增强沥青路面抗滑性能研究推广应用.docx
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增强沥青路面抗滑性能研究推广应用
增强沥青路面抗滑性能研究推广应用
1、项目所属科学技术领域
该项目属于技术开发应用类。
2、主要内容
通过沥青混合料配合比优化和调整沥青路面结构层形式，提高粗集料用量（大粒径），使沥青混凝土形成嵌挤型结构，增大抗滑构造深度，以提高沥青混凝土抗车辙能力和抗滑性能。
同时，增设路面排水系统，使路面水能迅速排出路面结构层，避免产生早期水损害现象。
3、项目特点
在通过对沥青混凝土路面的抗车辙、抗滑性、耐久性等性能的研究，找出适合南方高温多雨气候条件的沥青混合料级配范围，增强沥青路面的抗滑性能，并适当降低工程造价，以满足交通发展的需要，为今后沥青路面的设计提供有效的设计依据，研究成果具有很大的推广价值。
4、推广应用情况
4．1运用
在今年104国道（吴兴段）路面大中修工程中，我们选择车流量密集、重载车辆多，且病害严重的K1379+850~K1380+000左幅路段150米做为参照衢州交通质监站沥青路面抗滑性能研究的经验提高粗集料用量，沥青砼上面层的试验段，在对老路面面层进行病害处理后，铺筑5cm提高粗集料用量沥青砼上面层，检测沥青混凝土路面的抗车辙性、抗滑性、耐久性等，为今后沥青砼面层如何有效提高抗滑的推广与运用提供有意的借鉴和参考。
4.2配合比设计
大粒径沥青混合料与其他类型混合料配合比设计基本相同，主要是参照衢州交通质监站沥青路面抗滑性能的研究报告中的级配并结合湖州当地的材料及重交通现状进行确定，与现行技术规范采用马歇尔试验方法进行配合比设计相适应。
大粒径沥青混合料配合比设计流程图如下：
原材料的选择
集料的选择
沥青的选择
对选择的设计级配，初选5组沥青含量，拌和混合料，分别制作马歇尔试件
在规定的矿料级配范围内，初步选择1~3组混合料级配
确定试验温度
采用真空法确定最大理论相对密度
原材料的试验
沥青混合料
粗、细集料和矿粉
测试试件的毛体积密度
计算VV、VMA、VFA等体积指标
进行马歇尔试验，与马歇尔设计标准比较
完成配合比设计，提交材料品种、矿料级配、标准配合比、最佳沥青用量等
合格
不合格
按规定进行各种配合比设计检验，确认配合比设计是否合理
合格
不合格
4.2.2原材料
原材料是影响沥青混凝土质量的根本所在，严格把好进场材料关对沥青混凝土生产质量将产生至关重要的影响。
本试验段使用的原材料按现行技术规范要求进行常规检测数据如下：
样品名称
碎石1
碎石2
碎石3
石屑
矿粉
样品规格
10-20mm
5-10mm
3-5mm
0-3mm
＜0.075mm
样品产地
湖州弁南
湖州弁南
湖州弁南
湖州弁南
长兴广华
样品状态描述
洁净干燥
洁净干燥
洁净干燥
洁净干燥
洁净无结团
水洗法<0.075mm颗粒含量（%）
0.1
0.3
0.2
8.4
87.0
吸水率（%）
0.61
0.61
0.63
/
/
表观相对密度（g/cm3）
2.698
2.698
2.698
2.718
2.723
针片状颗粒含量
11.4
11.2
11.5
/
/
水煮法沥青与粗集料的粘附性
5
5
5
/
/
考虑到104国道湖州境内本次试验路段通行的车辆中矿车较多，超限运输现象常有发生的实际，为进一步加强沥青路面的抗滑性能，本次级配设计基本采用衢州抗滑研究结果，沥青我们采用了普通沥青。
我们选用的沥青其技术要求及适用范围符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40－2004）的相关规定，SBS改性沥青针入度（25℃,100g,5s）为58，软化点（R&B）为70.5℃，粘度29cm，密度（15℃）为1.037g/cm3。
原材料的各项技术指标符合沥青路面施工技术规范的要求，具体见表
表一：
沥青混合料用粗集料质量要求
指标
单位
高速及一级公路
实测值
试验方法JTGE42-2005
表面层
其他层
石料压碎值，≯
%
26
28
19.6
T0316
洛杉矶磨耗损失，≯
%
28
30
22.3
