高模量瀝青混合料應(yīng)用綜述

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1、高模量瀝青混合料應(yīng)用綜述摘要：高模量源青混合料(HighModulusAsphaltConcrete)能夠減少路面結(jié)構(gòu)的變形，延緩車轍的產(chǎn)生，改善路面的疲勞性能，延長(zhǎng)路面的使用壽命。目前HMAC在國(guó)外已經(jīng)比較成熟，并且已有相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)剛剛起步，針對(duì)高模量瀝青混合料，應(yīng)進(jìn)一步研究，形成符合我國(guó)國(guó)情的成套技術(shù)。關(guān)鍵詞：道路工程；高模量；瀝青混合料；瀝青路面中圖分類號(hào)：U41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A交通量的增長(zhǎng)、軸載增加、超載嚴(yán)重、車輛渠化交通、持續(xù)高溫天氣等因素的綜合影響，車轍已經(jīng)成為瀝青路面最嚴(yán)重的早期破壞形式之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在高等級(jí)公路維修原因中，車轍病害發(fā)生比率高達(dá)80%以上。基

2、于抗車轍性能的路面新材料的研究與開發(fā)已經(jīng)成為公路界研究和關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。另外，在市政工程中在對(duì)舊路進(jìn)行翻修、改造時(shí)路面標(biāo)高往往受到限制，需要控制面層結(jié)構(gòu)厚度，采用傳統(tǒng)的瀝青混合料在較薄的厚度下通常無(wú)法保證足夠的承載力。因此如何在保證道路整體承載能力的同時(shí)降低路面結(jié)構(gòu)層厚度，也成為棘手問(wèn)題。瀝青混凝土的彈性模量及瀝青路面的結(jié)構(gòu)組合是影響車轍深度即瀝青路面產(chǎn)生永久變形的關(guān)鍵參數(shù)。采用高模量瀝青混凝土可顯著降低荷載作用下瀝青層應(yīng)變，減小瀝青混合料高溫塑性變形，進(jìn)而提高路面抗車轍能力。因此，歐美等國(guó)家長(zhǎng)壽命路面設(shè)計(jì)及AASHTO路面設(shè)計(jì)中都對(duì)提高瀝青混凝土彈性模量提出具體指標(biāo)要求。對(duì)于我國(guó)普遍

3、采用的典型半剛性基層瀝青路面，路面結(jié)構(gòu)中4?10cm范圍內(nèi)為壓應(yīng)力的高值區(qū)，3?8cm范圍內(nèi)為剪應(yīng)力高值區(qū)，這兩個(gè)應(yīng)力高值區(qū)處于半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)的中面層。而我國(guó)瀝青路面的中面層大多采用以70#瀝青為結(jié)合料、模量較低的普通瀝青混凝土，這也是部分瀝青路面出現(xiàn)嚴(yán)重車轍病害的主要原因。為提高瀝青路面的抗車轍能力，高模量瀝青混凝土(HighModulusAsphaltConcrete)的研究與應(yīng)用得到廣泛關(guān)注。按照法國(guó)瀝青混合料設(shè)計(jì)規(guī)范體系(NFP-140),動(dòng)態(tài)模量(15°C，10Hz)大于14，000MPa的瀝青混凝土為高模量瀝青混凝土。高模量瀝青混凝土的使用能夠減少路面結(jié)構(gòu)的變形，延

4、緩車轍的產(chǎn)生，改善路面的疲勞性能，延長(zhǎng)路面的使用壽命。針對(duì)當(dāng)前路面的諸多問(wèn)題，采用新型路面材料成為國(guó)內(nèi)外研究者的共識(shí)，在國(guó)內(nèi)外研究開發(fā)應(yīng)用的各種新型路面材料中，高模量源青混合料(HighModulusAsphaltConcrete,以下簡(jiǎn)稱HMAC)憑借其優(yōu)越的性能越來(lái)越受到關(guān)注。使用HMAC能夠減少路面結(jié)構(gòu)的變形，延緩車轍的產(chǎn)生，改善路面的疲勞性能，延長(zhǎng)路面的使用壽命。目前主要三種方法制備高模量瀝青混凝土：（1）采用低標(biāo)號(hào)瀝青結(jié)合料（如30號(hào)瀝青）；（2）采用高模量添加劑（如法國(guó)PR，德國(guó)Duroflrx）或特殊改性瀝青（如高模量改性瀝青），（3）天然瀝青，如巖瀝青或湖瀝青。在國(guó)外7

5、0%以上采用（1）方案，其優(yōu)點(diǎn)為高模量瀝青混凝土造價(jià)低、施工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單。1國(guó)外應(yīng)用概況從廣泛意義上分析，高模量瀝青混合料（EnrobeaModule?leve/EME）的理念來(lái)源于法國(guó)和美國(guó)永久性路面概念中的中面層高模量瀝青混合料（HighModulusAsphaltConcrete/HMAC）,其應(yīng)用的主要目的為：（1）提高路面抗車轍能力；（2）減薄路面厚度；（3）提高路面耐久性。高模量瀝青混合料已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)之一，目前高模量瀝青混合料主要應(yīng)用于法國(guó)、美國(guó)、英國(guó)和北非部分國(guó)家。HMAC最早出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代的法國(guó)，并以GBTHP（路面專用瀝青處治砂礫）的名字取得了專利。其最早

6、的應(yīng)用始于1981年，作為基層用于舊路面結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)，1985年以后使用數(shù)量有所增長(zhǎng)。另外，法國(guó)還根據(jù)豐度系數(shù)K將HMAC分為3類，并分別命名為EME1、EME2、EME3,3種混合料均具有很高的模量及抗車轍性能。其中，前兩者抗疲勞性能、水穩(wěn)定性也相對(duì)優(yōu)良，目前法國(guó)使用最多的是EME2;EME1的瀝青用量與普通瀝青混合料基本相當(dāng)，但該種材料的耐久性、抗疲勞能力均不高，主要用于路面結(jié)構(gòu)的受壓縮層中，故并沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。法國(guó)經(jīng)過(guò)二十多年的研究形成的HMAC標(biāo)準(zhǔn)NFP98-140,對(duì)配合比設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均有特定的方法。目前在法國(guó)國(guó)內(nèi)采用的HMAC，主要通過(guò)兩種途徑來(lái)制備：一是采用低標(biāo)號(hào)瀝

7、青，即30#以下的瀝青，主要采用20#瀝青；另一種是米用高模量添加劑。前者所占的比例70%左右，后者占30%。HMAC的品質(zhì)主要取決于正確的混合料設(shè)計(jì)，法國(guó)將HMAC設(shè)計(jì)為具有較高結(jié)合料用量和較低空隙率的設(shè)計(jì)理念值得借鑒。這種設(shè)計(jì)理念可以彌補(bǔ)混合料疲勞、抗裂性不足所帶來(lái)的一些問(wèn)題。其基本思想是：采用硬質(zhì)瀝青設(shè)計(jì)油石比大約6%的高瀝青用量的混合料，通過(guò)瀝青本身的品質(zhì)為混合料提供高模量，在同樣的厚度條件下，底基層所受的壓力就會(huì)有所減小，瀝青用量的增