论文部分内容阅读
灌入式复合路面是指在基体沥青混合料（空隙率20%～28%）路面中，灌注以水泥为主要成分的特殊浆剂而形成的路面。目前，国内对灌入式复合路面的研究处于起步阶段，没有普遍认可的配合比设计、路用性能评价指标等，本文以336省道海门段交叉口抗车辙处理为工程依托，参考日本灌入式复合路面混合料相关研究成果并结合我国开级配抗滑表层（OGFC）设计方法，对灌入式复合路面混合料GRAC-20的配合比设计、路用性能进行了研究，成功应用于交叉口路面下面层，并与同一时间铺筑采用添加抗车辙剂AC-20的交叉口进行了跟踪对比，取得较好的效果。
1、原材料性能检验
GRAC-20所用SBS改性沥青、石灰岩、矿粉、P.O42.5普通硅酸盐水泥及砂的检验结果见表1、表2、表3、表4、表5、表6。
2、配合比设计
2.1基体沥青混合料级配设计
室内按照表3的筛分结果，确定GRAC-20的粗、中、细三种级配A、B、C，按油石比3.2%制作马歇尔试件，测定空隙率和马歇尔稳定度，以确定级配，测试结果见表7、表8。
试验表明，级配B、C满足要求，根据经验选择级配B为设计级配。
2.2油石比确定
按比例称取矿料配制级配B，采用油石比3.2%、3.2%±0.3%，以马歇尔击实（正反50次）成型试件，试验结果见表9。
通过试验表明，GRAC-20最佳油石比为3.2%。
2.3基体沥青混合料验证
为了验证基体沥青混合料性能，需要对基体沥青混合料进行析漏和飞散试验，试验结果见表10、表11。
2.4水泥砂浆设计
通过试配砂浆，最终确定砂浆比例，水泥：砂：矿粉：水=1：0.3：0.35：1，各项性能指标见表12。
2.5灌入式复合路面混合料性能验证
灌入式复合路面混合料试件按下列步骤成型，试验结果见表13、表14。
（1）基体沥青成型按照《公路工程沥青和沥青混合料试验规程》相关试验要求进行成型试件，成型前需对试模进行称重。
（2）基体沥青成型后，静置至试件完全冷却后，采用体积法测试基体沥青空隙率，满足相关要求后，将试件连同试模一起准备进行灌浆试验。
（3）根据灌入材料设计结果，按比例拌制灌入材料。
（4）将试件连同试模置于振动台上，将灌入材料按照先中间后周边的原则倒入试件上，倒入的灌入材料高度与试模边齐平为止，开启振动台30s进行振动灌浆，振动后重新倒入灌入材料重复振动灌浆过程，直至灌入材料在无明显高度变化为止。将试件表面多余的灌入材料清洗后，称量试件灌入前后质量变化，计算出试件的灌浆饱满度，灌浆饱满度不合格的试件作废处理。
（5）满足相关要求的试件需在标准养护条件下（温度20±1℃，湿度90%）养护7天方可进行相关性能试验。
2.6设计结果
3、路用性能
采用GRAC-20与AC-20进行对比研究，主要从沥青混合料高温性能、低温性能、水稳定性能、抗剪性能、疲劳性能进行分析，结果见表16、表17、表18、表19、表20、表21。
（1）灌入式复合路面混合料残留稳定度试验数据明显高于SBS改性沥青混合料，冻融劈裂试验数据低于SBS改性沥青混合料，但结果能满足相关要求，表明灌入式复合路面具有良好的抗水损害性能。（2）车辙试验结果表明：灌入式复合路面混合料高温稳定性明显高于SBS改性沥青混合料。由于灌入材料的加入，改变了原沥青混合料的在高温状态下易发生变形的性质，大幅度的提高了混合料的高温性能。（3）低温弯曲试验结果表明：灌入式复合路面混合料低温抗裂性能不如SBS改性沥青混合料，但其破坏弯拉应变仍然满足规范要求。（4）剪切试验结果表明：灌入式复合路面混合料的抗剪能力明显高于SBS改性沥青混合料，具有更高的抗变形能力。另外相比20℃试验结果，SBS改性沥青混合料60℃抗剪切能力出现明显的下降，而灌入式复合路面混合料在60℃抗剪切性能与20℃抗剪切性能基本相当，表明在高温状态下，灌入式复合路面混合料仍然具有极佳的抗剪切性能及更好的抗车辙能力。（5）疲劳试验结果表明：灌入式复合路面混合料疲劳性能低于SBS改性沥青混合料，这是由于混合料中加入了刚性的灌入材料，灌入式复合路面混合料强度增加，也一定降低了混合料的抗疲劳性能。
4、试验路
2012年10月，试验路选择336省道海门段车辙较严重的鸥江中路路口、陈涛路口进行铺筑，鸥江中路路口采用4cmAC-13+6cmGRAC-20，陈涛路路口采用4cmAC-13+6cm添加抗车辙剂AC-20，并于2013年11月、2014年7月对两个路口进行了跟踪观测。现场调查发现：鸥江中路路口整体情况良好，无车辙；陈涛路路口出现了较为明显的车辙，车辙最深处达3.5cm。FWD弯沉检测显示：陈涛路路口弯沉值明显大于鸥江中路路口，表明灌入式复合路面比添加抗车辙剂路面有更好的抗变形能力。
表22 路面弯沉代表值结果汇总表
5、结论
