抗車轍瀝青混合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程

UDC中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJCJJ***-****P備案號(hào)***-****抗車轍瀝青混合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程Technicalspecificationforapplicationofanti-ruttingasphaltmixture(征求意見(jiàn)稿)****-**-**發(fā)布****-**-**實(shí)施中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布-50-1總則1.0.1制定本規(guī)程的目的，是為了保證抗車轍瀝青混合料的施工質(zhì)量，是路面材料研究的新成果能夠更好地服務(wù)于城鎮(zhèn)道路建設(shè)。車轍是城市道路瀝青路面的主要病害形式之一，隨著城市交通量的增大、大型公共車輛的增多以及交通流渠化的不斷增強(qiáng)，使得瀝青路面在開(kāi)放交通、投入運(yùn)營(yíng)后不久就出現(xiàn)車轍、擁包和波浪等高溫病害，嚴(yán)重影響城市道路瀝青路面的使用和服務(wù)質(zhì)量，是目前城市道路工作者需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。1.0.2抗車轍瀝青混合料應(yīng)考慮道路的交通量、路面坡度、是否有信號(hào)燈或公交車?？空九_(tái)等需要低速及頻繁剎車、啟動(dòng)的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，并根據(jù)本規(guī)程指導(dǎo)施工。車轍是行車荷載重復(fù)作用下瀝青路面累計(jì)產(chǎn)生的永久性變形，多呈帶狀凹槽，一般產(chǎn)生在車輪經(jīng)常碾壓的輪跡帶上，溫度相同情況下，其大小和荷載大小以及作用時(shí)間有關(guān)。城市交通行車速度較低，信號(hào)燈路口多，都直接導(dǎo)致了車輛低速行駛或靜止這種長(zhǎng)周期荷載作用現(xiàn)象；第二，信號(hào)燈及公交車?？空九_(tái)或港灣出，車輛的頻繁剎車和啟動(dòng)，瞬間增大了車輪對(duì)路面作用處的剪應(yīng)力，是造成車轍和擁包的主要力量；第三，車輛在上坡和下坡過(guò)程中，荷載的不均勻分布和動(dòng)力作用的疊加，是坡道產(chǎn)生車轍的主要因素。本規(guī)程提及的抗車轍瀝青混合料限于連續(xù)密級(jí)配熱拌瀝青混合料。1.0.3使用抗車轍添加劑提高混合料的高溫穩(wěn)定性是目前采用最多、比較成熟的工藝，是一種能夠全面改善瀝青混合料路用性能的優(yōu)良外加劑，有著諸多的優(yōu)點(diǎn)：第一使用方便，直接在瀝青混合料拌和過(guò)程中投入拌缸，無(wú)論是人力添加還是設(shè)備添加，其質(zhì)量控制都易于掌握；第二存儲(chǔ)安全，對(duì)存儲(chǔ)條件無(wú)特殊要求，可在常溫下儲(chǔ)存；第三與瀝青材料的匹配性較好，適用于國(guó)內(nèi)外常用的各種標(biāo)號(hào)的瀝青；第四不需要特殊的設(shè)備和人員，生產(chǎn)過(guò)程中幾乎不會(huì)產(chǎn)生損耗。2術(shù)語(yǔ)和符號(hào)2.1術(shù)語(yǔ)2.1.1抗車轍添加劑是由多種高分子聚合物及助劑在特定工藝下混煉而成的接枝化合物，有效成分為聚乙烯、聚丙烯、馬來(lái)酸酐、防老劑、抗氧化劑、分散劑等。在生產(chǎn)瀝青混合料的過(guò)程中投入到礦料中，受熱融化并與礦料拌和均勻，提高瀝青混合料的模量水平，減少不可恢復(fù)變形，起到防止車轍等高溫病害的作用。2.1.2采用抗車轍瀝青混合料的目的就是為了提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，盡量減小高溫荷載下瀝青混合料的不可恢復(fù)變形或殘留變形，主要控制指標(biāo)為動(dòng)穩(wěn)定度及各溫度下的動(dòng)態(tài)模量指標(biāo)。動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)是我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范下瀝青混合料最主要的高溫穩(wěn)定性指標(biāo)，通過(guò)車轍試驗(yàn)測(cè)得，在道路行業(yè)的設(shè)計(jì)和施工單位都相當(dāng)普及，試驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單易行、操作方便。