含微表處復(fù)雜結(jié)構(gòu)層的瀝青路面就地?zé)嵩偕┕ぜ夹g(shù)研究

尚云龍，黃云涌，張　亮(黑龍江省高速公路建設(shè)局)

含微表處復(fù)雜結(jié)構(gòu)層的瀝青路面就地?zé)嵩偕┕ぜ夹g(shù)研究

尚云龍，黃云涌，張亮
(黑龍江省高速公路建設(shè)局)

摘要:《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG F41－2008中規(guī)定，有罩面層時(shí)，應(yīng)先銑铇，也可試驗(yàn)分析后做出針對(duì)性的設(shè)計(jì)。結(jié)合有代表性的工程，對(duì)有微表處復(fù)雜結(jié)構(gòu)層的瀝青路面就地?zé)嵩偕┕みM(jìn)行了討論。施工方案為不銑铇微表處層，通過(guò)再生劑配伍性分析、舊瀝青再生后性能、舊瀝青混合料性能等綜合試驗(yàn)結(jié)果分析，明確了可以在不銑铇罩面層時(shí)仍能制作出合格的再生瀝青混合料。

關(guān)鍵詞:瀝青;熱再生;微表處;施工

中圖分類(lèi)號(hào):U416. 217

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:??: C

文章編號(hào):??:1008－3383(2015)01－0098－02

收稿日期:2014－12－05

作者簡(jiǎn)介:尚云龍(1973－)，男，高級(jí)工程師。

基金項(xiàng)目:黑龍江省交通運(yùn)輸廳重點(diǎn)科技項(xiàng)目:瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)在我省的應(yīng)用研究。

微表處(或稀漿封層)是高等級(jí)公路中常用的薄層罩面方法，其為非承重結(jié)構(gòu)層，主要目的是封閉路表病害，增加路面抗磨耗能力。進(jìn)行薄層罩面后，隨著使用年限的增加，下承瀝青混凝土層仍在繼續(xù)老化，必要時(shí)仍需進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修。如維修方案確定為就地?zé)嵩偕绞剑捎谟姓置鎸拥拇嬖?，再生層變?yōu)槎N混合料，這給再生混合料設(shè)計(jì)及施工帶來(lái)了困難。

《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG F41－2008中規(guī)定，“原路面有稀漿封層、微表處……，不宜直接進(jìn)行就地?zé)嵩偕＞偷責(zé)嵩偕?，?yīng)先將其銑铇掉，或經(jīng)充分試驗(yàn)分析后，做出針對(duì)性的材料設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)?！睂?duì)于工程來(lái)說(shuō)，罩面層經(jīng)通車(chē)運(yùn)行，必然會(huì)有部分脫落，如果進(jìn)行銑铇，既增加了施工難度，又提高了工程造價(jià)，同時(shí)也延長(zhǎng)了工期。規(guī)范中也允許了經(jīng)試驗(yàn)后可以不銑铇，所以進(jìn)行細(xì)致的試驗(yàn)分析論證，在不銑铇的前提下，也可能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)層的就地?zé)嵩偕?/p>

1　工程概況

1. 1工程概況

鶴大公路G11鶴崗南出口段是鶴崗市重要的交通要道，一級(jí)汽車(chē)專(zhuān)用公路標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有路面為10cm瀝青混凝土路面+1cm微表處層，日交通量為1．5～1．6萬(wàn)臺(tái)次。

1. 2當(dāng)前路面狀態(tài)

本路段于2002年改造為一級(jí)公路，實(shí)際調(diào)查結(jié)果為上面層為3 cm左右的AC－16I型瀝青混凝土+1 cm厚的微表處。此種結(jié)構(gòu)的瀝青路面就地?zé)嵩偕趪?guó)內(nèi)非常罕見(jiàn)，為再生混合料的組成設(shè)計(jì)帶來(lái)了困難。主要表現(xiàn)在:微表處層無(wú)規(guī)律脫落，且未脫落部分在全路段不均勻磨耗。微表處使用的是改性乳化瀝青，與原路面的基質(zhì)瀝青性質(zhì)不同。這種現(xiàn)象帶來(lái)的直接影響是舊路面瀝青混合料中瀝青含量的無(wú)規(guī)律變化及再生效果的差異。

