广东地处高温多雨地区，高温持续时间长，降雨量大，对沥青路面的抗水损害与抗高温变形性能有更高的要求。近年来，广东地区很多新建或大修的高速公路普遍采用优化矿料级配、采用高PG等级高黏改性沥青等技术手段来希望改善沥青混合料的路用性能，减少早期病害，延长路面使用寿命。

“目标制定以后会进行动态管理。”韩建峰说，有些目标会进行退出和删减。过去非常重要的目标是三四级手术比例，考核发现现在的比例远远高于过去的水平，也高于标准，所以这个目标已经失去意义。因此，考核中不再考虑三四级手术，而是增加了精细化管理的指标，如安全、质量、重返。

普遍认为，沥青混合料是由沥青胶浆和提供沥青混合料结构骨架和稳定性的集料两大部分构成的，混合料路用性能主要由矿质集料之间的内摩阻力和嵌挤力以及沥青胶浆的粘聚力提供，因此，改善沥青与填料相互作用形成的沥青胶浆性能也是提高混合料路用性能的常见手段。当前广东一些建设项目使用水泥替代部分矿粉，就是希望通过改善发挥胶结作用的沥青胶浆的性能来提高沥青混合料的某些性能。

1 水泥替代矿粉作用机理

沥青与矿粉填料互相作用后，沥青会在矿粉表面产生化学组分的重新排列，形成一定厚度的扩散溶剂化膜。在此膜以内的沥青称为结构沥青，以外的沥青称为自由沥青。如果颗粒之间的接触处是由结构沥青膜所连接，则沥青具有更高的粘度和更大的扩散溶化膜接触面积，沥青胶浆因此可获得更大的粘聚力。反之，如果颗粒之间的接触处是由自由沥青膜所连接，则具有较小的粘聚力。

沥青与矿粉的相互作用也与矿粉的理化特性有关，在沥青选定以后，沥青混合料的强度在很大程度上取决于矿粉的性质，这也是选择碱性的石灰岩(CaO成分)矿粉的原因。水泥替代部分矿粉后，由于水泥中的CaO 成分含量远高于石灰岩矿粉，在水泥与沥青胶溶在一起形成沥青胶浆时，沥青中的酸性成分则会和水泥中的碱性CaO 发生反应，在沥青与水泥的界面形成较强的化学粘结力，当水泥中的碱性成分和沥青中的酸性部分发生反应时，形成的沥青胶浆与矿质集料颗粒具有更强的吸附性能。

2 试验原材料及方案

南海海洋环境日益恶化，生物资源迅速衰退的现实已摆在南海各国面前。包括南海地区在内的世界各大海域都已清醒认识到，海洋是人类的公有地和共同财富，海洋环境保护是沿岸国家的共同责任。南海周边国家也早已认识到，只有共同合作才能真正有效地应对海洋环境污染和生态退化。早在2002年的《南海各方行为宣言》中，南海各国就明确了海洋环保合作的意愿和决心，但是16年过去了，海洋环保合作的机制化建设仍未正式开启。

采用壳牌新粤佛山沥青有限公司生产的高黏SBS改性沥青(PG76-10等级)；采用广东梅县崇净建材有限公司生产的石灰岩矿粉与广东塔牌股份有限公司生产的P.C32.5R水泥。各原材料主要技术性能检测结果见表1～表3。

广东兴华高速公路全长80余km，路面工程于2016年10月开始施工，2017年9月建成通车。此项目沥青混合料采用水泥替代部分矿粉作为填料，以应对广东地区的高温多雨特点，提高混合料高温抗变形与抗水损害性能。沥青混合料设计时，除综合验证混合料各项体积指标和力学性能外，参考本次的研究结果，对水泥替代矿粉的掺量进行设计，配合比设计结果如表4～表6。

 

表1 SBS改性沥青主要技术性能检测结果

  

