第３０卷第１期 ２０１３年３月 土木工程与管理学报 Ｖｏ１＿３０ Ｎｏ．１ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ＭａＹ．２０１３ 薄型沥青混凝土在ＢＲＴ专用车道的应用研究 黄小军 ， 王 飞 ， 雷 鹏 （１．华中科技大学土木工程与力学学院，湖北宜昌武汉４３００７４； ２．秭归县公路管理局，湖北４４３６００） 摘要：薄型沥青混凝土是起源于上世纪８０年代的新型路面材料，凭借其良好的抗滑、减噪、防水功能，在国外 已经广泛使用，国内也得到初步的应用，薄型沥青混凝土主要运用于路面预防养护和旧路改建。本文针对快速 公交系统（ＢＲＴ）的运行特点和ＢＲＴ专用车道的病害，借鉴国内外薄型沥青混凝土经验，提出采用ＳＭＡ一１３＋ＲＡ 抗车辙剂作为ＢＲＴ车道面层材料，并确定了该级配混合料的最佳油石比。采用有限元方法分析了ＳＭＡ一１３＋ ＲＡ抗车辙剂作为ＢＲＴ车道面层沥青路面结构的应力状态，通过室内浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验以及车 辙试验等检测了该混合料的路用性能，并运用到实际ＢＲＴ专用车道改建工程中。路用性能的实地检测表明该 混合料满足规范要求，为以后ＢＲＴ车道的改扩建提供了参考。 关键词：ＢＲＴ专用车道；薄型沥青混凝土；级配；路用性能；车辙 中图分类号：Ｕ４１６．２１９ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５－０９８５（２０１３）０１－００５２－０４ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ＢＲＴ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｌａｍｅｓ ｏｆ Ｔｈｉｎ Ａｓｐｈａｌｔ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ＨＵＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｊｕｎ ，ＷＡＮＧ Ｆｅｉ ，删Ｐｅｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｚｉｇｕｉ Ｃｏｕｎｔｒｙ Ｈｉｇｈｗａｙ Ａｕｔｈｏｒｉｔｙ，Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３６００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｎ ａｓｐｈａｌｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｉｓ ｎｅｗ—ｔｙｐｅ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｗｈｉｃｈ ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ １ ９８０ｓ．Ｉｔ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｆｏｒｅｉｇｎ ｄｕｅ ｔｏ ｉｔｓ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｓｕｃｈ ａｓ ａｎｔｉ－ｓｋａｔｉｎｇ，ｎｏｉｓｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ， ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ．Ｉｔ ａｌｓｏ ｇｅｔｓ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｃｉｖｉｌ．Ｔｈｉｎ ａｓｐｈａｌｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ａｎｄ ｏｌｄ ｒｏａｄ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｔｒａｎｓｉｔ ｓｙｓｔｅｍ（ＢＲＴ）ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｅａｓｅ ｏｆ ＢＲＴ ｓｐｅｃｉａｌ ｌａｎｅｓ，ＳＭＡ一１ ３＋Ａｎｔｉ—Ｒｕｔ ａｇｅｎｔ ＲＡ ａｓ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｕｒｓｅ ｕｓｉｎｇ ｉｎ ＢＲＴ ｓｐｅｃｉａｌ ｌａｎｅｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｉｓ ｃｏｎｆｉｍｅｄ，ｒ ｗｈｉｃｈ ｒｅｆｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｆｏｒｅｉｇｎ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ．Ｓｔｒｅｓｓｅｓ ｏｆ ｐａｖｅｍｅｎｔ ｗｉｔｈ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｂａｓｅ ｏｆ ＳＭＡ一 １３＋Ａｎｔｉ－Ｒｕｔ ａｇｅｎｔ ＲＡ ａｓ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｕｒｓｅ ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｂｙ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｘｔｕｒｅ ａｒｅ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ｔｅｓｔｓ，ｓｕｃｈ ａｓ Ｒｅｔａｉｎ Ｍａｒｓｈａｌｌ ｔｅｓｔ， ｆｒｅｅｚｅ－ｔｈａｗ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｔｅｓｔ ａｎｄ ｒｕｔｔｉｎｇ ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ ｍｉｘｔｕｒｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ａｃｔｕａｌ ＢＲＴ ｓｐｅｃｉａｌ ｌａｎｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｃｏｎｓｔｕｃｔｒｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ．Ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓ ｃｏｎｃｌｕｄｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｉｘｔｕｒｅ ｓａｔｉｓｉｆｅｄ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ．ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｌａｔｅｒ ＢＲＴ ｄｒｉｖｅｗａｙ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＢＲＴ ｂｕｓ ｌａｎｅ；ｔｈｉｎ ａｓｐｈａｌｔ ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｇｒａｄａｔｉｏｎ；ｗａｙ—ｕｓｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｔｒａｃｋ ＢＲＴ因其具有大运量、快速以及智能和便捷 优质的服务水平等特点，迅速成为各大城市发展 公交系统的优先选择。北京、上海、南京等城市， ＢＲＴ系统被广大市民所认可。但是，ＢＲＴ公交车 辆载重量远大于普通公交，且大部分路段为封闭 专用车道，形成了一种完全渠化的交通方式。因 ，ＢＲＴ车道容易出现松散、车辙、剥落等路面病 尤其是在信号灯路口和车站台区域，由于车 。的急刹车和定点停靠，路面病害更加严重，影响 ＢＲＴ车道的服务质量。 郑州市快速公交系统首期工程于２００９年２ 月 １０日开工建设，于２００９年５月２０日全面完 收稿日期：２０１２－０６－２５修回日期：２０１２—１０一ｌ０ 作者简介：黄小军（１９８６・），男，江西南丰人，硕士研究生，研究方向为路基路面材料（Ｅｍａｉｌ：ｈｘｊ３３３１２７６＠１６３．ｃｏｌｎ） 第１期 黄小军等：薄型沥青混凝土在ＢＲＴ专用车道的应用研究 表３矿粉性能 ・５３・ 工。郑州的快速公交系统（ＢＲＴ）开通２年来，由 于车辆载重大，交通量繁重，交通渠化等原因， ＢＲＴ行车道尤其是ＢＲＴ站台，都出现了不同程度 的裂缝、龟裂、坑槽、车辙、拥抱、沉陷等病害。 薄型沥青混凝土具有抗滑性能好、厚度小等 优点，广泛运用于高等级公路、市政道路的新建和 养护¨Ｊ。对于ＢＲＴ车道，考虑到车辆的重载、渠 化交通等特点，宜重点提高路面的抗车辙和抗剪 切能力。低标号的改性沥青混合料因其粘附性能 １．２配合比设计 １．２．１ ＢＲＴ车道面层的配合比设计 和水稳定性能，Ｊ＇ｂＤｎ抗车辙剂的沥青混合料可以 提高抗车辙能力，因此，薄型沥青混凝土的材料、 级配选择以及之问合理的组合需要专门的研究。 １原材料性能和配合比设计 １．１原材料性能检测 沥青采用ＳＢＳ改性沥青，基本性能指标如表 １所示。各项技术性能指标都满足规范要求。选 用压碎值、耐磨性较高的玄武岩为粗骨料用料，石 灰岩细集料磨碎为矿粉。集料性能如表２、表３ 所示，均满足规范要求。 