2　舊路取樣分析

針對(duì)上述困難，課題組采取的解決措施是:加大舊路面混合料取樣密度，對(duì)特殊路段加密取樣，以期室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果盡量符合工程實(shí)際。具體為根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG F41－2008，就地?zé)嵩偕娜宇l率為單車(chē)道5 km或50 000 m2，鑒于面層施工時(shí)攤鋪機(jī)為全幅(一級(jí)路的半幅)施工，行車(chē)道及超車(chē)道的混合料是一樣的，所以，我們將取樣頻率加密到每500 m一個(gè)，分車(chē)道間隔開(kāi)。

2. 1取樣方式

為減少切割帶來(lái)的集料破壞及保證有足夠的混合料進(jìn)行試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)取樣尺寸放大為40×40 cm的矩形。切割機(jī)具采用水泥混凝土路面切縫機(jī)，切割深度為5 cm;切割完成后用電動(dòng)沖擊鎬打成大塊再挖取;取樣完成后用瀝青冷補(bǔ)料回填。

2. 2舊混合料分析

(1)舊瀝青混合料的含水率。

舊瀝青路面中除表層外，內(nèi)部空隙中還含有微量的水份，在再生過(guò)程中，這些水份將被蒸發(fā)。混合料組成設(shè)計(jì)中，這部分的水份也會(huì)影響瀝青用量的計(jì)算，所以，必須取得舊混合中的含水率數(shù)據(jù)。

(2)舊瀝青混合料的瀝青含量。

瀝青混凝土路面經(jīng)過(guò)多年的行車(chē)及自然環(huán)境老化，瀝青含量相比鋪筑時(shí)均有所降低，舊混合料中的瀝青含量是一項(xiàng)重要指標(biāo)，直接關(guān)系到再生劑的摻入量及新加入瀝青的摻量。驗(yàn)證瀝青混合料中瀝青含量的最佳方法應(yīng)為燃燒爐法，但針對(duì)本項(xiàng)目存在瀝青回收問(wèn)題，所以試驗(yàn)方法采用離心分離法，抽提液留存以備之后回收瀝青。

本試驗(yàn)未分離微表處層，將微表處層與AC－16I型瀝青層視為整體進(jìn)行抽提，對(duì)回收后的改性乳化瀝青+基質(zhì)瀝青綜合進(jìn)行性能評(píng)價(jià)。

(3)舊瀝青混合料的礦料級(jí)配。

按T0722－1993試驗(yàn)方法抽提后取得礦料級(jí)配，為拌制新混合料提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2. 3舊瀝青性能試驗(yàn)

首先對(duì)回收后的舊瀝青進(jìn)行三大指標(biāo)的評(píng)價(jià)，以此為基準(zhǔn)等添加再生劑后進(jìn)行指標(biāo)對(duì)比。本項(xiàng)目只進(jìn)行25℃指標(biāo)，未計(jì)算PI及R值。

從表1、2、3中，針入度與延度高于經(jīng)驗(yàn)值，軟化點(diǎn)低于經(jīng)驗(yàn)值，正常情況下，使用11年的瀝青路面混合料的軟化點(diǎn)應(yīng)在70℃左右。分析原因后我們認(rèn)為，造成這一結(jié)果的原因在于表層微表處中改性乳化瀝青的混入。

3　工程施工

2013年6月底至8月底，黑龍江省路捷公路工程公司在鶴大公路鶴崗迎賓門(mén)至南風(fēng)井段進(jìn)行了20萬(wàn)m2的瀝青路面就地?zé)嵩偕こ淌┕ぃ饕┕C(jī)械采用遼寧森遠(yuǎn)集團(tuán)生產(chǎn)的4 500型熱再生機(jī)組，施工工藝為不處理微表處層，直接加熱路面，再進(jìn)行后繼施工。

為保證路面加熱效果(包括穿透微表處層)，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，本工程使用三臺(tái)加熱機(jī)組，一臺(tái)銑刨機(jī)組，1臺(tái)復(fù)拌機(jī)組，各加熱機(jī)組溫度控制為:加熱爐出風(fēng)溫度分別為: 1#加熱機(jī)500～520℃、2#加熱機(jī)480～500℃、3#加熱機(jī)460～480℃，加熱路表溫度控制: 1#加熱機(jī)120～130℃，2#加熱機(jī)140～160℃，3#加熱機(jī)170～190℃，下臥層溫度控制在90～110℃，并注意防止瀝青老化。為達(dá)到最佳的預(yù)熱深度，加熱機(jī)組間距離固定，并采取了保溫措施，整套機(jī)組運(yùn)行速度控制在2 m/min以內(nèi)。最終攤鋪混合料溫度控制在135℃以上。

