關(guān)鍵詞：橋面鋪裝 | 高黏瀝青 | 瀝青混合料 | 路用性能

近幾十年來，隨著公路橋梁建設(shè)迅速發(fā)展，我國建設(shè)大量的大跨徑橋梁。對于橋梁建設(shè)，在橋面鋪裝材料的開發(fā)應(yīng)用尚未給予足夠重視。目前國內(nèi)針對大型鋼橋開發(fā)的高黏瀝青技術(shù)應(yīng)用效果較好 [1, 2]。

國內(nèi)對高黏瀝青的應(yīng)用相對較晚，早期的一些工程中主要采用TPS改性劑[3, 4]。在近幾年，國內(nèi)學(xué)者投入大量的精力進(jìn)行高黏瀝青開發(fā)工作[5]。由于其優(yōu)異的路用性能，國內(nèi)在一些大型橋面鋪裝中逐漸采用高黏瀝青技術(shù)[6, 7]。與普通改性瀝青相比，高黏瀝青具有更高的黏韌性，用于黏結(jié)層時效果顯著[8, 9]；由于高黏瀝青黏度高，用以制備的瀝青混合料在施工性能和綜合性能等方面都具有優(yōu)勢[10]。

本文旨在研究自主開發(fā)的新型高黏瀝青的性能，設(shè)計適合大型鋼橋橋面鋪裝的SMA-10混合料，并對其綜合路用性能及實際應(yīng)用進(jìn)行研究。

高黏瀝青的制備

原材料

本試驗使用的基質(zhì)瀝青為齊魯70#A級道路石油瀝青，其基本技術(shù)指標(biāo)試驗結(jié)果如表1所示。高黏改性劑為實驗室自主研發(fā)高黏改性劑，在185℃溫度下，只通過攪拌就可以溶化，不需要進(jìn)行剪切。與市面常見高黏改性劑相比，具有高溫易溶化、分散更均勻的特點(diǎn)，瀝青改性效果更好。穩(wěn)定劑采用實驗室常用的硫磺穩(wěn)定劑，可以促進(jìn)改性劑與瀝青之間更好融合，減少高黏瀝青離析并提升改性瀝青的部分性能。

改性瀝青制備工藝

將基質(zhì)瀝青先在烘箱加熱，然后在電熱套中加熱至185℃，保持溫度不變，加入高黏改性劑，在攪拌機(jī)中均勻攪拌50min，高黏改性劑完全溶化后加入穩(wěn)定劑，185℃恒溫發(fā)育2.5h，即制得高黏瀝青。

高黏瀝青的性能試驗

基本性能試驗

基本物理性能試驗

根據(jù)中國JTG E20-2011試驗規(guī)程對實驗室自主研制的高黏瀝青進(jìn)行各種瀝青試驗，以評估其物理力學(xué)性能。其技術(shù)指標(biāo)見表2。由表2看出，與SBS改性瀝青相比，高黏瀝青的針入度較小，表明高黏瀝青高溫性能越好；5℃下高黏瀝青的延度值較大，說明其抗拉性能更好，抵抗低溫開裂的能力更強(qiáng)。此高黏瀝青的離析軟化點(diǎn)差為1.2℃，離析較小，說明穩(wěn)定劑的加入確實提高了高黏瀝青的儲存穩(wěn)定性，滿足高黏瀝青施工運(yùn)輸和儲存的要求。高黏瀝青的60℃動力黏度高達(dá)191300Pa·s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于SBS改性瀝青。在高黏瀝青的60℃動力黏度很高的情況下，175℃布氏黏度在0.5Pa·s左右，滿足施工和易性要求，保證了瀝青的施工質(zhì)量。

流變性能試驗

溫度掃描試驗

通過動態(tài)剪切流變儀（DSR）對高黏瀝青和SBS改性瀝青進(jìn)行溫度掃描試驗。動態(tài)剪切流變儀（DSR）采用10rad/s的加載速率，測得高黏瀝青滿足PG-82的要求，測試結(jié)果見表 3。

彎曲梁流變試驗

采用彎曲梁流變儀(BBR)來測量很低溫度下瀝青的蠕變性質(zhì)，不同瀝青 BBR 試驗結(jié)果如表4所示。

由表4可以得出，相同溫度下，高黏瀝青的S值要小于SBS改性瀝青，m值大于SBS改性瀝青，說明相比SBS改性瀝青，高黏瀝青消解自身溫度應(yīng)力的能力更強(qiáng)，低溫性能更優(yōu)。該高黏瀝青蠕變勁度滿足-28℃的要求，達(dá)到了PG分級中PG-28的要求。