此外，瀝青混合料是一種粘彈性材料，其在力學(xué)荷載下的響應(yīng)除了與靜力作用的影響之外，還與作用時(shí)間、大小、頻率以及重復(fù)效應(yīng)等有關(guān)，具有一定的應(yīng)力依賴性?？紤]瀝青路面的實(shí)際工作狀態(tài)，使用重復(fù)荷載下的動(dòng)態(tài)模量作為瀝青路面材料的設(shè)計(jì)參數(shù)和性能指標(biāo)更加科學(xué)合理。大量的試驗(yàn)研究也表明，瀝青混合料的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果與路面實(shí)際產(chǎn)生的永久變形有著較好的相關(guān)性。抗車轍瀝青混合料在滿足動(dòng)穩(wěn)定度和動(dòng)態(tài)模量要求之上，需同時(shí)滿足瀝青混合料對(duì)低溫性能、水穩(wěn)定性和耐久性的要求，并能夠保證順利生產(chǎn)和施工。3原材料3.1一般規(guī)定3.1.2瀝青樣品的取樣按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》JTGE20規(guī)定執(zhí)行；礦料樣品的取樣按照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》JTGE42規(guī)定執(zhí)行。3.2瀝青膠結(jié)料3.2.1通過(guò)添加劑工藝得到的抗車轍瀝青混合料主要依靠抗車轍添加劑和瀝青膠結(jié)料的共同作用來(lái)提高高溫穩(wěn)定性。全國(guó)范圍內(nèi)，常用的普通道路石油瀝青包括50號(hào)、70號(hào)和90號(hào)，其中50號(hào)瀝青在夏季炎熱的南方使用較多。在《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范中》中PI指數(shù)、60℃動(dòng)力粘度和10℃延度為選擇性指標(biāo)，在本規(guī)程中考慮到上述指標(biāo)與抗車轍瀝青混合料保證低溫性能滿足使用要求的重要關(guān)系，故列為必選指標(biāo)，嚴(yán)格控制，保證抗車轍瀝青混合料的綜合技術(shù)性質(zhì)。瀝青膠結(jié)料的短期老化試驗(yàn)以TFOT為準(zhǔn)，也可以RTFOT代替。氣候分區(qū)參照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40中要求執(zhí)行。3.3粗集料3.3.2堅(jiān)固性試驗(yàn)可根據(jù)需要進(jìn)行。對(duì)S14即3~5規(guī)格的粗集料，針片狀顆粒含量可不作要求，＜0.075mm含量可放寬到3%。3.3.3在車轍瀝青混合料中瀝青與瀝青混合料粘附性不滿足要求時(shí)，可以添加消石灰等代替部分礦粉，通常添加量為礦料總質(zhì)量的2%。3.3.4粗集料的粒徑規(guī)格是除質(zhì)量技術(shù)要求外的重要指標(biāo)，本規(guī)范對(duì)于粗集料粒徑規(guī)格的要求與現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》相同，滿足規(guī)范要求的粗集料有利于進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，并保證施工質(zhì)量連續(xù)穩(wěn)定。若具體施工項(xiàng)目管理有新規(guī)定的，其規(guī)定不宜低于本規(guī)范的要求。不符合規(guī)格要求的材料不得進(jìn)場(chǎng)，不同規(guī)格的材料不得混放。3.4細(xì)集料3.4.1一般情況下，機(jī)制砂無(wú)論從潔凈程度還是級(jí)配規(guī)格上，都是比較理想的集料類型。而天然砂是在自然條件下由巖石風(fēng)化而來(lái)的細(xì)小巖石顆粒。與人工機(jī)制砂相比，天然砂原材料穩(wěn)定性差，化學(xué)成分復(fù)雜，清潔度較低，且同一細(xì)度模數(shù)下級(jí)配波動(dòng)較大，不宜較多使用，結(jié)合工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，將天然砂用量控制在20%以下，一般在10%左右。3.4.2細(xì)集料的堅(jiān)固性試驗(yàn)可根據(jù)需要決定是否進(jìn)行。3.4.4當(dāng)生產(chǎn)石屑采用噴水抑制揚(yáng)塵工藝時(shí)，應(yīng)特別注意含粉量不得超過(guò)表中要求。3.6抗車轍添加劑3.6.1熔融指數(shù)，全稱熔液流動(dòng)指數(shù)或熔體流動(dòng)指數(shù)，是指塑膠材料加工時(shí)的流動(dòng)性的數(shù)值，定義為：在規(guī)定條件下，一定時(shí)間內(nèi)擠出的熱塑性物料的量，也即熔體每10min通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)口徑毛細(xì)管的質(zhì)量，用MFR表示，單位為g/10min。