高模量瀝青混合料EME(EnroｂéｓàModuleElevｖé)，是由法國研究提出，并在法國得到大量成功應(yīng)用。其混合料采用較硬的瀝青，如10/20、15/25低標(biāo)號道路石油瀝青，或20/30、30/45低標(biāo)號道路石油瀝青摻加添加劑(聚烯烴高模量劑或天然瀝青)，混合料級配為懸浮型密級配，同時(shí)瀝青用量高，一般為5.2%~6.2%。該混合料具有空隙率低、動態(tài)模量高的特點(diǎn)，同時(shí)兼具良好的抗疲勞性能、抗高溫性能。高模量瀝青混合料EME在英國、比利時(shí)、瑞士、波蘭、澳大利亞等國家(地區(qū))得到應(yīng)用，并制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

法國進(jìn)行高模量瀝青混合料EME設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定一個級配和油石比，也可按照表1確定一個級配，根據(jù)級配和豐度系數(shù)K按式(1)計(jì)算zui小油石比。然后按照表2進(jìn)行空隙率、水敏感性、車轍性能、動態(tài)模量及疲勞性能檢驗(yàn)。法國高模量瀝青混合料根據(jù)不同交通荷載等級對性能的要求分為EME1和EME2。其中用于輕交通的EME1由于油石比低、疲勞性能不佳，已經(jīng)取消，因此表2中僅列出EME2混合料。

式中：TLexT為zui小油石比，%；K為豐度系數(shù)，對于EME要求K≥3.4；G為大于6.3mm以上顆粒的含量，%；S為0.315mm~6.3mm之間顆粒的含量，%；s為0.08mm~0.315mm之間顆粒的含量，%；f為0.08mm以下顆粒的含量，%；Gs為礦料合成有效相對密度。

自2000年以來，我國開始關(guān)注高模量瀝青混合料EME技術(shù)。但由表2可以看出，法標(biāo)設(shè)計(jì)體系與我國設(shè)計(jì)體系存在較大差異，其高模量瀝青混合料EME技術(shù)無法在我國直接應(yīng)用。為此，我國開展了大量應(yīng)用研究工作，并鋪筑了實(shí)體工程，其中一些單位還購置了全套法標(biāo)試驗(yàn)裝置進(jìn)行深入研究。這些研究主要解決兩個問題：一個是如何將法標(biāo)體系轉(zhuǎn)化為我國現(xiàn)行設(shè)計(jì)體系；另一個是如何結(jié)合我國國情進(jìn)行EME技術(shù)性能驗(yàn)證和混合料優(yōu)化。近幾年我國還在法標(biāo)規(guī)范基礎(chǔ)上，編寫了《公路高模量瀝青路面施工技術(shù)指南》(T/CHTS10004-2018)[2]與《道路用高模量抗疲勞瀝青混合料》(GB/T36143-2018)[3]。此兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)為我國應(yīng)用高模量瀝青混合料EME技術(shù)提供了很好的借鑒作用。但是，該兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中采用了0.82°內(nèi)旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法設(shè)計(jì)，同時(shí)僅要求空隙率不大于4%，其EME混合料配合比設(shè)計(jì)指標(biāo)單一，且與目前我國馬歇爾法體系不一致，不便于推廣應(yīng)用。

目前，EME瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法有旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法，如法國、英國等國家(地區(qū))；也有馬歇爾法，如瑞士與波蘭。為了便于指導(dǎo)EME技術(shù)在我國的應(yīng)用，適應(yīng)我國現(xiàn)行瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)體系，進(jìn)行EME瀝青混合料的馬歇爾配合比設(shè)計(jì)指標(biāo)研究意義重大。

試驗(yàn)研究方法

瀝青混合料類型

選擇北京市、河南省和山西省的典型中面層瀝青混合料，用3種集料，采用4種瀝青結(jié)合料，共設(shè)計(jì)9種瀝青混合料，見表3。其中EME-20共7種，EME-14共2種。

對于瀝青混合料級配，采用法標(biāo)篩孔，其9種級配見表4。

瀝青結(jié)合料

20號和35號低標(biāo)號道路石油瀝青檢測結(jié)果見表5?？梢?，20號和35號低標(biāo)號道路石油瀝青滿足法國標(biāo)準(zhǔn)NFEN13924-1-2016[4]與NFEN12591-2009[5]的技術(shù)要求，同時(shí)也滿足我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)的技術(shù)要求。

聚烯烴類高模量劑采用法國PRModule高模量劑。其檢測結(jié)果見表6，滿足《瀝青混合料改性添加劑第8部分：高模量劑》(JT/T860.8報(bào)批稿)中的技術(shù)要求。高模量劑采用干法添加，其摻量為瀝青混合料總質(zhì)量的0.6%。