技术指标单位检测值技术要求针入度(25 ℃,5 s,100 g)0.1 mm5340^60软化点℃81.5≮755 ℃延度cm29≮20RTFOT短期老化质量损失%0.12≯±0.85 ℃残留延度cm18≮15残留针入度比%85.4≮75G∗/sinδ(10 rad/s,76 ℃)kPa2.46≮2.2原样沥青G∗/sinδ(10 rad/s,76 ℃)kPa1.97≮1.0PAV残留物(60 s,0 ℃)蠕变劲度SMPa206≯300蠕变斜率m-0.34≮0.3

 

表2 矿粉主要技术性能检测结果

  

项目单位技术要求检测结果表观密度t/m3≥2.52.722粒度范围<0.6 mm%100100<0.15 mm%90^10096.2<0.075 mm%75^10088.1

 

表3 水泥主要技术性能检测结果

  

项目单位指标要求检测结果表观相对密度t/m3-3.010粒度范围<0.6 mm%100100<0.15 mm%90^10099.0<0.075 mm%75^10094.4

3 试验及结果分析

3.1 软化点与车辙因子G*/sinδ

软化点是国内常用的评价沥青胶结料高温性能的指标。美国SHRP计划Superpave高性能沥青路面研究提出的动态剪切流变试验(DSR)中的车辙因子G*/sinδ目前也常被用于评价沥青或沥青胶浆的高温性能，G*/sinδ越大，则表示胶结料高温性能越好。Superpave胶结料规范中要求原样沥青G*/sinδ不小于1.0 kPa，RTFOT老化后G*/sinδ≮2.2 kPa。本次采用软化点试验和DSR试验的DSRG*/sinδ试验研究沥青胶浆的高温性能。DSR试验温度为76 ℃，试验结果如图1与图2。

  

图1 软化点试验结果

  

图2 车辙因子G*/sinδ试验结果

一般认为，蠕变劲度S值越小或蠕变斜率m值越大，沥青胶浆的低温性能越好。从本次试验结果看，从蠕变劲度S值变化考虑，水泥替代矿粉20%～40%较好，从蠕变斜率m值变化考虑，水泥替代矿粉20～60%较好。综合考虑S与m值，认为20～40%的替代比例，对沥青胶浆及其混合料的低温性能改善效果较优。

当前国有林场对于速生桉树的营造林技术都有一套相应标准的技术手段，为了能够培育更好的林木资源，我们理应在原有的技术手段上，提取手段的优势与不足，对不足之处进行改正，促进速生桉树营造林技术的升级。

3.2 蠕变劲度与蠕变斜率

环保意识，对损坏的元器件、部件等要妥善处理；成本意识，购置元器件时优先选择性价比高的商家（80%学生达到）；

  

图3 蠕变劲度S试验结果

  

图4 蠕变斜率m试验结果

图3试验结果表明，水泥替代部分矿粉作为填料，沥青胶浆的蠕变劲度S先减小后增大，但在20%～80%的替代比例范围内，整体上是减小的，其中在20%～40%替代比例时，蠕变劲度S减少幅度较大。

蠕变劲度S与蠕变斜率m是美国高性能沥青路面Superpave胶结料规范中的弯曲梁流变试验(BBR)指标。BBR试验是美国SHRP计划中基于流变学思想，开发的一种用于评价沥青胶结料低温性能的方法，目前在世界范围内被广泛认可。它将一规定尺寸的沥青小梁试件放在支承架上进行蠕变加载，测试沥青胶结料在沥青路面设计最低温度时的蠕变劲度模量S和蠕变曲线斜率m。一般认为，S值越小和m值越大，沥青胶结料的低温抗裂性能越好，规范要求S<300 MPa，m>0.3。本次采用BBR试验评价水泥替代矿粉沥青胶浆的低温性能，BBR试验温度为0 ℃，试验结果如图3与图4。

图4试验结果表明，沥青胶浆的蠕变斜率m随水泥替代矿粉比例的增大，先增大后减小，替代比例20%～60%时，m值增大相对较明显，替代比例达到80%时，m值基本与全部采用矿粉填料时相当。