該指標(biāo)可表征熱塑性塑料在熔融狀態(tài)下的粘流特性，對(duì)保證熱塑性塑料及其制品的質(zhì)量，對(duì)調(diào)整生產(chǎn)工藝，都有重要的指導(dǎo)意義。4配合比設(shè)計(jì)4.1一般規(guī)定4.1.1從瀝青混合料類型方面講，SMA混合料由于粗骨料的嵌擠作用，可以將混合料本身能夠發(fā)生的流動(dòng)變形最大限度的減小，因此表現(xiàn)出較好的高溫穩(wěn)定性，一般實(shí)驗(yàn)室內(nèi)動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)在4000次/mm~6000次/mm之間。而抗車轍瀝青混合料中，抗車轍添加劑的作用比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于骨架級(jí)配發(fā)生的作用，因此通常采用性價(jià)比較高的AC類瀝青混凝土，既保證較好的適用性，又避免像SMA類混合料那樣增加投資，可以普遍適用于各等級(jí)城鎮(zhèn)道路瀝青路面的各個(gè)層次。4.2配合比設(shè)計(jì)要求4.2.2全國(guó)范圍內(nèi)，用于筑路的砂石材料在級(jí)配狀況、棱角性方面偏差較大，因此在抗車轍瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中，級(jí)配范圍的選定沿用現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF40中相關(guān)要求，并在此范圍內(nèi)經(jīng)試驗(yàn)確定最佳級(jí)配曲線，使其符合抗車轍瀝青混合料有關(guān)技術(shù)指標(biāo)和路用性能要求。4.2.3抗車轍瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中，馬歇爾試驗(yàn)方法同熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中試驗(yàn)方法相同。室內(nèi)拌和添加劑類瀝青混合料時(shí)，將添加劑與礦料一起投入拌和鍋中，干拌一個(gè)周期（90s），結(jié)束后加入瀝青，濕拌一個(gè)周期（90s），最后加入礦粉拌和一個(gè)周期（90s），完成抗車轍瀝青混合料的室內(nèi)制備。4.2.4抗車轍瀝青混合料工藝的主要作用時(shí)通過(guò)提高瀝青混合料的高溫模量，減小重復(fù)荷載下產(chǎn)生的不可恢復(fù)變形，即所謂的車轍變形。在目前行業(yè)技術(shù)規(guī)范下，就體現(xiàn)為動(dòng)穩(wěn)定度這一關(guān)鍵指標(biāo)，也是抗車轍瀝青混合料技術(shù)要求的第一指標(biāo)。采用車轍試驗(yàn)機(jī)測(cè)定瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)在我國(guó)道路行業(yè)的設(shè)計(jì)和施工單位已經(jīng)相當(dāng)普及，試驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單易行、操作方便。山東建筑大學(xué)道路與交通工程實(shí)驗(yàn)室曾經(jīng)對(duì)國(guó)內(nèi)常用的抗車轍添加劑產(chǎn)品做過(guò)系統(tǒng)的試驗(yàn)分析，按照各自產(chǎn)品的推薦用量，測(cè)試了AC-13和AC-20在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下的動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)。圖4.2.4-1AC-13和AC-20級(jí)配曲線圖經(jīng)過(guò)對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)所測(cè)定動(dòng)穩(wěn)定度結(jié)果離散型較大，為保證本規(guī)范所提動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)的合理性，在大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)回歸的基礎(chǔ)上，選取較大保證率（95%）系數(shù)所對(duì)應(yīng)的下限值作為高模量瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)條件（60℃，0.7MPa）下的動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)，如圖4.2.4-1，中上面層取值為8000次/mm，下面層取值6000次/mm。