易密实沥青混凝土ECA-10施工应用研究之建筑论文

　　摘要：ECA-10易密实沥青混凝土适用于沥青路面厚度为2.5-3.0cm，对于道路改建和养护工程有很好的使用效果和经济效益。结合ECA-10在高速公路车辙改善工程中的应用，ECA-10路面表现出良好的使用效果，为其它类似工程提供了借鉴。
　　关键词：马歇尔击实法论文，沥青胶结料论文，合成级配，验证试验，施工技术
　　1.前言
　　苏嘉杭高速公路是苏州地区第一条南北向的重要通道，全长约100公里，双向四车道，设计速度120km/h，路基宽度28m，路面宽度26.5m。由于通车时间长、交通量大、重车比例高，部分路段车辙状况相对较差。为保证行车安全性，2010年6月至8月对路面车辙进行改善。铣刨重铺是常用的处理车辙的方法，本公司所承接标段的施工内容为采用易密实沥青混凝土ECA-10车辙填补方案。ECA-10沥青混合料各项性能均能满足规范要求，尤以高温稳定性最为突出，而且公称最大粒径小、构造深度大、摩擦系数高，能很好的满足路面使用过程中的性能要求。
　　2.沥青混合料组成设计论文
　　本文就易密实沥青混凝土ECA-10从材料选择、合成级配、最佳沥青用量、验证试验四个方面加以介绍。
　　2.1材料选择论文
　　谨慎的选择材料是生产优质沥青混合料的第一步。沥青混合料的原材料包括沥青和矿料。ECA-10需选用高强度改性沥青，本次试验中选用了韩国SK高强度改性沥青。试验指标均满足技术要求，详见表1。为更好的了解高强度改性沥青性能，将其与SBS改性沥青加以比较。从表中可以看出，高强度改性沥青表现出更好的强度性能和高温稳定性能，但是低温延度性能并不比普通的改性沥青好。
　　矿料是沥青混合料的关键材料之一，其力学性能、颗粒形状直接关系到沥青混合料的抗车辙能力。ECA-10沥青混合料选用的矿料，必须符合各项指标要求，如针片状含量、棱角性等。苏嘉杭高速公路车辙改善工程ECA-10集料采用镇江玄武岩，矿粉采用镇江石灰石矿粉。各种矿料的技术指标都满足规范［1］的要求。
　　高强度改性沥青和SBS改性沥青试验指标比较表1
　　沥青类型 高强度改性沥青 SBS改性沥青
　　试验项目 试验结果 技术要求 试验结果 技术要求［1］
　　密度（15℃） 1.036 实测 1.032 实测
　　针入度（25℃100g5s）（0.1mm） 32 20～40 44 40～60
　　针入度指数（PI） 0.87 ≥-0.4 0.2 ≥0
　　软化点（℃） 65 ≥60 90 ≥60
　　延度（5℃，5cm/min，cm） 1 — 31 ≥20
　　闪点（℃） 310 ≥230 316 ≥230
　　运动粘度（135℃）（Pa.s） 2.5 ≤3.0 2.6 ≤3.0
　　动力粘度（60℃，Pa.s） 4750 ≥4000 114869 —
　　弹性恢复（%） 78 ≥75 87 ≥75
　　溶解度（三氯乙烯）（%） 99.9 ≥99 99.8 ≥99
　　DSR
　　试验 G*/sinδ（35℃，kPa） 1056 ≥980 362 —
　　 G*/sinδ（60℃，kPa） 22 ≥18 7.2 —
　　粘韧性（N.m） 11.9 ≥5 6.2 —
　　韧性（N.m） 4.9 ≥2.5 3.5 —
　　TFOT
　　(163℃，5h) 质量损失（%） -0.01 -1.0～1.0 0.02 -1.0～1.0
　　 针入度比（%） 71 ≥65 77 ≥65
　　 延度（5℃，5cm/min，cm） 0.6 — 20 ≥15
　　PG等级 PG82-22 PG82-22 PG76-22 PG76-22
　　为了提高沥青混合料的路用性能，掺加0.2%的聚酯纤维。本工程中选用仪征化纤BST聚酯纤维，其各项指标满足要求，详见表2。为了提高集料的抗剥落性能，掺加沥青用量0.4%的抗剥落剂，本工程中选用的是扬中市金阳牌JY-K1型沥青抗剥落剂。由于ECA-10的摊铺厚度很薄，碾压过程中温度下降很快，为了延长沥青混合料的有效压实时间，在混合料中掺加温拌剂，其指标满足要求，详见表3。
　　聚酯纤维检测指标表2
　　试验项目 试验结果 技术要求
　　比重（g/cm3） 1.38 1.36～1.40
　　断裂伸长率（%） 24.7 30±9
　　熔点（℃） 256.0 ≥230
　　直径（µm） 19.98 20±4
　　抗拉强度（MPa） 746 ≥550
　　颜色 白色 白色
　　温拌剂检测指标表3
　　试验项目 试验结果 技术要求
　　胺值 125 100～140
　　固含量（%） 9.9 ≥9