熱再生施工中，新瀝青與再生劑添加是控制重點(diǎn)。再生劑用量記入瀝青中，其摻量的多少影響對(duì)舊路中瀝青恢復(fù)的效果;瀝青用量影響到混合料的整體物理力學(xué)性能。施工前對(duì)新瀝青與再生劑添加裝置進(jìn)行標(biāo)定，確保添加量準(zhǔn)確，并且最為日常檢查的重點(diǎn)。

碾壓工藝為雙鋼輪壓路機(jī)在前，雙鋼輪壓路機(jī)振壓3～4遍，輪胎式壓路機(jī)碾壓4～6遍，雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1～2遍凈面。初壓速度控制在2～4 km/h;復(fù)壓速度控制在2～3 km/h;終壓速度控制在3～5 km/h。初壓溫度130～140℃，復(fù)壓溫度不低于125℃，終壓溫度應(yīng)不低于70℃。

隨工程進(jìn)度進(jìn)行的室內(nèi)外試驗(yàn)表明，再生后混合料技術(shù)指標(biāo)達(dá)到新拌瀝青混合料水平。2013年10月，該項(xiàng)目通過(guò)了鶴崗市公路工程質(zhì)量監(jiān)督站組織的驗(yàn)收。

4　后期觀測(cè)及分析

工程交工后，建設(shè)單位組織相關(guān)人員分別于2014年1月及2014年4月對(duì)工程進(jìn)行了后期觀測(cè)。其中，1月份調(diào)查時(shí)全路段均出現(xiàn)了橫向裂縫，未發(fā)現(xiàn)縱向裂縫及其他病害，橫向裂縫間距約為25 m; 4月調(diào)查時(shí)除橫向裂縫有所加密后，還發(fā)現(xiàn)少量縱向裂縫及網(wǎng)裂、1處坑槽等現(xiàn)象(在未加鋪路段)，橫向裂縫間距約為19 m，縫寬小于1 mm。

觀測(cè)結(jié)果分析:

(1)橫向裂縫。寒區(qū)瀝青路面橫向裂縫屬正常現(xiàn)象，本路段的橫向裂縫間距屬于正常范圍內(nèi)，只需及時(shí)灌縫就不會(huì)引發(fā)其它病害。

(2)縱向裂縫和網(wǎng)裂。與舊路原有縱向裂縫和網(wǎng)裂位置相對(duì)應(yīng)，屬原舊路局部位置結(jié)構(gòu)性損壞，單純依靠修復(fù)瀝青面層不能從根本上解決這類(lèi)病害，需局部挖除舊路結(jié)構(gòu)層、補(bǔ)壓路基并加鋪抗裂土工格柵后再恢復(fù)結(jié)構(gòu)層和瀝青面層。

(3)坑槽。原舊路瀝青路面存在點(diǎn)位性中、下面層局部松散，強(qiáng)度低，在設(shè)計(jì)和施工中未調(diào)查和發(fā)現(xiàn)這樣個(gè)別點(diǎn)位性下層破損，只對(duì)原舊路表面層進(jìn)行了熱再生處理，經(jīng)過(guò)重載交通作用一段時(shí)間后，中、下面層松散、擾動(dòng)、表面層無(wú)法承受荷載帶來(lái)的變形，造成表面出現(xiàn)坑槽;需對(duì)原有瀝青面層進(jìn)行挖除，采用新熱拌瀝青混合料進(jìn)行修補(bǔ)。

5　結(jié)論

本文討論了在不銑铇微表處層的情況下實(shí)施瀝青路面就地?zé)嵩偕目尚行?。?jīng)各項(xiàng)試驗(yàn)分析，確定以下結(jié)論:

(1)微表處層中的改性乳化瀝青可以與再生劑、基質(zhì)瀝青有效溶和，形成均質(zhì)后共同粘附于集料上;

(2)由于再生劑產(chǎn)品種類(lèi)繁多，機(jī)理不同，通過(guò)試驗(yàn)選擇合適的再生劑是實(shí)現(xiàn)制作合格再生混合料的基礎(chǔ);

(3)含有改性乳化瀝青的再生瀝青混合料的主要技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到新拌瀝青混合料水平;

(4)有微表處等復(fù)雜結(jié)構(gòu)層的瀝青路面就地?zé)嵩偕┕r(shí)，需強(qiáng)化路面加熱環(huán)節(jié)，施工時(shí)煙霧較大(大部分為水蒸汽) ;

(5)作好前期舊路混合料分析工作，為施工的過(guò)程中材料變化提供準(zhǔn)確指導(dǎo)。

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