易密实ECA-10目标配合比的确定
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摘要：薄层易密实沥青混凝土(easy compact asphalt concrete,ECA)作为道路预防性养护技术的最新手段，主要用于薄层罩面，可有效地降低施工难度，延长道路的使用寿命。本文就界阜蚌高速公路部分路段采用的易密实eca-10沥青混合料薄层罩面进行配比试验，合理确定材料的相关参数，达到了预期的效果。
关键词：ECA； 罩面试验； 配比
Abstract: As the latest means of road preventive maintenance technology, thin layer easy compact asphalt concrete mainly used for thin layer cover, which can effectively reduce construction difficulty, prolong the service life of the road. The paper based on the matching test of Jie Fu Beng highway sections of the easy dense ECA - 10 asphalt mixture thin layer cover surface. Through the experiment to determine reasonable materials related parameters, achieve the expected effect.
Keywords: ECA ；Thin layer cover； test Ratio
中图分类号：TU378.8 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一、概述
界阜蚌高速公路部分沥青路面出现了车辙等病害，严重影响了路面的使用寿命和车辆通行的舒适度；为了提高路面的使用品质、延长路面的使用寿命，需对车辙病害相对严重的路段进行处治。当前国内外主要采用微表处、铣刨重铺、就地热再生等处治方法，但这几种方法都具有明显的缺陷。而采用薄层易密实沥青混凝上(easy compact asphalt concrete,ECA)处治高速公路沥青路面车辙，不仅造价低，而且能保证抗滑、降噪及其他路用性能，同时可以很好地解决超薄罩面由于摊铺厚度薄，混合料相对降温快，路面不易压实的问题，是一种经济可靠的养护维修方法。
二、原材料检测
优质的原材料是沥青混合料具有优良使用性能的根本保证，用于车辙处治的超薄沥青混凝土胶结料高温性能要求高，必须使用不易磨光的集料。为了拓宽沥青混合料的可碾压温度，在混合料中添加适当的易密实添加剂，以降低沥青混合料的可压实温度，此外研究过程中在ECA-10混合料中掺加0.2%的聚酯纤维提高超薄罩面沥青混合料的使用性能。
2.1 沥青检测
胶结料使用环宇SBS改性沥青，胶结料的试验结果及技术指标如表1：
表1SBS改性沥青试验指标
检验项目 试验指标 技术要求 检测方法
针入度（25℃，100g，5S）(0.1mm) 56 30~60 T0604
针入度指数PI 0.12 ≥0
延度（5cm/min,5℃）(cm) 52 ≥25 T0605
软化点（环球法）（℃） 83 ≥75 T0606
运动粘度135℃ (Pa.s) 2.2 ≤3 T0625
闪点（COC）(℃) 318 ≥230 T0611
溶解度（三氯乙烯）（％） 99.84 ≥99 T0607
弹性恢复(25℃) 89 ≥75 T0662
贮存稳定性离析,48h软化点差 1.0 ≤2.5 T0661
旋转薄膜加热试验163℃，5h 质量损失（％） 0.02 -1.0~+1.0 T0609
针入度比25℃（％） 76.3 ≥65 T0604
延度（5℃）（cm） 23 ≥15 T0605
密度（15℃）（g/cm3） 1.030 ≥1.0 T0603
动力粘度60℃(Pa.s) 23703 ≥5000 T0620