　　PH值 7.8 6.5～8.5
　　2.2合成级配论文
　　对于沥青混合料来说，在材料相同的前提下，组合特性影响着沥青路面性能。ECA-10级配的特点是最大粒径较小，其表面功能特性如构造深度尤为重要，因此增加了粗集料的用量，合成级配和要求详见表4和图1。并且ECA-10增加了6.7mm筛孔作为控制粒径。
　　沥青混合料矿料级配组成和通过率表4
　　ECA-10 筛孔(mm) 13.2 9.5 6.7 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
　　 合成级配(%) 100.0 86.8 37.3 34.0 29.0 22.0 14.4 10.2 8.2 6.3
　　 范围(%) 100 80-100 30-50 20-40 18-36 14-30 10-25 7-20 6-12 4-8
　　ECA-10级配曲线图
　　图1
　　2.3最佳沥青用量
　　ECA-10采用马歇尔击实法通过击实成型试件测算试件的各项体积和力学指标。每组沥青混合料按照规范［1］要求，估计沥青用量为中值，以0.5%间隔配置五种不同的沥青用量成型试件，依据技术标准确定最佳沥青用量。试验结果详见表5。从表中可知，ECA-10的最佳沥青用量5.2%，目标空隙率为4%。
　　沥青混合料马歇尔技术标准表5
　　试验项目 ECA-10玄武岩 技术标准
　　击实次数（次） 75 75
　　最佳沥青用量（%） 5.2 —
　　稳定度（KN） 12.13 ≥8
　　流值(0.1mm) 32 20-50
　　空隙率(%) 4.3 3.5-5.0
　　矿料间隙率VMA（%） 16.7 ≥15
　　沥青填隙率VFA（%） 74.3 70-85
　　2.4验证试验论文
　　采用马歇尔击实法进行配合比试验得到的沥青混合料，规范要求进行各种性能检验。车辙试验表征沥青混合料的高温稳定性；浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验表征沥青混合料的水稳定性能；低温弯曲试验表征沥青混合料的低温抗裂性能；析漏试验在于限定沥青用量用以防止混合料在运输施工过程中沥青出现滴漏和流淌现象；飞散试验用以评价沥青用量不足或粘结性能不足的情况下，路面表面集料在交通荷载作用下出现脱落而散失的程度；劈裂试验是表征沥青混合料力学性能；构造深度和摩擦系数表征沥青路面的抗滑性能；渗水系数表征沥青路面的水稳定性能。根据配制的合成级配进行性能验证试验，试验结果详见表6。从表中可知，沥青混合料的各项性能指标均能满足技术要求，其中ECA-10摩擦系数大，其路面抗滑性能好。
　　沥青混合料验证试验结果表6
　　试验项目 ECA-10玄武岩 要求
　　动稳定度(次/mm) 5761 ≥3000
　　浸水马歇尔试验(%) 94.4 ≥85
　　冻融劈裂试验(%) 92.1 ≥80
　　低温弯曲试验(μs) 2678 ≥2500
　　析漏试验（%） 0.04 0.1
　　飞散试验（%） 3.2 15
　　劈裂试验(MPa) 1.49 —
　　构造深度(MM) 0.98 ≥0.55
　　摩擦系数(BPN) 70 ≥45
　　渗水系数(ml/min) 0 ≤80
　　3．施工技术
　　苏嘉杭高速公路车辙改善工程采用的ECA-10车辙修补技术作为一项新型的工程技术，国内外均无理论依据可循，结合东南大学研究成果及已完成工程案例，针对苏嘉杭高速公路路面车辙的特点，采用如下的车辙填补措施：即将车辙处理范围内上面层整体铣刨至原路面高程线以下2.5cm，然后整体填料、压实。
　　沥青混合料的制拌、摊铺和碾压是沥青面层施工技术的三大环节。ECA-10沥青混合料采用4000型间歇式拌和设备按生产配合比进行混合料制拌；采用带有加热和自动找平装置的摊铺机进行混合料摊铺；采用钢轮压路机和轮胎压路机碾压成型。
　　3.1沥青混合料拌和
　　沥青混合料的拌和质量在于配料准确、充分拌匀和制拌全过程的温度控制。ECA-10沥青混合料严格保证了制拌的充分拌匀和聚酯纤维的高度分散；并保证了沥青混合料的加热温度、拌和与储存温度以及混合料出厂温度等，详见表7。
　　温拌剂与沥青按质量比5：95的比例同步喷入拌缸，温拌剂在沥青开始喷洒后延时7秒开始喷入，喷入时间控制在10秒以内，且必需保证在沥青喷洒结束之前完成温拌剂的喷洒。沥青混合料单盘料拌和周期不小于60秒，其中干拌7秒，喷沥青和温拌剂控制在13秒以内，再湿拌6秒添加矿粉，再继续湿拌30秒，以保证易密实沥青混合料无花白料。
　　易密实沥青混合料施工温度表7
