发布时间：2022-11-02 | 次浏览

      2022年第9期出刊的《公路》杂志上发表了由陕西华山路桥集团有限公司王陕郡、陈世轩、王保成、任杰和长安大学材料科学与工程学院张钊、谢希望等共同署名的论文《市政道路ＨＭＢ沥青混合料路用性能对比研究》。研究从室内试验和实体应用工程（西安市奥体中心北侧柳新路工程）两方面展开，对比研究了 ＨＭＢ 高模量天然沥青（ＢＢＭＥ－１３）、ＳＢＳ改性沥青混合料（ＳＢＳＡＣ－１３）、橡胶沥青混合料（ＡＲＡＣ－１３）与７０ 号基质沥青混合料（ＢＡＣ－１３）路用性能及ＨＭＢ高模量天然沥青（ＢＢＭＥ－１３）试验段摆值、构造深度、渗水系数、路面抗渗性能、抗滑性等技术指标。结合室内试验和实体工程，采用ＢＩＳＡＲ 进行计算分析，结果表明ＢＢＭＥ－１３ 路面的使用寿命比 ＳＢＳＡＣ－１３、ＡＲＡＣ－１３、ＢＡＣ－１３分别高５２．３８％ 、１２３．７５％ 和２７１．２％ 。该论文的研究结果再次验证了HMB优异的综合路用性能，可有效提升路面使用寿命。

      下面将摘录该论文路用性能、工程应用及结论部分，全文请参阅《公路》2022第九期。（文章编号：０４５１－０７１２（２０２２）０９－００７０－０６ 中图分类号：ＴＵ５３５：Ｕ４１６．２１７ 文献标识码：Ａ）

市政道路 ＨＭＢ 沥青混合料路用性能对比研究

王陕郡１，张 钊２，陈世轩１，王保成１，

任 杰１，谢希望２

（１．陕西华山路桥集团有限公司；

２．长安大学材料科学与工程学院 ）

      为提高路面抗车辙能力，保证行车安全和舒适性，我国引入了法国提出的高模量沥青混凝土（ｈｉｇｈ ｍｏｄｕｌｕｓａｓｐｈａｌｔｃｏｎｃｒｅｔｅ，ＨＭＡＣ）技术［１］，并要求在１５℃、１０ Ｈｚ的条件下 ＨＭＡＣ 的动态模量大于 １４ＧＰａ，以增强其高温抗车辙能力。ＨＭＡＣ 制备方法分两类：（１）将高模量剂外掺至沥青混合料中制备 ＨＭＡＣ；（２）以低标号硬质沥青或天然沥青作为改性剂，与基质沥青共混制备高模量沥青。与前者相比，后一种方法制备的高模量沥青具有更好的抗低温开裂和耐疲劳性能，因此研究与应用较多。

      某公司通过研磨、过滤等处理手段得到天然沥青母液，通过石油沥青、聚合物改性剂、交联剂、偶联剂等复合改性开发出高模量沥青胶结料（ｈｉｇｈ ｍｏｄｕｌｕｓａｓｐｈａｌｔｂｉｎｄｅｒ，ＨＭＢ）。在１６３℃条件下，ＨＭＢ 存储７ｄ后的软化点差值为１．６℃，具有十分优异的长期高温存储稳定性。为提高西安市奥体中心周边市政道路服务质量，本文结合奥体中心北侧柳新路工程，开 展室内试验，对比研究 ＨＭＢ 高模量沥青与 ＳＢＳ 改性沥青、橡胶沥青和７０ 号沥青混合料路用性能，并将 ＨＭＢ 作为路面上面层材料应用于柳新路工程。然后，通过有限元程序ＢＩＳＡＲ 分析 ＨＭＢ 沥青混合料的性能效益。研究成果对 ＨＭＢ 沥青混合料的应用和推广具有一定的参考价值。

……

2 路用性能

２．１ 高温稳定性

      不同类型混合料车辙试验结果如图１所示。由图１分析可得，ＢＢＭＥ－１３ 的动稳定度比 ＳＢＳＡＣ－ １３、ＡＲＡＣ－１３、ＢＡＣ－１３ 分 别 高 １ ９６５、２ ７０５、 ４６９３次／ｍｍ；４５ ｍｉｎ 变形量最低，为１．２５ ｍｍ，比 ＳＢＳＡＣ－１３、ＡＲＡＣ－１３、ＢＡＣ 分别低４６．６％、６２．２％、 ７８．１％；６０ｍｉｎ 变形量也是最低值，为２．１３ ｍｍ，比 ＳＢＳＡＣ－１３、ＡＲＡＣ－１３、ＢＡＣ 分别低 ３７．７％、５１％、 ６８．７％。这是由于天然沥青经研磨、三氯乙烯处理后得到的天然沥青母液，在 ＨＭＢ 中占比大，其沥青 质、胶质含量高，因此 ＨＭＢ 的温度敏感性低，高温稳定性好，且聚合物改性剂、交联剂在吸收轻质 组分后，在沥青相中形成稳定性好、强度高的大分子网络结构，可承受更高的能量冲击，从而提高了 ＢＢＭＥ－１３的高温抗车辙性能。