SHRP性能等级 PG76-22 PG76-22 AASHTO M320-03
2.2集料检测
集料是沥青混合料的关键材料之一，其力学性能是决定混合料强度性能的最重要因素，它的颗粒形状不仅影响混合料的构架，也直接关系到混合料的抗车辙能力，沥青混合料用集料应该洁净、干燥、无风化、不含杂质，其物理和力学性质均应符合相应的道路等级的要求，粗、细集料各项指标如下：
表2集料的密度
集料编号 表观相对密度
（g/cm3） 毛体积相对密度
（g/cm3） 吸水率
（%）
8～12mm 2.967 2.842 1.477
5~8mm 2.831 2.687 1.894
机制砂 2.823 — —
表3粗集料的试验指标与技术要求
试验项目 试验指标 技术要求 试验方法
压碎值(%) 13.9 ≤26 T0316-2005
洛杉矶磨耗损失(%) 12.3 ≤28 T0317-2005
表4细集料的试验指标与技术要求
试验项目 试验指标 技术要求 试验方法
砂当量(%) 79 ≥60 T0334-1994
2.3矿粉检测
沥青混合料的填料宜采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等石料经磨细得到的矿粉，本次试验所采用的矿粉各项技术指标检验结果如下表所示：
表5矿粉的试验指标与技术要求
试验项目 试验结果 技术要求 试验方法
视密度(g/cm3) 2.697 ≥2.45 T0352-2000
含水量(%) 0.20 ≤1.0 T0332-1994
粒度范围
亲水系数 0.75 ＜1.0 T0358-2000
2.4聚酯纤维检测
研究过程中为了提高ECA-10沥青混合料的路用性能，混合料中掺加了0.2%的聚酯纤维。本试验所采用纤维为仪征化纤的BST纤维，其各项指标满足技术规范的要求。
表6聚酯纤维检测指标
试验项目 试验结果 技术要求
抗拉强度（MPa） 746 ≥550
断裂伸长率（%） 24.7 309
颜色 白色 白色
熔点（℃） 256.0 ≥230
直径（） 19.98 204
比重（g/cm3） 1.38 1.36~1.40
2.5易密实添加剂检测
本次试验所采用的车辙处治措施中沥青混合料的摊铺厚度很薄，碾压过程中温度下降很快，为了延长沥青混合料的碾压时间，在混合料中添加了易密实添加剂，其指标如表7所示。
表7易密实添加剂试验指标
检测项目 试验结果 技术要求
胺值 125 100～140
固含量（%） 9.9 ≥9.0
PH值 7.8 6.5～8.5
三、级配选择及组成
组成沥青混合料的原材料选定后，沥青混合料的技术性质在很大程度上决定于集料间的级配组成。沥青混合料由于集料的级配不同，可以形成不同的组成结构，车辙处治技术中所应用的级配最大粒径较小，用于表面层的沥青混合料除了需要有足够的稳定性外，其表面功能特性尤为重要，对于公称粒径较小的ECA-10沥青混合料而言，表面构造深度是表面功能品质考察的重点。为此，增加了级配中粗集料的含量。在已有研究的基础上，ECA-10级配的目标级配及级配组成如下表所示。
表8ECA-10 目标级配及级配组成
集料编号 8～11mm 5～8mm 机制砂 矿粉 合成级配 ECA-10目标级配
比例（%） 54 14 27 5
筛孔(mm) 原材料筛分结果(%) 中值 上限 下限
13.2 100 100 100 100 100 100 100 100
9.5 63 100 100 100 80.0 95 90 100 80
6.7 7 94 100 100 48.9 40 50 30
4.75 0 11 100 100 33.5 30 40 20
2.36 0 0.0 87.0 100 28.5 27 36 18
1.18 0.0 0.0 58.0 100 20.7 22 30 14
0.6 0.0 0.0 42.0 100 16.3 18 25 10
0.3 0.0 0.0 25.0 100 11.8 13 20 7
0.15 0.0 0.0 15.0 99.6 9.0 9 12 6
0.075 0.0 0 5 92 6.0 6 8 4
图1ECA-10级配曲线图
四、最佳油石比确定