（1）灌入式复合路面比添加抗车辙剂的SBS改性沥青路面有更好的承载力、抗车辙能力，应用前景良好。（2）可考虑在不同地区、不同等级道路铺筑试验路段，为扩大应用范围打下基础。（3）试验路观测时间较短，仅为两年，有必要继续跟踪观测，以对其长期性能进行更多的研究。
（作者单位：江苏省交通规划设计院股份有限公司）
1、原材料性能检验
GRAC-20所用SBS改性沥青、石灰岩、矿粉、P.O42.5普通硅酸盐水泥及砂的检验结果见表1、表2、表3、表4、表5、表6。
2、配合比设计
2.1基体沥青混合料级配设计
室内按照表3的筛分结果，确定GRAC-20的粗、中、细三种级配A、B、C，按油石比3.2%制作马歇尔试件，测定空隙率和马歇尔稳定度，以确定级配，测试结果见表7、表8。
试验表明，级配B、C满足要求，根据经验选择级配B为设计级配。
2.2油石比确定
按比例称取矿料配制级配B，采用油石比3.2%、3.2%±0.3%，以马歇尔击实（正反50次）成型试件，试验结果见表9。
通过试验表明，GRAC-20最佳油石比为3.2%。
2.3基体沥青混合料验证
为了验证基体沥青混合料性能，需要对基体沥青混合料进行析漏和飞散试验，试验结果见表10、表11。
2.4水泥砂浆设计
通过试配砂浆，最终确定砂浆比例，水泥：砂：矿粉：水=1：0.3：0.35：1，各项性能指标见表12。
2.5灌入式复合路面混合料性能验证
灌入式复合路面混合料试件按下列步骤成型，试验结果见表13、表14。
（1）基体沥青成型按照《公路工程沥青和沥青混合料试验规程》相关试验要求进行成型试件，成型前需对试模进行称重。
（2）基体沥青成型后，静置至试件完全冷却后，采用体积法测试基体沥青空隙率，满足相关要求后，将试件连同试模一起准备进行灌浆试验。
（3）根据灌入材料设计结果，按比例拌制灌入材料。
（4）将试件连同试模置于振动台上，将灌入材料按照先中间后周边的原则倒入试件上，倒入的灌入材料高度与试模边齐平为止，开启振动台30s进行振动灌浆，振动后重新倒入灌入材料重复振动灌浆过程，直至灌入材料在无明显高度变化为止。将试件表面多余的灌入材料清洗后，称量试件灌入前后质量变化，计算出试件的灌浆饱满度，灌浆饱满度不合格的试件作废处理。
（5）满足相关要求的试件需在标准养护条件下（温度20±1℃，湿度90%）养护7天方可进行相关性能试验。
2.6设计结果
3、路用性能
采用GRAC-20与AC-20进行对比研究，主要从沥青混合料高温性能、低温性能、水稳定性能、抗剪性能、疲劳性能进行分析，结果见表16、表17、表18、表19、表20、表21。
（1）灌入式复合路面混合料残留稳定度试验数据明显高于SBS改性沥青混合料，冻融劈裂试验数据低于SBS改性沥青混合料，但结果能满足相关要求，表明灌入式复合路面具有良好的抗水损害性能。（2）车辙试验结果表明：灌入式复合路面混合料高温稳定性明显高于SBS改性沥青混合料。由于灌入材料的加入，改变了原沥青混合料的在高温状态下易发生变形的性质，大幅度的提高了混合料的高温性能。（3）低温弯曲试验结果表明：灌入式复合路面混合料低温抗裂性能不如SBS改性沥青混合料，但其破坏弯拉应变仍然满足规范要求。（4）剪切试验结果表明：灌入式复合路面混合料的抗剪能力明显高于SBS改性沥青混合料，具有更高的抗变形能力。另外相比20℃试验结果，SBS改性沥青混合料60℃抗剪切能力出现明显的下降，而灌入式复合路面混合料在60℃抗剪切性能与20℃抗剪切性能基本相当，表明在高温状态下，灌入式复合路面混合料仍然具有极佳的抗剪切性能及更好的抗车辙能力。（5）疲劳试验结果表明：灌入式复合路面混合料疲劳性能低于SBS改性沥青混合料，这是由于混合料中加入了刚性的灌入材料，灌入式复合路面混合料强度增加，也一定降低了混合料的抗疲劳性能。
4、试验路
2012年10月，试验路选择336省道海门段车辙较严重的鸥江中路路口、陈涛路口进行铺筑，鸥江中路路口采用4cmAC-13+6cmGRAC-20，陈涛路路口采用4cmAC-13+6cm添加抗车辙剂AC-20，并于2013年11月、2014年7月对两个路口进行了跟踪观测。现场调查发现：鸥江中路路口整体情况良好，无车辙；陈涛路路口出现了较为明显的车辙，车辙最深处达3.5cm。FWD弯沉检测显示：陈涛路路口弯沉值明显大于鸥江中路路口，表明灌入式复合路面比添加抗车辙剂路面有更好的抗变形能力。
表22 路面弯沉代表值结果汇总表
5、结论
（1）灌入式复合路面比添加抗车辙剂的SBS改性沥青路面有更好的承载力、抗车辙能力，应用前景良好。（2）可考虑在不同地区、不同等级道路铺筑试验路段，为扩大应用范围打下基础。（3）试验路观测时间较短，仅为两年，有必要继续跟踪观测，以对其长期性能进行更多的研究。
（作者单位：江苏省交通规划设计院股份有限公司）