G104明光段2015年瀝青路面中修養(yǎng)護(hù)病害成因分析

唐哲

（滁州市公路管理局，安徽 滁州 239000）

G104明光段2015年瀝青路面中修養(yǎng)護(hù)病害成因分析

唐哲

（滁州市公路管理局，安徽 滁州 239000）

通過對(duì)G 104明光段中修段瀝青路面典型病害調(diào)查，并對(duì)膠結(jié)料與芯樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)分析以及混合料性能評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)造成瀝青路面過早損壞的原因是壓實(shí)度偏低，混合料的0.075m m篩孔通過率偏高，集料密度低、壓碎值高、軟石含量多，集料的品質(zhì)較差；重塑后混合料的高溫穩(wěn)定性0不能滿足規(guī)范要求，水穩(wěn)定性和強(qiáng)度雖滿足規(guī)范要求，但性能檢測結(jié)果偏低。

瀝青路面；病害；膠結(jié)料；性能

一、概述

G104明光段2015年中修工程中，對(duì)于路面出現(xiàn)明顯車轍及縱向裂縫長度較大的路段采用了裂縫局部修補(bǔ)，上面層全車道銑刨重鋪4cm AC-13（SBS改性）混合料的方案，2015年共進(jìn)行了單車道約17km的養(yǎng)護(hù)施工，全部施工于8月初完成，但經(jīng)不足1個(gè)月的運(yùn)營，較大部分段落，單車道約15km路段不同程度地出現(xiàn)了松散、坑洞、坑槽等病害。為了明確病害成因，掌握路面混合料的性能，安徽滁州路橋工程有限責(zé)任公司成立課題組對(duì)本次2015年養(yǎng)護(hù)段病害成因進(jìn)行分析工作。

（一）取芯目的及方案

對(duì)病害位置進(jìn)行取芯，通過對(duì)芯樣狀況的判斷及室內(nèi)試驗(yàn)來掌握路面結(jié)構(gòu)性能狀況是一種直接、有效且精確的方法。本次對(duì)G104明光段2015年中修工程典型病害位置進(jìn)行取芯，主要目的包括如下幾個(gè)方面：

1、了解典型病害處各層混合料情況，對(duì)病害發(fā)生原因進(jìn)行初步分析；

2、了解各面層之間的粘結(jié)情況；

3、用于室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)路面混合料進(jìn)行物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)檢測，對(duì)病害成因及發(fā)展規(guī)律進(jìn)行深入剖析，對(duì)加鋪層材料目前的路用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析現(xiàn)有路面材料的使用性能，為制定經(jīng)濟(jì)合理的治理方案提供支撐；

4、對(duì)生產(chǎn)混合料的性能進(jìn)行對(duì)比。

本次取芯檢測工作主要針對(duì)坑塘、松散、沉陷較明顯段落進(jìn)行，選取的樁號(hào)范圍為K1061~K1064，K1082~K1084共取芯14個(gè)，另外，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場混合料的性能評(píng)估，對(duì)上面層材料進(jìn)行了挖塊。

（二）擬進(jìn)行的主要試驗(yàn)

芯樣鉆取過程中，即對(duì)芯樣狀態(tài)進(jìn)行現(xiàn)場觀測，包括外觀、芯樣各層混合料厚度、芯樣的完整性、層間粘結(jié)情況等。本次評(píng)估進(jìn)行的主要室內(nèi)試驗(yàn)項(xiàng)目包括：膠結(jié)料性試驗(yàn)、芯樣壓實(shí)度試驗(yàn)、芯樣抽提試驗(yàn)、芯樣蠕變?cè)囼?yàn)、回收瀝青性能評(píng)價(jià)、回收材料性能評(píng)價(jià)等。

二、膠結(jié)料與芯樣室內(nèi)試驗(yàn)分析

項(xiàng)目組對(duì)病害段所用瀝青膠結(jié)料留樣，以及現(xiàn)場芯樣的回收瀝青進(jìn)行了全套指標(biāo)的性能檢測。

表2-1 留樣及回收瀝青性能試驗(yàn)結(jié)果

由表2-1中的數(shù)據(jù)可見：

（1）留樣瀝青的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均可滿足規(guī)范要求；（2）經(jīng)過拌合樓后，回收瀝青膠結(jié)料的大部分技術(shù)指標(biāo)出現(xiàn)了降低，混合料生產(chǎn)過程的高溫會(huì)降低改性瀝青的品質(zhì)。

（一）芯樣外觀評(píng)價(jià)

整體上，所鉆取的芯樣表面均較為完整、密實(shí)，層間粘結(jié)良好，典型芯樣狀況如以下各圖所示。

圖2-1 K1061～K1064段路面芯樣狀況

圖2-2 K1082～K1084段路面芯樣狀況

從所取芯樣的切割斷面來看，存在以下幾方面問題：

（1）混合料整體偏細(xì)，斷面細(xì)集料偏多；（2）混合料的粗細(xì)離析較嚴(yán)重；（3）集料中存在一定量的褐色軟弱顆粒。

（二）芯樣空隙率狀況

項(xiàng)目組對(duì)所取車轍斷面各位置芯樣進(jìn)行了室內(nèi)密度試驗(yàn)，檢測了芯樣上面層混合料的密度和空隙率。檢測數(shù)據(jù)見表2-2。