天然瀝青采用微?；善诽烊粸r青改性瀝青，型號為HWB-W。其先將天然巖瀝青材料經(jīng)物理研磨等工藝加工，得到平均粒徑小于5μm的粉狀改性材料，然后與70號道路石油瀝青混合、剪切得到均勻的成品改性瀝青。其試驗(yàn)結(jié)果見表7，可見該材料滿足《瀝青混合料改性添加劑第8部分：高模量劑》(JT/T860.8報(bào)批稿)中的技術(shù)要求。

試驗(yàn)方法

對于混合料1號~6號，首先采用法標(biāo)體系進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。采用進(jìn)口的全套法標(biāo)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)方法和試驗(yàn)條件見表2。然后在法標(biāo)設(shè)計(jì)的級配和zui佳油石比條件下，采用我國馬歇爾法進(jìn)行試驗(yàn)，真空法實(shí)測25℃瀝青混合料理論zui大相對密度；雙面擊實(shí)75次成型馬歇爾試件，表干法實(shí)測25℃馬歇爾試件毛體積相對密度；并測定馬歇爾試件60℃穩(wěn)定度和流值。對于20號低標(biāo)號道路石油瀝青，根據(jù)黏溫曲線確定瀝青混合料拌和溫度為170~183℃，成型溫度為167~173℃。35號瀝青摻加高模量添加劑后，根據(jù)廠家建議瀝青混合料拌和溫度為163~171℃，成型溫度為158~166℃；天然瀝青改性瀝青根據(jù)廠家建議，瀝青混合料拌和溫度為180~190℃，成型溫度為175~185℃。

對于混合料7號~9號，首先按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)[6]附錄B進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，確定級配和zui佳油石比，試驗(yàn)方法和試驗(yàn)條件同前。然后在設(shè)計(jì)的級配和zui佳油石比條件下，采用進(jìn)口的全套法標(biāo)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)方法和試驗(yàn)條件見表2。

高模量瀝青混合料EME試驗(yàn)結(jié)果

高模量瀝青混合料1號~6號試驗(yàn)結(jié)果

按表4中1號~6號混合料級配，按式(1)計(jì)算各瀝青混合料的瀝青用量，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行EME混合料配合比設(shè)計(jì)和性能驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

由表8可見，設(shè)計(jì)的6個EME瀝青混合料zui佳油石比為5.2％~6.0％，其符合法國5.2％~6.2％經(jīng)驗(yàn)油石比范圍。同時(shí)空隙率、水敏感性、高溫性能、動態(tài)模量和疲勞性能均滿足法標(biāo)技術(shù)要求。

在法標(biāo)配合比設(shè)計(jì)驗(yàn)證合格基礎(chǔ)上，采用其配合比設(shè)計(jì)的zui佳油石比，按照我國馬歇爾法進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

表9中6種EME瀝青混合料表干法測定的馬歇爾試件空隙率為1.3％~3.5％，表8中體積法測定的旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件空隙率為3.0％~5.6％，可見兩種方法測定空隙率有差異。我國方法測定空隙率要低于法標(biāo)體積法測定空隙率，兩者之差平均值為2％。瑞士技術(shù)規(guī)范中EME瀝青混合料的空隙率標(biāo)準(zhǔn)為1％~4％，以上6種EME瀝青混合料空隙率均滿足該要求。根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，借鑒瑞士技術(shù)規(guī)范，建議我國EME瀝青混合料的馬歇爾法空隙率指標(biāo)為1.0%~4.0%。

關(guān)于EME瀝青混合料礦料間隙率VMA，對于EME-14為12.7%~13.7%，對于EME-20為12.9%~14.3%，均滿足我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中AC-16和AC-20相應(yīng)的ＶＭＡ標(biāo)準(zhǔn)。且與JTG F40-2004中AC類瀝青混合料相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)相比，EME混合料VMA指標(biāo)大小增加值為0.7%~3.0%。這是由于EME瀝青混合料油石比高于相應(yīng)粒徑下的AC類混合料油石比所致。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，建議EME瀝青混合料VMA指標(biāo)在JTG F40-2004中AC類瀝青混合料VMA標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上做出相應(yīng)增加，增加值為0.5%。

EME瀝青混合料瀝青飽和度VFA在74.5%~89.9%之間，這明顯高于我國JTG F40-2004中AC-16和AC-20相應(yīng)的VFA標(biāo)準(zhǔn)(65%~75%)。這是由于EME瀝青混合料油石比高于相應(yīng)粒徑下的AC類混合料油石比所致，說明EME瀝青混合料具有更好的耐久性。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，建議EME瀝青混合料VFA指標(biāo)取整為75%~90%。

