西部寒冷地区沥青混凝土路面防治裂缝技术研究

　　在乌鲁木齐交通改善项目办公室的支持和统筹安排下；上海市政工程设计研究院主持并参加了各项试验、研究、施工和观测；同济大学交通运输工程学院和新疆交通科学研究所通过近三年的努力，根据设计要求和项目建议书内容，通过室内系统试验、国内外资料文献调研、理论计算分析、编制试验段方案和施工生产工艺技术要求，完成了整个研究内容。具体成果如下：
　　一、形成完整的沥青路面结构防治裂缝反射的设计方案
　　针对乌鲁木齐市外环路工程的交通量及交通组成特点，保持路面结构组合对交通荷载承受能力和防滑安全功能要求。提出了以防治半刚性基层沥青路面裂缝反射为主要目的设计方案。其上面层采用道路专用增强纤维掺量为0.1％的改性沥青玛蹄脂碎石混合料，减薄了水泥稳定砂砾半刚性基层厚度，增加了6cm沥青稳定碎石过渡层。使得整体沥青路面在强度、刚度和稳定性上仍具有优良路用品质，又增加了防治裂缝向沥青面层反射的技术措施。本设计方案除了保证技术和性能上的合理性，同时在经济造价上没有增加投资负担，具有良好的技术经济效益。
　　二、配制成适应该地区气候环境条件的纤维沥青混合料
　　通过对纤维沥青、沥青玛蹄脂和纤维沥青混凝土材料加筋机理、常规性能的试验比较，评价了掺加纤维材料后对沥青混合料高温稳定性、间接抗拉性能、低温冻融劈裂性能。表明纤维的掺入，明显改善了劈裂强度，降低了低温劈裂模量、提高了疲劳寿命。特别是通过低温测力延度试验、直接拉伸（DT）和弯曲梁（BBR）试验，测试了纤维沥青材料的断裂韧度、蠕变劲度和应力松弛能力，用精密的细观物理力学分析方法论证了纤维沥青材料的加劲作用和断裂韧度变化。从而显示纤维材料提高了沥青混合料的抗裂能力。通过纤维品种的评选和纤维用量的变化，配制出适应本地区气候环境条件的改性沥青纤维SMA混合料。
　　三、制备了具有防治裂缝反射功能的沥青稳定碎石过渡层材料
　　沥青稳定碎石混合料不同于通常的沥青碎石材料。根据功能分析，采用有一定细集料数量的连续级配的集料组合，提出的沥青稳定碎石ATS-25及ATS-30两种混合料集料建议级配值介于沥青混凝土（AC）和沥青碎石（AM）之间，它的抗车辙稳定性优于沥青混合料土材料，其强度和结构稳定性高于沥青碎石。形成具有整体结构密实，又有一定空隙的大集料嵌挤型连结过渡层混合料。同时为指导施工生产和质量控制，提出了ATS混合料的稳定度、流值、空隙率和建议沥青用量等材料试验技术指标。改变了AM材料嵌挤失稳，空隙过大的不利倾向。
　　四、形成了一套可操作的施工工艺技术
　　本次研制的掺纤维的改性沥青SMA混合料，特别粘稠，掺加纤维也需要严格控制。特别是SMA混合料是间断级配，沥青用量多、矿粉多、粗集料多，与常规沥青混合料拌制、摊铺、碾压成型等各工序均有明显不同。所形成的施工工艺技术要点对各工序的控制温度，每盘拌和时间提出了明确的要求。
　　五、施工质量和使用品质良好
　　本项目的研究成果在室内性能试验反复测试比较的基础上，形成了各项沥青混合料生产施工技术要点，施工单位遵照技术要点，严格控制各种原材料、纤维和沥青的规格和质量，在试验段成功铺筑后，迅速地应用到乌鲁木齐市外环路2003年及2004年施工的各标段沥青路面中去。总计完成了1200m试验段和16.4万m2实铺路段。沥青面层所用的改性沥青纤维加筋SMA等混合料组配设计设计符合本项目立项要求和相关规范技术指标，物理力学强度试验值，如马氏稳定度高于6.0KN，空隙率在3～4％，流值在40（0.1mm）之内，均符合设计目标，特别是低温冻融劈裂强度和冻融粘结强度明显提高，表明沥青面层混合料具有良好的低温抗裂品质。经过一年多行车使用，特别是目前交通量已达到2～3万辆／日，路况良好、表面纹理构造粗糙如初，夏季高温后未出现车行道车辙变形和泛油光面。沥青面层坚实平整、行车舒适安全，没有其他表面损坏现象。经现场观察，在1200m长的试验段中仅发现二条细微裂缝。远少于前两年沥青路面出现的横向收缩裂缝数数量。表明本项目的研究成果达到立项时的预期目标，不仅指导了乌市外环路沥青路面设计和施工，而且为其他类似地区防治半刚性基层裂缝反射提供了丰富的技术和经验。本项目总体达到国内领先水平，并具有良好的推广应用价值。