表１ ＳＢＳ改性沥青基本性能 试验项目 单位纂 霎 实验方法 针人度，２５℃，１００ ｇ，５ ｓ Ｄｍｍ ６５ ／＞５０＇Ｉ＂０６０４—２０００ 延度，５ ｅｍ／ｍｉｎ，１５℃ ｅｍ １５５ ≥１００ Ｔ０６０５—１９９３ 软化点（环球法） ℃６７．１ ／＞６５ ＴＯ６０６—２０００ 旋转粘度，１３５￣Ｃ Ｐａ．ｓ １．５ ＜３ ＇Ｉ＇０６２５－２０００ 闪点（ＣＯＣ） ｏｃ ２９８ ｔ＞２６０ １１Ｄ６１１—１９９３ 弹性恢复，１０ ２５℃， ％ ９８ ｍｍ．６０ ｍｉｎ ＞Ｉ８０ Ｔ０６６２－…２０００ 溶解度（三氯乙烯） ％９９．７／＞９９．５＇１＂０６０７—１９９３ 表２粗骨料主要技术性能 粒径／ｌｌｌｍ ９．５ ４．７５ ２．３６ １．１８ ０．６ Ｏ．３ ０．１５ Ｏ．０７５ ／ｇ’ｃｍ 季观密璧２．７９７ ２．７５６ ２．７８７ ２．７６６ ２．７５１ ２．７３８ ２．６９５ ２．７０４ 规范要求 ≥２．印 ≥２．５ｏ 压碎值／ （％） ９．７ 冲击值／ （％） ６．２ 规范要求 ≤２６ ＢＲＴ具有车辆载重大，日交通量大，交通渠 化等特点。参照国内外级配研究的相关经验，对 于重载交通，４．７５ ｍｍ以上的集料含量在７５％以 上，同时小于０．０７５ ｍｍ的填料通常也要达到 １０％，而级配范围在０．６～４．７５之间的含量仅有 １０％左右 Ｊ。结合实际工程经验，采用ＳＭＡ一１３＋ ＲＡ抗车辙剂作为ＢＲＴ车道面层级配。ＲＡ抗车 辙剂可有效提高沥青路面的高温抗车辙能力，与 国内外同类添加剂相比具有分散性好、质量稳定 等优点 。掺加ＲＡ抗车辙剂的沥青混合料与普 通混合料的配合比设计方法一样，ＲＡ抗车辙剂 预先与矿料干拌后再加入沥青拌和，试验过程中， 将集料与０．８％ＲＡ抗车辙剂（相对于混合料总质 量）放人拌和设备按常规方法拌和，常规方式制 作试件。 ＳＭＡ一１３的级配范围和合成级配曲线如表４ 和图１。 表４ ＳＭＡ一１３（抗车辙剂）级配范围 ＮｉｎＯＮ ＳＭＡ．１３上限１００ ４３ ３９ ２８ ２６ ２３ １６ １２ （抗车辙 剂） 下限９６ ３７ ３１ ２２ １９ ｌ７ ｌ１ ７ 设计级配９８．５ ４０．０ ３５．０ ２５．０ ２２．５ ２０．０ １３．５ ９．５ １Ｏ０．０ ９０ ０ ８０ ０ ７０．０ ６０ ０ ５０．０ ４０ ０ ３０．Ｏ ２０ ０ １０．０ Ｏ Ｏ 图１级配设计 １．２．２最佳沥青含量 依据《公路沥青路面施工技术规范》（ＪＴ． ＧＦ４０．２００４）进行最佳沥青含量试验 ，试验结 第１期 黄小军等：薄型沥青混凝土在ＢＲＴ专用车道的应用研究 ・５５・ ＳＴＥＰ＝ｌ ＳＵＢ＝１ ＴＩＭＥ＝１ ｓＹ（ＡＵＣ） ＲＳＹＳ＝０ ＤＭＸ＝６５０×１０ ＳＭＮ＝．８４１ ６１７ ＳＭＸ＝３４７ ７２ｌ 图４底层弯拉应力 图３表明该层沥青混凝土路面结构在标准荷 载作用下产生实测路表回弹弯沉为０．０６５ ｍｍ。 图４表明层底弯拉应力最大值为０．０８４ ＭＰａ，这 和设计值比较，满足使用要求。 ２．２室外实际铺筑路段性能 依据设计级配、材料等铺筑的郑州市ＢＲＴ车 道路段，在通车后半年对ＢＲＴ专用车道航海路段 的路用性能进行检测，依据ＪＴＪ ０７３．２－２００１《公路 沥青路面养护技术规范》，结果如表１ １。 表１１路用性能结果 从表１１可以看出原路面的平整度等各项路 用性能都显著提高，充分说明本文所设计的级配 与材料具有良好的路用性能。 ３ 结 论 本文针对快速公交系统（ＢＲＴ）的运行特点和 ＢＲＴ专用车道的病害，借鉴国内外薄型沥青混凝 土经验，提出了ＢＲＴ的设计配合比。通过室内浸 水马歇尔试验和冻融劈裂试验以及车辙试验等检 测了该混合料的路用性能，并运用到实际ＢＲＴ专 用车道改建工程中。得到如下结论： （１）路用性能试验结果表明将ＳＭＡ一１３＋ＲＡ 抗车辙剂作为ＢＲＴ车道面层补强层能满足使用 要求，该超薄沥青｝昆合料的车辙动稳定度达３９８７ ７￣／ｍｍ，冻融劈裂试验残留强度比为８１．９６％，超 过规范对改性沥青ＳＭＡ混合料的要求；混合料浸 水马歇尔残留稳定度为９２．８６％，也超过规范对 该混合料的要求。由此可见，本文薄型沥青混合 料的路用性能满足规范对城市道路面层的要求， 具有抗车辙、抗水损害、抗冻等技术特点。 （２）通过对沥青面层结构的弯沉、弯拉应力 等力学性能进行ＡＮＳＹＳ软件仿真分析，从而验证 超薄沥青混凝土的优越性。 （３）在郑州市ＢＲＴ车道改建通车半年多来， 对路面使用性能指标进行了观测测量，其各项路 用性能都满足要求。 参考文献 ［１］ 王广伟，杨国宝．超薄磨耗层沥青混合料的应用研 究［Ｊ］．城市道桥与防洪，２０１１，８（８）：３２７．３３０． ［２］ 李平，扈惠敏．超薄磨耗层沥青混凝土配合比设 计与路用性能研究［Ｊ］．工程与建设，２０１１，２５ （４）：４７７－４７９． ［３］ 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