EME瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度為15.9kN~23.2kN，流值為2.2mm~3.2mm。由于EME混合料采用的瀝青結(jié)合料黏度較高，同時(shí)為連續(xù)密級配，馬歇爾試件的穩(wěn)定度較高，遠(yuǎn)大于我國JTG F40-2004中AC類瀝青混合料穩(wěn)定度8kN的要求；EME瀝青混合料流值相對較大，但是符合我國SBS改性AC類瀝青混合料流值技術(shù)要求。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，建議EME瀝青混合料取≥15kN作為60℃馬歇爾穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)流值技術(shù)指標(biāo)要求為1.5mm~4.5mm。

根據(jù)以上分析，提出EME瀝青混合料馬歇爾配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求，見表10和表11。

高模量瀝青混合料7號~9號試驗(yàn)結(jié)果

為了驗(yàn)證表10、表11中技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的可靠性，按照馬歇爾法設(shè)計(jì)了3種EME瀝青混合料。馬歇爾配合比設(shè)計(jì)結(jié)果見表12。

通過表12可見，設(shè)計(jì)的油石比為5.3%~6.0%，空隙率、VMA、VFA、穩(wěn)定度和流值均滿足相關(guān)指標(biāo)要求。

根據(jù)馬歇爾法設(shè)計(jì)的級配和zui佳油石比，按照法標(biāo)體系進(jìn)行性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果匯總?cè)绫?3所示。

從表13試驗(yàn)結(jié)果可見，采用馬歇爾法設(shè)計(jì)的EME瀝青混合料經(jīng)法標(biāo)試驗(yàn)檢驗(yàn)，各項(xiàng)性能均滿足相應(yīng)技術(shù)要求，且浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度比、抗車轍性能、抗疲勞性能均具有一定的富裕，可見按照表10、表11中馬歇爾法進(jìn)行EME混合料配合比設(shè)計(jì)是可行的，技術(shù)指標(biāo)具有較高的可靠性。

結(jié)語

本文通過3種來源集料、4種瀝青結(jié)合料，設(shè)計(jì)了9種瀝青混合料，同時(shí)進(jìn)行法標(biāo)綜合性能和我國馬歇爾法試驗(yàn)研究，主要結(jié)論如下：

(1)EME瀝青混合料空隙率較低，表干法測定的馬歇爾試件空隙率為1.3%~3.5%，建議我國EME瀝青混合料的馬歇爾法空隙率指標(biāo)為1.0%~4.0%。

(2)關(guān)于EME瀝青混合料礦料間隙率VMA，對于EME-14為12.7%~13.7%，對于EME-20為12.9%~14.3%，與我國JTG F40-2004中AC類瀝青混合料相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)相比，EME混合料的VMA指標(biāo)大小增加值為0.7%~3.0%，建議EME瀝青混合料VMA指標(biāo)在JTG F40-2004中AC類瀝青混合料VMA標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上做出相應(yīng)增加，增加值為0.5%。

(3)EME瀝青混合料瀝青飽和度為74.5%~89.9%，明顯高于我國JTG F40-2004中AC類瀝青混合料VFA標(biāo)準(zhǔn)(65%~75%)，因此，建議EME瀝青混合料VFA指標(biāo)為75%~90%。

(4)EME瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度為15.9kN~23.2kN，流值為1.8~4.5mm，建議EME瀝青混合料取不小于15kN作為60℃馬歇爾穩(wěn)定度控制標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)流值技術(shù)要求為1.5mm~4.5mm。

(5)通過中、法標(biāo)準(zhǔn)相互比較和驗(yàn)證，表明采用馬歇爾法進(jìn)行EME瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)是可行的。

參考文獻(xiàn)

[1]NF P98-140-1999 Enrobés hydrocarbonés Couchesd'assises : enrobés à module élevé(EME)[S]

[2] T/CHTS 10004-2018 公路高模量瀝青路面施工技術(shù)指南[S].

[3 ]GB/T 36143-2018道路用高模量抗疲勞瀝青混合料[S].

[4]NF EN 13924-1-2016 Bitumen and bituminous binders-Specification framework for special paving grade bitumen- Part 1: Hard paving grade bitumens[S].

[5]NF EN 12591-2009 Bitumes et liants bitumineuxSpécifications des bitumes routiers[S].

[6] JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

全文完 發(fā)布于《公路》2021年7月??文章轉(zhuǎn)載于“瀝青路面”公眾號

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