花岗岩集料在改性稀浆封层工程中的应用.doc

使用花岗岩集料的改性稀浆封层养护工程 徐 剑1，黄颂昌1，秦永春1，孟宪凯 2，冀振华2 （1.交通部公路科学研究所，北京 100088；2.内蒙古乌海市公路管理局，内蒙古 乌海 016000） 摘 要：从原材料选择、混合料设计、施工和使用情况等方面详细介绍G110内蒙古乌海段使用花岗岩集料的改性稀浆封层养护工程。通车2年多的使用情况表明，改性稀浆封层抗滑性能和密水效果优良，与原路面粘结牢固，并可在一定程度上恢复路面平整，满足沥青路面养护的要求。 关键词：乳化沥青;稀浆封层;改性;沥青路面;养护 1项目背景 110国道内蒙古乌海段于1989年全线建成通车，当时的路面结构形式为2.5cm沥青表处，16cm的石灰稳定土基层和16cm和天然砂砾垫层。近些年，因交通量增大，超载超限车辆增多等原因，路面破损严重。在110国道K1072+900交调点测得待处治段2002年7月份的日均混合交通量总计3429辆，其中大中型载货汽车占总数的30%，且超载车辆居多。 从1996年开始，公路局对境内国道逐年进行了油路翻修改造。油路翻修的施工工艺是处理完原路面病害后，在原路面面层上洒粘层油后铺筑3cm沥青碎石。尽管经过了翻修，路面网裂、裂缝病害依然严重，平均每公里网裂370m2，纵横裂缝390m。路面抗滑、耐磨性能降低，全线破损率为5%，需进行保养及维修。 结合西部交通建设科技项目《改性乳化沥青稀浆封层养护技术》的研究，由交通部公路科学研究所和乌海市公路管理局合作，采用改性稀浆封层技术进行了25km的路面养护。 此前，稀浆封层和改性稀浆封层在乌海市已经应用多年，取得了较好的使用效果，为乌海市的公路建养作出了贡献。稀浆封层应用过程中也出现了一些问题，最突出的一点就是稀浆封层的耐磨耗能力欠缺。分析认为，造成这一问题的主要原因有两个：一是乌海市使用的稀浆封层以II型级配为主，厚度偏薄；二是乌海市普遍使用石灰岩集料，耐磨性偏差。 为此，本项目选择使用了级配较粗的III型级配，且在部分路段（K1077+000—K1079+000）采用了耐磨性好的花岗岩集料。 2 材料选择与混合料设计 2.1 矿料 粗集料选用硬质的5～10mm花岗岩石料，以确保改性稀浆封层的抗滑性能不会随使用期限的延长而迅速衰减，其主要力学指标如表1所示。 细集料原计划也是全部采用花岗岩石屑，但是取样发现花岗岩石屑中泥土含量偏大，级配也不够理想，因此决定将花岗岩石屑与石灰岩石屑掺配，以改善沥青与石料的粘结，同时也可以降低材料成本。 各材料的配比为： 5～10mm花岗岩石料：花岗岩石屑：石灰岩石屑=20：20：60。 合成级配满足国际稀浆封层协会III型级配的要求。该设计级配曲线靠近III型级配范围的上限（如2），即属于稍偏细的III型级配。 表1 花岗岩石料的主要力学指标 项目 压碎值（P×%） 饱水抗压强度（MPa） 含泥量 （P×%） 针片状 （WB） 试验结果 7.9 182.4 0.52 2.45 表2 矿料级配 材料名称 配合成分(%) 各筛孔通过率(%) 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 5～10mm花岗岩 20 100 49.9 0.1 花岗岩石屑 20 100 100 61 34.3 21.4 15.9 11.9 4.8 石灰岩石屑 60 100 100 95.7 65.6 37.8 25.1 18.5 10.4 合成级配 (%) 100.0 89.8 69.6 46.2 27.0 18.2 13.5 7.2 III型级配 范围 中值 100 80 57.5 39.0 26.5 18.5 12.5 10.0 上限 100 90 70 50 34 25 18 15 下限 100 70 45 28 19 12 7 5 2.2 改性乳化沥青 选择兰炼100号基质沥青，采用1.2%剂量的国产PN-02慢裂快凝乳化剂进行乳化，采用3%剂量的SBR胶乳进行改性。生产出的改性乳化沥青的主要技术指标如表3所示： 表3 改性乳化沥青技术指标 项 目 试验结果 筛上剩余量 （%） 接近0 电荷 阳离子（+） 破乳速度 慢裂 粘度 沥青标准粘度计C25，3 （s） 13 蒸发残留物含量 （%） 55 蒸发残留物性质（直接加热法） 针入度（100g,25℃,5s） （0.1mm） 97 延度(15℃ 5cm/min)（cm） 75 软化点(环球法) （℃） 49 溶解度（三氯乙烯） （%） 97.8 储存稳定性 1天 （%） 0.3 2.3 混合料设计指标 按照表4所示的比例进