T0317
表观相对密度，≮
—
2.60
2.50
2.697
T0304
吸水率，≯
%
2.0
0.62
T0304
针片状颗粒含量（混合料），≯
其中粒径大于9.5mm，≯
其中粒径小于9.5mm，≯
%
15
12
18
18
15
20
11.3
—
—
T0304
水洗法0.075mm颗粒含量，≯
%
1
1
0.3
T0310
软石含量，≯
%
3
5
1
T0320
磨光值PSV，≮
PSV
42
—
43.6
T0321
与沥青粘附性，≮
级
5
4
5
T0616
表二：
沥青混合料用细集料质量要求
项目
单位
高速公路、一级公路
实测值
试验方法
表观相对密度，≮
%
2.50
2.717
T0328
含泥量（小于0.075mm），≯
%
3
—
T0333
砂当量，≮
%
60
83
T0334
亚甲蓝值，≯
g/kg
25
—
T0336
菱角性（流动时间），≮
S
30
—
T0335
表三：
沥青混合料用机制砂或石屑规格
规格
公称粒径（mm）
水洗法通过各筛孔的质量百分率（%）
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
S15
0-5
100
90-100
60-90
40-75
20-55
7-40
2-20
0-10
S16
0-3
—
100
80-100
50-80
25-60
8-45
0-25
0-15
表四：
沥青混合料用矿粉质量要求
项目
单位
高速公路、一级公路
其他公路
实测
实验方法
表观密度
t/m3
2.5
2.45
2.72
T0352
含水量
%
1
1
0
T0103烘干法
粒度范围
＜0.6mm
＜0.15mm
＜0.075mm
%
%
%
100
90-100
75-100
100
90-100
70-100
100
85.6
80.6
T0351
外观
—
无团粒结块
无
—
亲水系数
—
＜1
0.52
T0353
塑性指数
—
＜4
—
T0354
加热安定性
—
实测记录
颜色无变化
T0355
（1）矿料级配确定：
根据原材料筛分确定各档集料掺配比例，碎石1：
碎石2：
碎石3：
石屑：
矿粉=37：
25：
15：
20：
3；
（2）沥青用量确定：
根据相关要求我们按3.3%、3.8%、4.3%、4.8%、5.3%五种不同沥青用量配制沥青混合料，进行性能试验，五种不同沥青用量技术性质如下：
试验编号
沥青用量（%）
毛体积密度（g/cm3）
空隙率VV（%）
矿料间隙率VMA（%）
有效沥青饱和度VMA（%）
稳定度MS（KN）
流值FL（mm）
2009-JT52A3-0148
3.3
2.380
6.0
13.6
55.7
7.46
1.4
2009-JT52A3-0149
3.8
2.388
5.1
13.9
63.4
8.72
2.1
2009-JT52A3-0150
4.3
2.390
4.3
14.2
69.4
10.08
2.7
2009-JT52A3-0151
4.8
2.388
3.6
14.8
69.8
8.74
3.1
2009-JT52A3-0152
5.3
2.387
2.9
15.2
75.2
7.83
3.4
技术标准
／
3~6
＞13.5
65~75
＞8.0
1.5~4.0
经过比对、优化确定最佳沥青油石比4.3%，最佳油石比为4.5%；
注：
大粒径沥青混合料室内试验的试件制备，其中各制备试件环
节温度控制如下：
矿料加热温度180℃
沥青加热温度165℃
沥青混合料拌和温度170℃
拌合好沥青混合料温度150～170℃
试件击实温度140℃
（3）最佳沥青油石比试件检验：
根据所确定的最佳沥青油石比制备2组试件，进行浸水马歇尔残留稳定度试验检测，测得最佳沥青油石马歇尔密度及确认水稳定性检验结果合格，得出此目标配合比设计成功。
大粒径沥青混合料的铺筑
4.3大粒径沥青混合料施工工艺
1、施工工艺流程图
大粒径沥青混合料施工流程图如图所示：
符合应用要求
混合料开始摊铺
钢轮压路机（初压）
静压1遍
压实
钢轮压路机+胶轮压路机（复压）
振动压实2遍
胶轮碾压4遍