　　工序 温度要求
　　沥青加热温度 165℃～175℃
　　矿料加热温度 150℃～155℃
　　沥青混合料出厂温度 145℃～155℃
　　到场温度 140℃～150℃
　　摊铺温度 130℃～150℃
　　碾压温度 90℃～140℃
　　碾压终了温度 80℃左右
　　3.2沥青混合料摊铺
　　摊铺机应在刮料板运料速度、螺旋布料器转动速度和摊铺机行进速度相匹配的条件下进行沥青混合料的摊铺作业。苏嘉杭高速公路车辙改善工程的路幅宽度为3.4m，因此采用一台摊铺机摊铺ECA-10沥青混合料。
　　开工前摊铺机应提前0.5～lh预热烫平板，温度不低于100℃。用机械摊铺的易密实沥青混合料未压实前，施工人员不得进入踩踏。一般不用人工不断地整修，只有在特殊情况下，如局部离析，需在现场主管人员指导下，允许用人工找补或更换混合料，缺陷较严重时应予铲除，并调整摊铺机或改进摊铺工艺。摊铺速度控制在2～4m／min的范围内，严格遵循“连续、匀速、慢行”的原则，达到摊铺层均匀、平整的效果。
　　3.3ECA-10面层碾压
　　苏嘉杭高速公路车辙改善工程沥青面层路幅宽度窄，采用1台钢轮压路机、1台轮胎压路机，进行连续、全幅式进静退振的初、复压；1台双钢轮压路机作终了碾压，详见表8、表9。初、复压压路机均遵循“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则，趁混合料高温，不失时机的进行作业，3台压路机在沥青面层上循环往复，不使施工作业面有一处漏压、少压。交工验收时ECA-10面层压实度代表值超过98%。
　　压路机碾压组合和遍数表8
　　压路机类型 初压 复压 终压
　　 适宜 最大 适宜 最大 适宜 最大
　　钢轮压路机 1～2(振动压实) 2(振动压实)   2～3(静压) 3(静压)
　　轮胎压路机   4～5 5  
　　压路机碾压速度(m／min)表9
　　压路机类型 初压 复压 终压
　　 适宜 最大 适宜 最大 适宜 最大
　　钢轮振动压路机 2.5～3.5 5 － － － －
　　轮胎压路机 — － 4～5 7 － －
　　钢轮压路机 — － － － 3～5(静压) 6(静压)
　　4、现场检测
　　为适应我国公路建设和管理的需要，保证公路路面工程的施工和养护质量，需对沥青面层进行现场检测。苏嘉杭高速公路车辙改善工程ECA-10沥青面层外观平整密实；无松散、裂缝、粗细集料明显离析现象；路表色泽黝黑；沥青路面搭接处紧密、平顺。现场检测项目的试验结果详见表10。从表中可知：苏嘉杭高速公路车辙改善工程ECA-10沥青路面技术状况良好，现场检测各项性能指标都满足规范要求，路容美观。
　　苏嘉杭高速公路车辙改善工程ECA-10沥青路面现场观测表10
　　检测项目 平整度
　　（mm） 渗水系数
　　(ml/min) 摩擦系数
　　(BPN) 构造深度
　　(mm) 压实度
　　（%） 厚度
　　（mm）
　　路面面层 0.98 7.9 54 0.76 98.4 2.7
　　桥梁面层 1.33 12.0 56 0.77 100.8 2.8
　　要求［1］ ≤1.2（路面）
　　≤1.5（桥面） ≤300 ≥45 ≥0.55 ≥96 2～3.5
　　5．结论
　　 ECA-10沥青混合料适用于薄层（2.5-3.0cm）沥青路面，各项性能指标均能满足规范［1］要求，尤以高温稳定性最为突出，而且公称最大粒径小、构造深度大，降噪效果明显，能够很好的满足路用性能。
　　 ECA-10需选用高强度改性沥青，高强度改性沥青价格比普通改性沥青贵了约3000元/吨，在其它材料相同的情况下，与同类型的其它沥青混合料如SMA-10相比，ECA-10单价偏高。
　　 苏嘉杭高速公路车辙改善工程ECA-10沥青面层运营一年来，目前路面平整、色泽均匀、路况良好。
　　 易密实沥青混凝土ECA-10的使用性能、施工工艺对于道路改建和养护工程有一定的借鉴意义。
　　参考文献
　　［1］公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）人民交通出版社2000
　　［2］公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ052-2000）人民交通出版社2004
　　［3］公路路基路面现场测试规程（JTGE60-2008）人民交通出版社2008

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