易密实沥青混合料采用马歇尔试验方法确定最佳油石比，每组沥青混合料按照《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTJ 052-2000）的要求，估计沥青用量为中值，以0.5%间隔变化沥青用量，配置5种不同的油石比成型试件。
4.1 易密实沥青混合料室内拌制方法
易密实沥青混合料室内拌制方法如下：
（1）采用50ml烧杯或者纸杯，充分润湿后，按照比例称量添加剂；
（2）石料加热。为了更好的分散聚酯纤维，ECA-10集料加热温度为160℃；沥青加热温度为165～170℃；
（3）用拌铲将干拌后的石料拉成一斜面，露出拌锅底部；
（4）热沥青（温度与热拌同）倒入露出来的拌锅底部；
（5）搅拌桨下降，降到正好可以将烧杯/纸杯探入的位置，将添加剂倒在沥青液面上，尽量避免倒在石料上；
（6）降下搅拌桨，开始搅拌，搅拌时间约为2分钟；
（7）略微升起搅拌桨，倒入矿粉（不加热），再次搅拌（一般不多于1分钟）；
（8）出料，出料温度一般比同型号的热拌混合料低30~60℃
（9）保温。拌制好的混合料在设定在成型温度的烘箱中保温两小时，使其达到规定的成型温度。ECA-10沥青混合料的成型温度为150℃；
（10）试件成型。本研究采用马歇尔击实仪双面击实75次成型试件。
4.2 ECA-10最佳油石比确定
（1）马歇尔试验结果
ECA-10沥青混合料马歇尔试验结果分别见表9。
表9ECA-10 马歇尔试验结果
油石比
（%） 毛体积密度（g/cm3） 空隙率
（%） 矿料间隙率（%） 沥青饱和度（%） 稳定度
（kN） 流值（0.1mm）
4.5 2.422 8.6 17.8 48.7 11.6 25.5
5.0 2.448 6.9 17.4 60.1 7.8 24.3
5.5 2.499 4.2 16.0 73.5 18.0 24.2
6.0 2.488 4.0 16.8 76.5 11.1 24.9
6.5 2.527 1.7 15.9 89.3 11.2 22.6
技术标准 — 3.5～5.0 ≥15 70～85 ≥8.0 20～50
图2毛体积密度与油石比关系曲线图图3空隙率与油石比关系曲线图
图4矿料间隙率与油石比关系曲线图图5饱和度与油石比关系曲线图
图6稳定度与油石比关系曲线图图7流值与油石比关系曲线图
（2）确定最佳油石比
依据马歇尔试验结果，采用《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的方法确定ECA-10的最佳油石比。在所选择的沥青用量范围内，稳定度并没有出现峰值，为此，将目标空隙率中值4.25%对应的油石比5.5%作为OAC1，各项指标均符合技术标准的沥青范围为5.37%～6.11%，因此，OAC2＝（5.37%+6.11%）/2＝5.74%，综合考虑OAC1和OAC2，选择5.6%作为ECA-10沥青混合料的最佳油石比。
（3）旋转压实验证
旋转压实成型方法作为Superpave设计方法的研究成果，其成型方法相对于马歇尔击实方法更接近于实体工程的碾压方法，为了进一步确认最佳油石比的可靠性，本研究过程中对马歇尔试验方法确定的最佳油石比采用旋转压实方法进行了验证。旋转压实成型试件的体积参数如表10所示。
表10ECA-10 最佳油石比旋转压实验证
油石比
(%) 毛体积密度
(g/cm3) 空隙率
(%) 矿料间隙率
(%) 沥青饱和度
(%)
5.6 2.481 4.8 16.6 71.2
2.492 4.4 16.3 73.2
2.494 4.3 16.2 73.5
平均值 2.489 4.5 11.8 61.9
技术标准 — 3.5～5.0 ≥15 70～85
从表中可见，在最佳油石比条件下，ECA-10沥青混合料旋转压实成型试件的体积参数均能完全满足技术标准的要求。
五、结论
界阜蚌高速公路部分路段沥青罩面施工已经完成，ECA-10沥青混合料从原材料进场至材料试验，都经历了严格的检测过程，本次试验所获得的数据为今后类此工程设计及施工具有积极的借鉴意义。
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