２．２ 低温抗开裂性

      不同类型混合料弯曲蠕变试验结果如图２ 所示。由图 ２ 分析可得，ＢＢＭＥ－１３ 的破坏 应 变 比 ＳＢＳＡＣ－１３低１３３．７με，比 ＡＲＡＣ－１３、ＢＡＣ－１３ 分别高２９０．５７με、８４０．０６με，比规范要求高５２６．５１με。这是由于 ＨＭＢ 中的大分子空间网络结构增强了沥青的黏聚力和韧性，进而提升了混合料内部的团聚力，增强了混合料抵抗开裂变形的能力。而 ＢＢＭＥ－ １３的低温性能弱于 ＳＢＳＡＣ－１３ 的原因可能是，相较于ＳＢＳＡＣ－１３，ＨＭＢ 组分复杂且助剂较多，在低温作用下，其性能表现不如高温时优异，但仍远满足规范要求。

２．３ 水稳定性能

      不同类型混合料浸水马歇尔试验结果如图３所 示。由图３ 分析可得，ＢＢＭＥ－１３的残留稳定度比 ＳＢＳＡＣ－１３、ＡＲＡＣ－１３、ＢＡＣ－１３分别高４．１％、９．９％、 １４．２％，比 规范要求值高 １６．５％。这 主要是由于 ＨＭＢ 中天然沥青分子极性大，其吸附自由能高，可显著提高沥青与集料间的抗剥落性能。同时，ＢＢＭＥ－１３ 级配中细集料含量较多，油石比高，可有效填充粗集料间的空隙，具有较好的防水性，而对实 体工程渗水系数的检测结果也证明了这一点。

３ 工程应用

３．１ 工程概况

柳新路是西安国际港务区东西向次干路之一， 位于西安市奥体中心北侧，西起迎宾大道，东至港务 西路。西安奥体中心是第十四届全运会主会场，也 将成为西安地标建筑，预期周边道路交通量日益增长，通行保畅与路面抗车辙能力要求高。其桩号范围为 Ｋ０＋３６９．４８～ Ｋ２＋４７７．３６２，道 路 长 度 为２１０７．８８２ ｍ，道 路宽度为 ４０～５０ ｍ。项目采用ＰＣ－２ 乳化沥青透层＋３６ｃｍ 二灰稳定碎石基层＋２０ｃｍ 石灰土底基层。

３．２ 路面检测

      施工后全路段按间隔２００ ｍ 从 Ｋ０＋３７０ 至 Ｋ２＋３７０取点检测，结果如图４ 所示。每检测点在轮迹带上平行检测３处，可知该路段压实度均在９９％以上。抗滑性和渗水性检测指标如表４所示。

      ＨＭＢ 实现路面强承载、耐疲劳、防水降噪、安全舒适环保等功能性需求。为此，全路段加铺５ｃｍ 厚ＢＢＭＥ－１３上面层＋０．３ｋｇ／ｍ２ＰＣ－３乳化沥青黏层＋７ｃｍ 中粒式沥青混凝土（ＡＣ－２０）＋０．７ｋｇ／ｍ２。

由表 ４ 分 析 可 得，柳 新 路 路 面 摆 值 最 大 值 为６４，最小 值 为 ４５，均 值 为 ５５，均值比技术要求高２１．２％；构 造 深 度 最 大 值 为 ０．８１ ｍｍ，最 小 值 为０．５８ｍｍ，均 值 为 ０．６８ ｍｍ，均值比技术要求高２３％。这表明路面的抗滑性能满足规范要求。路面渗 水 系 数 的 最 大 值 为 ７１ ｍＬ／ｍｉｎ，最 小 值 为４７ｍＬ／ｍｉｎ，均值为５９ｍＬ／ｍｉｎ，均值比技术要求低２６％，表明路面抗渗性完全满足设计要求。

……

５ 结语

      本文结合西安市奥体中心周边市政道路实体工程，对比研究了 ＢＢＭＥ－１３ 与 ＳＢＳＡＣ－１３、ＡＲＡＣ－１３和ＢＡＣ－１３的路用性能和力学响应，得到如下结论。

（１）ＢＢＭＥ－１３的稳定度、动态模量比ＳＢＳＡＣ－１３、 ＡＲＡＣ－１３、ＢＡＣ－１３ 分 别 高 ３０．３５％、５０．８３％、 ５９．１４％和４０．５％、５７．２％、７１．１％，ＢＢＭＥ－１３ 的力学性能优异。

（２）ＢＢＭＥ－１３ 的动稳定度、破坏应变和残留稳定度比ＳＢＳＡＣ－１３分别高１９６５次／ｍｍ、低１３３．７με、高４．１％。比ＡＲＡＣ－１３ 分别高２ ７０５次／ｍｍ，２９０．５７με，９．９％。比ＢＡＣ－１３分别高４６９３次／ｍｍ，８４０．０６με、１４．２％，且远高于规范要求值，沥青路面路用性能满足使用要求。

（３）试验段路面抗滑性和压实度等均能满足设计要求，抗渗性能十分优异。ＢＩＳＡＲ 计算结果表明，ＢＢＭＥ－１３ 路面的使用寿命比 ＳＢＳＡＣ－１３、 ＡＲＡＣ－１３、ＢＡＣ－１３ 路面分别高５２．３８％、１２３．７５％和２７１．２％，ＨＭＢ 可作为优良的市政道路上面层材料使用。