钢轮压路机（终压）
静置养生
下一道工序
静压1遍
路面病害处理
路面损坏状况调查评定
2、拌和
拌和楼采用德国安曼2000型，拌和楼运转正常，在控制好各种材料用量准确的情况下，由工地试验室人员监控大粒径沥青混合料的拌和质量，并控制拌和时间不少于55s，其中干拌至少20s，湿拌35s。
沥青加热温度控制在155℃~165℃，矿料（不含矿粉）加热温度应控制在165℃~200℃，混合料出厂温度控制在155℃~175℃，但不高于195℃。
拌和后，拌和站用红外线测温仪测温度。
3、运输
拌和好的混合料，装车后进行运料车的行车时间控制，并及时运往摊铺作业面。
在运输中，不论天气如何，都加盖保温蓬布，以保证到场混合料温度。
运输到场后，先量测温度，混合料运输到现场温度不低于145℃，对低于要求的予以废弃，并查找原因，分析是运输延误时间导致的降温，还是拌和站拌和原因，本次试验路段混合料生产并无此类现象发生。
4、摊铺
摊铺前先检查施工准备情况，检查粘层油的洒布质量和压路机的准备情况等。
摊铺采用一台德国产摊铺机一次摊铺，为保证路面平整度，采用丹麦红外线浮动基准梁进行找平。
根据以往生产经验及实验室标准密度等，本次大粒径沥青混合料松铺系数暂定在1.28，根据现场摊铺碾压情况现场及时进行调整优化；对于人工摊铺的边角，松铺系数较机械摊铺大，控制在1.35。
为了保证烫平板的初压效果，我们提前半小时开始预热烫平板，采用间隙预热以保证预热的均匀性。
在摊铺时摊铺机烫平板加振，使摊铺后混合料达到初步压实，以减少压路机碾压遍数，缩短碾压时间，保证碾压温度。
摊铺过程中保证摊铺机前至少有料车等候。
在摊铺过程中，边摊铺，边卸料，卸完料后，运输车即离去，另一辆车再将料倒向摊铺机，并控制摊铺温度不低于135℃。
同时，保证摊铺机在摊铺过程中匀速前进，不中途随意变速或停顿，根据拌和楼的生产能力，控制摊铺机行走速度在3m/min以内。
在摊铺后，及时检测松铺厚度，若不合要求，及时调整。
在接头处我们都进行了人工整平，确保平整度。
5、碾压
碾压时严格按照“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则进行，压路机紧跟在摊铺机后面碾压，在终压温度前消除全部轮迹，达到要求的压实度后立即停止压路机作业，以免过压。
碾压分为初压、复压、终压三个阶段。
根据施工要求及设备情况，采用以下碾压组合方式：
初压：
采用13T宝马双钢轮压路机静压1遍，速度控制在1.5km/h～2km/h，压路机紧跟着摊铺机进行碾压，初压开始温度不低于130℃。
复压：
采用13T宝马双钢轮压路机振动碾压2遍，再用30T胶轮压路机复压4遍。
复压时压路机速度控制在4km/h~5km/h，复压开始温度不低于110℃。
终压：
采用10T戴那派克双钢轮压路机静压1~2遍，以消除轮迹，速度控制在2km/h~3km/h，终压开始温度不低于90℃。
为保证达到压实度要求，我们配备了足够数量的压路机参与施工。
严格控制碾压效果，碾压过程中严禁过压，严禁大幅度压碎石料。
为使压路机碾压时不粘轮，对于钢轮压路机，我们利用压路机洒水装置向碾压轮间歇喷水；对于胶轮压路机，我们向胶轮涂油水混合液。
4.4大粒径混合料摊铺中出现的问题及控制方法
1、离析
沥青混凝土路面施工中主要有2种离析即：
骨料离析和温度离析，其他可能引起离析的因素包括：
随机离析、纵向离析（亦称边沿离析）和运输离析等等，沥青路面离析是影响路面路面质量的关键因素。
大粒径大粒径沥青混合料因为集料粒径较大和粗集料含量较多，更易发生离析现象。
我们为减少离析，除在堆料上料和运输等环节严格控制外，在本次大粒径大粒径沥青混合料施工中采取以下措施，减少混合料离析:
①首先从混合料本身来解决，尽量减少混合料粒径大小悬差，并控制沥青用量，生产中沥青用量偏高于设计用量，减少骨料离析发生；
②从储料仓向卡车卸料时至少分5次（前、尾、中、前中、后中）,且尽量将混合料前后料堆靠近卡车的前部和尾部,减少随机离析；
③尽量缩短运输时间，在匀速过程中做好保温措施，减少因温度而产生的离析；
④严格控制摊铺速度，保持摊铺机料斗至少半满且保证螺旋送料器两侧料高不低于送料器高度的2/3，避免在全宽断面上产生离析；