瀝青混合料路用性能研究

高溫穩(wěn)定性能

本研究采用60℃車轍試驗對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能進(jìn)行評價，試驗結(jié)果如圖1所示

對比車轍試驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，高黏瀝青混合料的車轍深度較低，動穩(wěn)定度值更高。表明高黏瀝青混合料具有較好的高溫穩(wěn)定性。

低溫抗裂性能

本文采用低溫小梁彎曲試驗進(jìn)行研究，試驗結(jié)果如圖2所示

由圖2可知高黏瀝青混合料的抗彎拉強(qiáng)度比SBS改性瀝青混合料高16.5%，彎曲應(yīng)變比SBS 改性瀝青混合料大51.4%。高黏瀝青混合料表現(xiàn)出更好的抗低溫開裂能力。

水穩(wěn)定性能

研究采用凍融劈裂試驗TSR值評價瀝青混合料的水穩(wěn)定性。TSR值越高，抗水損害能力越強(qiáng)。表5所示的高黏瀝青混合料的TSR值比SBS改性瀝青混合料的TSR值高約11%。91.57% 的數(shù)值表明，即使在凍融循環(huán)過程中，高黏瀝青混合料試件只是出現(xiàn)了很小的水損害。

工程應(yīng)用

本研究開發(fā)的高黏瀝青于2021年，在東營勝利黃河大橋橋面鋪裝改造工程中得到應(yīng)用。根據(jù)國內(nèi)外鋼橋面鋪裝的工程經(jīng)驗和新的科研成果，修補(bǔ)方案為上層100px 厚高黏SMA-10+下層137.5px 厚chao高性能混凝土（UHPC）。

現(xiàn)場觀測結(jié)果顯示高黏瀝青混合料SMA-10由于粗集料與細(xì)集料比例合理，相應(yīng)的表面構(gòu)造深度滿足要求；高黏瀝青混合料SMA-10的空隙率、滲水系數(shù)、摩擦性能均能夠滿足鋼橋面鋪裝的要求，使得面層具有良好抗滑性和耐磨性能?，F(xiàn)場鋪裝效果較好，證明高黏瀝青作為鋼橋橋面鋪裝材料的適用性。

結(jié)論

本文介紹一種用于鋼橋面鋪裝的高黏瀝青和高黏瀝青混合料。在實驗室對自主研發(fā)的高黏瀝青進(jìn)行性能試驗評價，并在實際橋面鋪裝改造工程中進(jìn)行應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，得出以下結(jié)論：

(1) 自主研發(fā)的高黏瀝青只需通過攪拌可以制得，不需要進(jìn)行剪切，并且有很好的高低溫性能，儲存穩(wěn)定性良好。

(2) 混合料試驗表明，高黏瀝青混合料具有良好的路用性能。高黏瀝青混合料的60℃動穩(wěn)定度、彎曲應(yīng)變、TSR分別高于SBS改性瀝青混合料39.5%、51.4%、11%。

(3) 實際工程應(yīng)用良好證明高黏瀝青作為鋼橋面鋪裝材料的實用性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 莫恩華，研究大跨徑橋梁鋼橋面的鋪裝設(shè)計 [J]. 公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）, 2019, 11): 127-128, 152.

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[8] 李立寒、耿韓、孫艷娜，高黏度瀝青黏度的評價方法與評價指標(biāo) [J]. 建筑材料學(xué)報, 2010, 13(03): 352-356.

[9] Hu X,Li S, Yao H, et al. Gradation Design and Performance Evaluation of High Viscosity Asphalt Mixtures[J]. Advances in Civil Engineering, 2020, 2020.