圖4.2.4-1高模量瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)累計(jì)概率直方圖及正態(tài)分布曲線動(dòng)態(tài)模量測(cè)試采用瀝青混合料基本性能測(cè)試系統(tǒng)，條件控制精準(zhǔn)，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性及重現(xiàn)性較好，因此采用90%保證率隨對(duì)應(yīng)的下限值作為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如圖4.2.4-2~圖4.2.4-4所示。圖4.2.4-215℃/10Hz動(dòng)態(tài)模量累計(jì)概率分布直方圖及正態(tài)分布曲線圖4.2.4-345℃/10Hz動(dòng)態(tài)模量累計(jì)概率分布直方圖及正態(tài)分布曲線圖4.2.4-445℃/0.1Hz動(dòng)態(tài)模量累計(jì)概率分布直方圖及正態(tài)分布曲線由上述分布統(tǒng)計(jì)得出高模量瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量技術(shù)指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4.2.4。表4.2.4高模量瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)溫度（℃）/頻率（Hz）動(dòng)態(tài)模量（MPa）15℃/10Hz1500045℃/10Hz220045℃/0.1Hz5504.3配合比設(shè)計(jì)4.3.1抗車轍瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)，應(yīng)該遵循現(xiàn)行規(guī)范關(guān)于熱拌瀝青混合料設(shè)計(jì)的目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比以及試拌試鋪驗(yàn)證的三個(gè)階段，確定礦料級(jí)配及最佳油石比。5施工5.2施工溫度5.2.2抗車轍瀝青混合料施工溫度范圍，可在表5.2.2的基礎(chǔ)上，根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行選擇，距離較遠(yuǎn)、氣溫較低時(shí)取高限；運(yùn)距較近、氣溫較高時(shí)取低限。不可片面的為保證抗車轍瀝青混合料到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的溫度而盲目的提高拌和、出場(chǎng)溫度，造成瀝青老化，影響瀝青路面的耐久性。5.3拌和5.3.3抗車轍添加劑應(yīng)盡量采用專用機(jī)械自動(dòng)計(jì)量加入。人工加入時(shí)，應(yīng)配備足夠的人員及可靠信號(hào)指示裝置，防止漏加或少加。5.3.4抗車轍瀝青混合料的拌和必須有足夠的干拌以及濕拌時(shí)間。拌和時(shí)間太短，容易造成瀝青膠結(jié)料裹覆不均勻，或抗車轍添加劑黏團(tuán)、分散性差；拌和時(shí)間太長(zhǎng)，可能會(huì)導(dǎo)致混合料過(guò)黏，難以壓實(shí)。5.5攤鋪5.5.1抗車轍瀝青混合料規(guī)定不得在低于最低氣溫和雨天、路面潮濕情況下施工是十分重要的。抗車轍瀝青混合料攤鋪和碾壓溫度要求高于普通瀝青混合料，如在寒冷的氣候條件或雨天及潮濕環(huán)境下施工，將加快抗車轍瀝青混合料在攤鋪現(xiàn)場(chǎng)的降溫速度，嚴(yán)重影響抗車轍瀝青路面的壓實(shí)效果，開(kāi)放交通后在車輛和其他自然環(huán)境條件下導(dǎo)致不必要的早期損壞。6質(zhì)量檢驗(yàn)與驗(yàn)收6.1檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)6.1.3測(cè)平儀為全線每車道連續(xù)檢測(cè)每100m計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差σ；無(wú)測(cè)平儀時(shí)可采用3m直尺檢測(cè)。平整度、抗滑性能也可采用自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。中面層、底面層僅進(jìn)行中線偏位、平整度、寬度、橫坡的檢測(cè)。滲水系數(shù)適用于公稱最大粒徑等于或小于19mm的瀝青混合料，應(yīng)在鋪筑成型后未遭行車污染的情況下測(cè)定，且僅適用于要求密水的密級(jí)配瀝青混合料。