2、集料破碎
集料破碎是沥青混合料生产过程中常常遇到的问题,当压实厚度和集料最大粒径的比值在2.5倍以下时，集料容易破碎。
为了减少大粒径大粒径沥青混合料压实后破碎，我们除保证集料的质量和硬度外,还特别注意了对混合料的压实方法和碾压温度控制，避免超压现象的发生，最大限度地减少集料破碎现象。
4.5试验检测
4.5.1施工质量管理与检查
1、原材料的质量管理与检查
沥青混合料生产过程中，严格按照表5规定的检查项目与频度，对大粒径大粒径沥青混合料原材料进行抽样试验，其质量均符合规定的技术要求。
表5施工过程中材料质量检查的项目与频度
材料
检查项目
检查频度
试验规程规定的平行试验次数或一次试验的试样数
高速公路、一级公路
其他等级公路
粗集料
外观（石料品种、含泥量等）
针片状颗粒含量
颗粒组成（筛分）
压碎值
磨光值
洛杉矶磨耗值
含水量
随时
随时
随时
必要时
必要时
必要时
必要时
随时
随时
必要时
必要时
必要时
必要时
必要时
－
2～3
2
2
4
2
2
细集料
颗粒组成（筛分）
砂当量
含水量
松方单位重
随时
必要时
必要时
必要时
必要时
必要时
必要时
必要时
2
2
2
2
矿粉
外观
<0.075mm含量
含水量
随时
必要时
必要时
随时
必要时
必要时
－
2
2
石油沥青
针入度
软化点
延度
含蜡量
每2～3天1次
每2～3天1次
每2～3天1次
必要时
每周l次
每周l次
每周l次
必要时
3
2
3
2～3
2、沥青混合料的质量检查
大粒径大粒径沥青混合料生产过程中，均按下列步骤对沥青混合料进行质量控制，并按表6规定的项目和频度检查沥青混合料产品的质量。
表6沥青混合料的频度和质量要求
项目
检查频度及单点检验评价方法
质量要求或允许偏差
试验方法
高速公路、一级公路
其他等级公路
混合料外观
随时
观察集料粗细、均匀性、离析、油石比、色泽、冒烟、有无花白料、油团等各种现象
目测
拌和
温度
沥青、集料的加热温度
逐盘检测评定
符合本总结规定
传感器自动检测、显示并打印
混合料出厂温度
逐车检测评定
符合本总结规定
传感器自动检测、显示并打印，出厂时逐车按T0981人工检测
逐盘测量记录，每天取平均值评定
符合本总结规定
传感器自动检测、显示并打印
矿料
级配
（筛孔）
0.075mm
逐盘在线检测
±2％
－
计算机采集数据计算
£2.36mm
±5％
－
³4.75mm
±6％
0.075mm
逐盘检查，每天汇总l次取平均值评定
±1％
－
《公路沥青路面施工技术规范》附录G总量检验
£2.36mm
±2％
－
³4.75mm
±2％
－
0.075mm
每台拌和机每天l～2次，以2个试样的平均值评定
±2％
±2％
T0725抽提筛分与标准级配比较的差
£2.36mm
±5％
±6％
³4.75mm
±6％（
±7％
沥青用量（油石比）
逐盘在线监测
±0.3％
－
计算机采集数据计算
逐盘检查，每天汇总l次取平均值评定
±0.1％
－
《公路沥青路面施工技术规范》附录F总量检验
每台拌和机每天l～2次，以2个试样的平均值评定
±0.3％
±0.4％
抽提T0722、T0721
马歇尔试验：
空隙率、稳定度、流值
每台拌和机每天l～2次，以4～6个试件的平均值评定
符合设计要求
T0702、T0709
3、沥青层的质量管理与检查
大粒径大粒径沥青混合料在碾压过程中随时对施工质量进行检查，质量检查的内容、频度、允许偏差均符合表7的规定。
表7大粒径沥青混合料路面施工过程中工程质量的控制标淮
项目
检查频度及
单点检验评价方法
质量要求或允许偏差
试验方法
高速公路、一级公路
其他等级公路
外观
随时
表面平整密实，不得有明显轮迹、裂缝、推挤、油盯、油包等缺陷，且无明显离析
目测
接缝
随时
紧密平整、顺直、无跳车，
目测
逐条缝检测评定
3mm
5mm
T0931
施工
温度
摊铺温度
逐车检测评定
符合本总结规定
T0981
碾压温度
随时
符合本总结规定
插入式温度计实测
厚度
总厚度
每2000m2一点单点评定
设计值的-5％
设计值的-8％