[10] 張銳、黃曉明、侯曙光，新型瀝青添加劑TPS 的性能 [J]. 交通運(yùn)輸工程學(xué)報, 2006, 04): 36-40

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Matest-Pavetest的BBR是一種熱電型低溫瀝青彎曲梁流變儀，用于測試瀝青膠結(jié)料在室溫到-40℃的彎曲蠕變試驗。荷載由微型伺服控制作動器施加，可施加+25N的負(fù)載，加載頻率可以從靜態(tài)到動態(tài)25Hz，無需配置空壓機(jī)供應(yīng)壓縮空氣。瀝青彎曲梁流變儀通過伺服控制，不需要頻繁校準(zhǔn)以及重復(fù)調(diào)節(jié)空氣軸承的壓力。只需輸入所需的荷載數(shù)值，伺服控制的作動器就會以難以置信的精度施加并保持所設(shè)定的荷載。使用安裝在機(jī)器正面的溫度控制器可以非常準(zhǔn)確地控制溫度。用戶可以使用控制器或通過軟件設(shè)置浴溫。瀝青彎曲梁流變儀系統(tǒng)的核心是Matest-Pavetest的控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（CDAS2）和（TestLab）軟件。

常規(guī)應(yīng)用

? 瀝青膠結(jié)料的彎曲蠕變試驗

? 受荷載作用下的裂縫密封低溫特性

? 滿足ASTM D6648、 AASHTO T313和SHRP瀝青試驗規(guī)范的瀝青膠結(jié)料低溫?fù)锨渥儨y試

產(chǎn)品特點(diǎn)

▍瀝青彎曲梁流變儀通過伺服控制的設(shè)計不需要經(jīng)常進(jìn)行標(biāo)定和反復(fù)調(diào)整空氣軸承的壓力

▍加載頻率從靜態(tài)到動態(tài) 25Hz

▍不需要配套空壓機(jī)提供壓縮空氣

▍采用外置式固態(tài) Peltier 帕爾貼系統(tǒng)直接熱電制冷 （無氟）

▍設(shè)計了單獨(dú)的空氣 - 水熱交換器

▍集成的單獨(dú)式浴槽，使用乙醇作為浴槽介質(zhì)進(jìn)行冷卻

▍通過軟件控制設(shè)定和監(jiān)測水浴溫度

▍全自動荷載閉環(huán)控制，無需每次開機(jī)手動調(diào)整滿點(diǎn)/零點(diǎn)等旋鈕

技術(shù)優(yōu)勢

采用Pavetest CDAS2高性能控制器

▍內(nèi)置緊湊型數(shù)據(jù)

▍控制器通道數(shù)：8通道；控制器軸數(shù)：2軸

▍采樣頻率：192kHz

▍具有高可達(dá)64倍的超采樣能力

▍20位的數(shù)字式分辨率

強(qiáng)大的測試軟件

▍具備中英文軟件，且用戶可進(jìn)行中文字庫定義和修改

▍用戶界面友好，具有導(dǎo)向功能，幫著普通操作者方便 試驗設(shè)置和入門操作。具有“菜單式”引導(dǎo)編程設(shè)計， 反饋式提示可以引導(dǎo)操作人員按部就班的進(jìn)行試驗程 序設(shè)計

▍可以復(fù)制、修改生成用戶自定義的測試模板， 所有試驗標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和計算的算法公式均向用戶公開，用戶可自行改動、編寫各參數(shù)和公式，任意編程和自定義試驗方法滿足用戶的特殊試驗需要

▍具有模擬仿真功能，在操作者編程之后可預(yù)演試驗過程，而不需要真實試樣，確保操作者所編寫的試驗程序不會破壞有效試樣和損壞設(shè)備

▍可以編程控制：可以控制荷載的大小，持續(xù)時間，恢復(fù)時間，試件尺寸

熱電溫控系統(tǒng)

采用熱電溫控系統(tǒng)，降溫速度更快、精度更高，系統(tǒng)更加可靠且更環(huán)保。

磁懸浮軸承

采用新一代磁懸浮軸承，更穩(wěn)定可靠，精度更高、壽命更長。

擴(kuò)展功能

?可提供 BBR 升級包（磁性軸承系統(tǒng)、中文軟件系統(tǒng)、 控制器），可升級其它品牌瀝青彎曲梁流變儀BBR設(shè)備，升級品牌包 括 Cannon、ATS 等。

?控制器和軟件可與 DTS 系統(tǒng)兼容，達(dá)到實驗室多 設(shè)備軟件和系統(tǒng)兼容、數(shù)據(jù)管理統(tǒng)一的效果； 可升級其它品牌 UTM 系統(tǒng)，升級品牌包括 MTS、 Instron、Controls、IPC、Cooper 等。

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