高模量沥青混合料在阿尔及利亚东西高速公路的应用

高模量沥青混合料在阿尔及利亚东西高速公路的应用

【摘 要】本文介绍了法国高模量沥青混合料——高模量沥青混凝土BBME（Béton Bitumineux à Module Elevé）和高模量沥青碎石EME（Enrobés à Module Elevé）的物理力学性能及其特点、生产途径及施工要求。通过在阿尔及利亚东西高速公路（是迄今为止世界工程承包市场中同类项目单项合同额最大的项目）的应用以及与普通沥青混合料的对比分析，指出应用这种技术在改善路面使用性能、节约资源、降低工程投资等方面的重要作用。

【关键词】高模量 沥青混合料车辙疲劳外加剂

一、概述

高模量沥青混合料上世纪八十年代产生于法国，最初用于城市道路补强及高速公路重型车道（慢车道）维修。由于其具有良好的物理力学性能以及能够有效减小路面结构厚度等特点，该技术被引用至新建高速公路中，欧洲国家正逐步推广和应用这种新型的路面结构，中国仅广东（京珠高速公路粤境南段）、辽宁（抚南高速公路）等个别省份曾经进行过试验路研究。

中信—中铁建联合体承建阿尔及利亚东西高速公路中段及西段。路面基层（底基层）采用高模量沥青碎石（EME）,下面层（联接层）采用高模量沥青混凝土（BBME）。

二、高模量沥青混合料的物理力学性能及其特点

（一）物理力学性能

BBME对于提高面层的抗车辙性能非常有效，而EME由于具有很高的模量和抗疲劳性能，主要用来减少路面结构的总厚度，提高抗变形和抗疲劳能力，延长路面使用寿命。

（二）特点

1、高模量沥青混凝土BBME提供了良好的水稳性、抗车辙性能，因此常用于路面上面层（磨耗层）和下面层（联接层）。

2、高模量沥青碎石EME改善了沥青混合料的抗疲劳和变形的性能，因此常用于路面的基层或底基层，适用于重型交通的道路，能够延长其使用寿命。尤其是高模量沥青碎石EME(疲劳试验≥100～130 μdef)其疲劳试验结果明显高于最高等级的普通沥青碎石GB4 (疲劳试验≥80～100 μdef)。

3、与普通沥青混凝土+普通沥青碎石的方案相比，高模量沥青混凝土(BBME)+高模量沥青碎石（EME）的路面结构方案，可有效减薄路面厚度。在大交通量公路上，骨料可节省约30%， 沥青用量减少约20%。 这种可观的资源节省，给公路持续发展做出贡献。阿尔及利亚东西高速公路正是由于大部分标段骨料缺乏，运距过远，为减少碎石用量，降低工程长期成本，而选用了这种结构。

此外，高模量沥青混合料还具有良好的水稳定性，但其低温抗裂性能尚有待于进一步深入研究。

三、高模量沥青混合料的生产

高模量沥青混合料生产的关键技术是如何在获得高模量的同时，具有良好的抗疲劳性能。

（一）原材料要求

1、沥青

高模量沥青混合料通常采用10～30号粘稠沥青,若采用35～50号普通沥青，则必须采用高模量外加剂（如岩沥青、法国PR改性剂等）。

2、骨料

高模量沥青混合料采用的粗集料、细集料和填料（碎石、砂、石屑和矿粉）与普通沥青混合料相比没有什么特殊的要求，符合普通沥青混合料的骨料即可用于生产高模量沥青混合料。

（二）骨料级配及沥青用量

高模量沥青混合料一般采用连续级配，BBME的公称最大粒径一般为10mm，EME的公称最大粒径一般为14mm或20mm，多采用14mm。

表1、表2分别是阿尔及利亚东西高速公路某标段BBME与EME的骨料级配及沥青用量。

W9段BBME（0/10）的骨料级配表1

图1W9标段BBME（0/10）的骨料级配曲线

W9标段 EME（0/14）的骨料级配 表2

图2W9标段EME（0/14）的骨料级配曲线

（三）外加剂

1、PR高模量外加剂

高模量外加剂的掺加量一般为混合料的0.5～0.8%(本项目实际掺量为0.6%)。PR改性剂是法国高模量沥青混合料应用最广的一种改性剂。该产品采用直接投放工艺，能适应各种沥青和石料。

2、岩沥青

把天然岩沥青的发达网状结构带入到沥青中，改善了以键能较小的氢键为主的分子间力，增强了极性键；转化了蜡、萘等分子或官能团,并产生化学交联、聚合生成大分子网状结构；大颗粒沥青质聚集体的低密度表面电荷增强了沥青与矿物石料表面的吸附力和润湿性, 在岩石表面能产生强吸附力，因而达到改善沥青结合料性能的作用。另外，加入天然岩沥青，还可以替代部分基质沥青，减少混合料中基质沥青的用量。外掺法掺量一般为混合料的0.8～1.2%。

3、国产掺加剂

国内部分有实力的厂家已经开始对高模量掺加剂进行研发生产，并在东西高速公路中进行了室内对比试验。从模量结果看，应该说效果良好，但其它性能指标尚待进一步试验研究。

四、高模量沥青混合料的施工

高模量沥青混合料的生产、运输、摊铺、碾压和普通沥青混合料的施工要求类似。除此之外，高模量沥青混合料在施工中注意以下事项。

（一）垫层应具有足够的承载能力，以保证混合料的压实度，因此在实施EME底基层之前，应对垫层（CDF）材料的压实度和模量进行检测。

（二）混合料物理力学性能应达到室内配合比试验的要求，尤其是模量，施工中应加强检测和试验。

（三）必须保证摊铺层的平均厚度，严格限制厚度的变化。施工前应检测垫层顶层的高程，以保证高模量沥青混合料厚度均匀、压实充分。

（四）对施工后的表面应严格进行保护，限制重型交通。

（五）由于高模量沥青混合料BBME和EME的摊铺温度比普通沥青混合料一般要高出10℃左右，所以在施工过程中要加强温度控制。

此外，还应特别注意横向和纵向接缝，避免产生薄弱部位。如有可能宜采用全宽式摊铺机。

五、结语

这种混合料由于其良好的物理力学性能以及其它特点，对我国公路建设也很有借鉴作用，对此进行深化研究并推广应用于我国类似气候条件的地区具有非常重要的意义，相信将会产生明显的社会经济效益。

【参考文献】

[1] 中交一公院阿尔及利亚东西高速公路路面变更设计方案 [2]《Catalogue des Structures Type de Chaussées Neuves SETRA/LCPC》(1998)

[3]《Conception et Dimensionnement des Structures de Chaussee》（1994）

[4]《Les enrobés à module élevé -bilan de l’expérience de française et transfert de technologie》(LCPC)

【作者简介】

孟凡森山东省路桥集团有限公司，工程师，市政工程公司总经理 ，路桥施工。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。