但是否水泥替代矿粉比例越多就对沥青胶浆的高温性能越好，但从软化点指标的变化考虑太单一。从图2的车辙因子G*/sinδ试验结果看来，虽然试验结果显示，水泥替代部分矿粉，沥青胶浆的G*/sinδ整体上增大，但存在一个较佳的范围为20%～40%，此时沥青胶浆G*/sinδ值较佳，此范围前后，胶浆G*/sinδ均呈减小趋势。可见，从沥青胶浆高温性能来看，水泥替代矿粉并非越多越好，20%～40%的替代比例较佳。

图1试验结果表明，水泥替代部分矿粉可提高沥青胶浆的软化点，且随着水泥替代比例的增加，软化点总体上有增加趋势。分析认为，水泥与矿粉填料相比，粒度更细，碱性成分含量更多，这使得水泥替代部分矿粉后，不但增加了与沥青接触反应的界面面积，而且更多的碱性物质与沥青中的酸性基团反应更强烈，致使水泥在沥青胶浆中的活性增大，胶浆中的结构沥青变多，自由沥青变少，软化点增大。

4 工程应用

设计GAC-20C矿料级配，确定最佳油石比为4.5%，确定合成级配0.075 mm通过率为5.4%。考虑0～3 mm细集料中的0.075 mm以下部分的含量不稳定，为便于研究，合成级配中0.075 mm以下的填料全部采用矿粉。本次试验设计的水泥替代矿粉用量依次为0%、20%、40%、60%和80%，分别制备沥青胶浆进行性能试验。

从表4～表6设计结果看到，GAC-16C上面层沥青混合料水泥替代矿粉的比例为25%，GAC-20C中面层与GAC-25下面层沥青混合料水泥替代矿粉的比例均为37.5%，均在20%～40%的替代范围。在此范围内，水泥对沥青胶浆及其混合料性能的改善作用较佳。

Vessel Traffic Flow Prediction Based on FCM-ANFIS Model

 

表4 GAC-16C沥青上面层生产配合比设计结果

  

原材料油石比10^20 mm5^10 mm3^5 mm 0^3 mm矿粉水泥掺加比例/%4.6372762631

 

表5 GAC-20C沥青中面层生产配合比设计结果

  

原材料油石比10^20 mm5^10 mm3^5 mm 0^3 mm矿粉水泥掺加比例/%4.5 45.020.07.024.02.51.5

 

表6 GAC-25沥青下面层生产配合比设计结果

  

原材料油石比20^25 mm10^20 mm5^10 mm3^5 mm 0^3 mm矿粉水泥掺加比例/%3.91533176252.51.5

5 结 论

(1)水泥替代部分矿粉可改善沥青胶浆及其混合料的高温性能，但水泥替代矿粉并非越多越好，20%～40%的替代比例较佳。

(2)从蠕变劲度S值变化考虑，水泥替代矿粉20%～40%较好，从蠕变斜率m值变化考虑，水泥替代矿粉20%～60%较好。综合考虑，认为20%～40%的替代比例，对沥青胶浆及其混合料的低温性能改善效果较优。

(3)研究结论在实体建设工程进行了应用，上面层沥青混合料水泥替代矿粉的比例为25%，中面层与下面层沥青混合料水泥替代矿粉的比例为37.5%，均在20%～40%的范围。

参考文献：

[1] 刘丽, 郝培文, 肖庆一, 等. 沥青胶浆高温性能及评价方法[J].长安大学学报(自然科学版), 2007,121(5):30-34.

[2] 邹桂莲, 袁燕, 张肖宁. 填料对沥青胶浆路用性能的影响[J].华南理工大学学报(自然科学版), 2005, (1):52-56.

[3] 邵显智, 谭忆秋, 孙立军. 几种矿粉指标与沥青胶浆的关联分析[J].公路交通科技, 2005, (2):10-13.