T0912
上面层
每2000m2一点单点评定
设计值的-10％
设计值的-10％
压实度②
每2000m2检查1组逐个试件评定并计算平均值
实验室标准密度的97％
最大理论密度的93％
试验段密度的99％
T0924、T0922
平整度（最大间隙）
上面层
随时，接缝处单杆评定
3mm
5mm
T0931
平整度（标准差）
上面层
连续测定
1.2mm
2.5mm
T0932
宽度
有侧石
检测每个断面
±20mm
±20mm
T0911
无侧石
检测每个断面
不小于设计宽度
不小于设计宽度
纵断面高程
检测每个断面
±l0mm
±15mm
T0911
横坡度
检测每个断面
±0.3％
±0.5％
T0911
4.5.2检测结果
表八 密度及马歇尔稳定度试验
样品编号
检测项目
计量单位
检测结果
单项判定
LQ20091200646-01
沥青含量
%
4.4
合格
平均油石比
%
4.6
合格
试件密度
g/cm3
2.401
／
试件厚度
mm
63.3
合格
空隙率
%
4.6
合格
沥青用量
%
4.4
合格
沥青体积百分率
%
10.3
／
沥青饱和度
%
69.0
合格
矿料间隙率
%
14.9
合格
稳定度
KN
9.94
合格
流值
mm
2.2
合格
马歇尔模数
KN/mm
4.63
／
表九 沥青混合料矿料级配
样品编号
检测项目
技术要求
检测结果
单项判定
LQ20091200646-02
质量通过百分率
筛孔 尺寸（mm）
19
100~100
100.0
合格
16
100~90
90.2
合格
13.2
92~76
77.4
合格
9.5
80~60
62.7
合格
4.75
62~34
43.2
合格
2.36
48~20
29.4
合格
1.18
36~13
19.7
合格
0.6
26~9
14.8
合格
0.3
18~7
11.1
合格
0.15
14~5
6.2
合格
0.075
8~4
4.2
合格
压实度检测结果为97.3%，符合规范要求。
与原方法相比，推广应用的程度
通过本课题的研究，推荐配合比由于沥青用量比普通沥青混凝土稍有降低，在拌和、摊铺等方面成本没有明显增加，因此，施工成本比普通沥青混凝土略有降低。
与SMA及多碎石沥青混凝土施工成本相比则有较大的优势。
1、与SMA比较
与普通沥青砼相比，SMA增加了粗骨料、矿粉和沥青用量，减少了细集料的用量，另外增加了纤维稳定剂的使用。
同时，由于使用了纤维稳定剂，为了保证混合料拌和均匀，集料的加热温度提高了10℃-20℃，拌和时间增加了5-15s。
因此SMA的成本比普通沥青砼高。
SMA沥青混合料与普通沥青混合料主要成本对比（m3）
序号
项目
单位
SMA
普通沥青混合料
配合比一
配合比二
配合比三
1
人工
元
4.6
9.6
4.6
4.6
2
石油沥青
元
516.8
395.3
373.5
367.5
3
碎石
元
39.3
32.7
38.2
33.9
4
石屑
元
14.1
27.0
20.9
25.7
5
矿粉
元
25.5
12.4
11.1
8.2
6
柴油
元
81.2
65.0
52.5
63.2
7
重油
元
70.1
59.5
57.6
58.3
8
皮轮
元
0
1.9
1.8
1.8
9
钢轮
元
5.9
2.9
2.6
2.6
10
摊铺机
元
9.9
9.6
8.5
8.5
11
国产纤维
元
47.2
/
/
/
合计
元
822.3
618.0
587.5
580.7
注：
①.表中成本为拌和与摊铺的主要直接成本。
②．材料单价参照2009年11月材料单价。
2、与多碎石沥青混凝土比较
多碎石砼石用量大，具有抗车辙能力强、表面抗滑性能好、在保证压实度的情况下空隙率在3.5%-4.2%之间，沥青用量较普通沥青砼稍有增加，SAC-16沥青砼油石比在4.6%左右，施工成本与普通沥青砼基本接近。
但由于对空隙率的要求较高，施工过程中一旦产生局部离析或压实度不足，就造成局部空隙率偏大，易造成早期水损坏，养护费用将有所增加。
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