耐磨、压碎、强度等技术指标，以承受车辆荷载的直接作用。洛杉矶磨耗损失指标可以反映路面表层材料的耐磨性、耐久性，磨光值主要评价路面抗滑性能。其它粗集料具体技术要求和试验结果见表1，细集料技术指标见表2。

表1 粗集料技术要求和试验结果

表2 细集料技术要求和试验结果

1.2 矿粉指标

矿粉对沥青混合料的性能有重要影响，要求洁净且干燥。本试验选用石灰岩矿粉，属于强基性岩石，憎水性石料。其基本性能如表3 所示。

表3 矿粉技术要求和试验结果

1.3 改性沥青材料

沥青性能本身对路面抗滑性能、耐久性能影响较大。本试验选择SBS 改性剂对A-70 沥青改性，改性后的沥青性能如表4 所示。为提高沥青与集料之间的黏结力及混合料的耐久性，在改性沥青的基础上，后期再拌合混合料时添加复配剂，以保证沥青达到所需的黏度、软化点，提高路用性能。

表4 沥青技术要求和试验结果

2 级配设计

集料的级配也对混合料的路用性能有很大影响。极薄磨耗层的混合料设计级配及实测数据见表5。从表中数据可知，极薄磨耗层为断级配，公称最大粒径均为9.5mm，设计级配相对偏粗。

表5 极薄磨耗层混合料级配

3 最佳油石比的确定

混合料在拌和时添加了复配剂，目的是提高混合料的路用性能，对胶结料沥青及混合料的性能有所改变。确定最佳油石比采用马歇尔试验，按照标准马歇尔试验方法进行击实试验。击实结束后，将试件横向放置冷却时间不少于12 h 后脱模。根据经验，油石比范围大致在4.5%～6.5%之间，以0.5%为间隔，双面击实75 次成型马歇尔试件，测得各油石比马歇尔试件性能如表6 所示。

表6 不同油石比下马歇尔试验结果

由表格数据可以确定最佳沥青用量5.1%，对5.1%油石比的混合料进行谢伦堡析漏试验。析漏试验采用烧杯法。试验参照JTGE20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行。试验结果为0.056%，符合规范规定的不超过0.2%的要求。

4 路用性能检验

对选定的最佳沥青用量及配合比混合料，进行室内试验检测其路用性能。先进行水稳定性试验，包括真空饱水马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验，考查混合料在水浸条件下，抵抗沥青膜剥离、松散出现坑槽等水损害能力的大小。然后进行高温性能检测，即车辙试验，检测其再高温和荷载共同作用下抵抗变形能力的大小。最后再对混合料进行肯塔堡分散试验，即抗磨耗性能试验，检测混合料作为路表面集料抵抗脱落和散失能力的大小。试验结果见表7。

表7 混合料路用性能试验结果

5 结论

极薄磨耗层矿料级配为开级配，级配相对偏粗，采用改性沥青，试验确定最佳油石比为5.1%，拌合时掺加复配剂。混合料的析漏试验结果表明，数据符合规范要求。沥青混合料进行路用性能试验结果表明沥青混合料的主要路用性能均满足设计要求，为试验用的极薄磨耗层应用于实际工程提供了理论依据。