附錄：B工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍B.0.2礦料級(jí)配曲線按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE20-2011）T0725的方法繪制（圖B.0..2），并可以參考Superpave方法中控制點(diǎn)、限制區(qū)的概念進(jìn)行輔助調(diào)整級(jí)配。以原點(diǎn)與通過(guò)集料最大粒徑100%的點(diǎn)連線作為瀝青混合料的最大密度線（見(jiàn)表B.0.2-1，計(jì)算示例見(jiàn)表B.0.2-2）。圖B.0.2礦料級(jí)配曲線示例表B.0.2-1泰勒曲線的橫坐標(biāo)di0.0750.150.30.61.182.364.759.5X=di0.450.3120.4260.5820.7951.0771.4722.0162.754di13.2161926.531.537.55363X=di0.453.1933.4823.7624.3704.7235.1095.9696.452表B.0.2-2礦料級(jí)配設(shè)計(jì)計(jì)算表示例100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.091.5100.0100.0100.0100.096.995.090.0100.063.6100.0100.0100.0100.086.985.078.092.038.3100.0100.0100.0100.077.871.062.080.05.592.099.9100.0100.064.561.050.072.00.95.165.899.8100.042.541.026.056.00.91.616.468.0100.026.530.016.044.00.91.511.045.0100.018.822.512.033.00.91.58.831.098.714.116.08.024.00.91.57.618.191.19.811.05.017.00.91.56.811.082.97.38.54.013.00.81.46.36.464.95.25.03.07.0在工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍內(nèi)計(jì)算1~3組粗細(xì)不同的配合比，繪制設(shè)計(jì)級(jí)配曲線，分別位于工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍的上方、中值及下方。設(shè)計(jì)合成級(jí)配不得有太多的鋸齒形交錯(cuò)，且在0.3mm~0.6mm范圍內(nèi)不出現(xiàn)“駝峰”。當(dāng)反復(fù)調(diào)整不能滿足范圍要求時(shí)，應(yīng)更換材料重新設(shè)計(jì)。C馬歇爾試驗(yàn)C.0.1根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)踐經(jīng)驗(yàn)選擇適宜的瀝青用量，分別制作幾組級(jí)配的馬歇爾試件，測(cè)定VMA，然后初選一組滿足或接近設(shè)計(jì)要求的級(jí)配作為設(shè)計(jì)級(jí)配。C.0.3按照公式（C.0.3）進(jìn)行合成毛體積相對(duì)密度γsb的計(jì)算，例如其中各檔礦料比例P1=36%，P2=19%，P3=11%，P4=31%，P5=3%，各檔礦料毛體積相對(duì)密度γ1=2.702，γ2=2.716，γ3=2.638，γ4=2.698，γ5=2.709，于是得到：C.0.4按照公式（C.0.4）進(jìn)行合成表觀相對(duì)密度的計(jì)算，例如其中各檔礦料比例P1=36%，P2=19%，P3=11%，P4=31%，P5=3%，各檔礦料表觀相對(duì)密度γ‘1=2.735，γ’2=2.758，γ‘3=2.697，γ’4=2.698，γ5=2.709，于是得到：C.0.5按照公式（C.0.5-1）進(jìn)行合成有效相對(duì)密度γse的計(jì)算，代入本條文說(shuō)明上述步驟中計(jì)算得到的合成毛體積相對(duì)密度γsb、合成表觀相對(duì)密度γsa，得到：C.0.6按照公式（C.0.6）確定抗車轍瀝青混合料最大理論密度時(shí)，例如抗車轍添加劑的用量Ph為0.35%，相對(duì)密度γh為0.87，抗車轍瀝青混合料瀝青含量Pbi為4.1%，瀝青膠結(jié)料的相對(duì)密度γb為1.024，代入本條文說(shuō)明A.5.5中計(jì)算得到的合成有效相對(duì)密度可以得到：C.0.7抗車轍瀝青混合料試件的空隙率VV、礦料間隙率VMA、有效瀝青飽和度VFA等體積指標(biāo)按照公式（C.0.7-1—C.0.7-3）計(jì)算，例如標(biāo)準(zhǔn)試件的毛體積相對(duì)密度γf為2.427，代入本條文說(shuō)明中計(jì)算得到的最大理論相對(duì)密度，得到