表2-2 上面層芯樣的密度和空隙率

分析表2-2中的數(shù)據(jù)，可以得到如下結(jié)論：

（1）K1061～K1064段芯樣的壓實(shí)度較低，所取6個(gè)芯樣中，4個(gè)芯樣的壓實(shí)度不滿足規(guī)范93～97%的要求；（2）K1082～K1084段芯樣的壓實(shí)度較低，所取8個(gè)芯樣中，4個(gè)芯樣的壓實(shí)度不滿足規(guī)范93～97%的要求；

根據(jù)病害段落所取芯樣的壓實(shí)度情況，現(xiàn)場的壓實(shí)度均偏低，所取芯樣壓實(shí)度合格率不足50%。

（三）芯樣瀝青混合料抽提試驗(yàn)

為了對(duì)病害部位路面混合料的組成狀況有一定了解，課題組對(duì)K1061～K1064下行行車道及K1082～K1084下行行車道的上面層瀝青混合料進(jìn)行了抽提試驗(yàn)，分析其混合料的油石比和集料的級(jí)配狀況。

表2-3 病害段上面層瀝青混合料抽提結(jié)果

圖2-3 上面層混合料級(jí)配狀況

分析表2-2及圖2-3中的數(shù)據(jù)可見：

（1）油石比變異較大，同一篩孔的通過率差異較大，最大差異可達(dá)到6.6%，如13.2mm篩孔；（2）混合料的0.075mm篩孔通過率偏高，在油石比較低的情況下，混合料的粘聚性差，強(qiáng)度低，現(xiàn)場易于在車輛荷載的作用下出現(xiàn)光面的情況；（3）混合料4.75mm篩孔的通過率偏高，混合料級(jí)配細(xì)，高溫穩(wěn)定性不佳。

（四）各層芯樣動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)

采用動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)（試驗(yàn)溫度60℃、荷載0.7MPa）評(píng)價(jià)不同路段輪跡帶上面層芯樣的高溫穩(wěn)定性狀況。

下行K1064+550及K1083+480行車道上面層芯樣的動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果如下表2-3所示。

表2-4 上面層芯樣動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果

由上表中的數(shù)據(jù)可見，從整體來看兩個(gè)路段上面層的高溫性能均較差，剪切流動(dòng)階段的蠕變發(fā)展速率較大，2個(gè)芯樣流變次數(shù)均未超過1000次，累計(jì)應(yīng)變均在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到了100000με。

重復(fù)蠕變?cè)囼?yàn)的流變次數(shù)與混合料高溫穩(wěn)定性密切相關(guān)，根據(jù)相關(guān)研究，當(dāng)改性瀝青混合料60℃流變次數(shù)小于1000次時(shí)，混合料的高溫性能不能滿足規(guī)范要求。

（五）集料性能試驗(yàn)

為了解病害段落所用集料質(zhì)量情況，項(xiàng)目組對(duì)K1082～K1084段抽提后所獲得的集料進(jìn)行了指標(biāo)檢測，具體結(jié)果如下表所示。

表2-5 上面層集料性能試驗(yàn)結(jié)果

分析表2-4中數(shù)據(jù)，可以得到如下結(jié)論：

（1）抽提所得到的集料密度遠(yuǎn)低于常規(guī)玄武巖集料的密度（一般玄武巖集料密度高于2.9g/cm3）；（2）集料的壓碎值較高，高于常規(guī)玄武巖集料（一般玄武巖集料壓碎值不高于15%）；（3）集料軟石含量高，這與現(xiàn)場出現(xiàn)的小的坑點(diǎn)及集料的密度低，破碎值高相對(duì)應(yīng)。

三、現(xiàn)場混合料性能評(píng)價(jià)

對(duì)現(xiàn)場混合料重塑成型，并進(jìn)行相關(guān)性能試驗(yàn)是直接掌握路面混合料品質(zhì)的最直接手段，本次評(píng)價(jià)對(duì)G104明光段2015年養(yǎng)護(hù)工程中出現(xiàn)病害段落的上面層材料進(jìn)行了現(xiàn)場挖取，并在室內(nèi)進(jìn)行了重塑及性能試驗(yàn)，試驗(yàn)項(xiàng)目包括馬氏穩(wěn)定度、流值、混合料高溫性能、混合料抗拉性能及混合料水穩(wěn)定性。

（一）瀝青混合料的強(qiáng)度

對(duì)樁號(hào)范圍K1082～K12.8484段的混合料進(jìn)行加熱重塑，用馬歇爾擊實(shí)法成型試件。每組混合料成型三個(gè)試件，所得到的試件空隙率以及相應(yīng)的穩(wěn)定度及流值數(shù)據(jù)如表3-1所示。

表3-1 瀝青混合料力學(xué)性能測試結(jié)果

分析表中數(shù)據(jù)可知，現(xiàn)場混合料經(jīng)重塑后，混合料的空隙率較現(xiàn)場孔隙率有所降低，混合料的馬氏穩(wěn)定度為8.99kN，流值為33.5。

室內(nèi)芯樣的孔隙率低于現(xiàn)場孔隙率，則現(xiàn)場混合料的馬氏穩(wěn)定度要低于室內(nèi)的試驗(yàn)結(jié)果，室內(nèi)重塑試件的馬氏穩(wěn)定度雖然高于規(guī)范不小于8kN的技術(shù)要求，但對(duì)于改性瀝青AC-13混合料而言，結(jié)果偏低，一般改性瀝青AC-13混合料的室內(nèi)馬氏穩(wěn)定度在11kN以上。

（二）瀝青混合料的水穩(wěn)定性

水穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)瀝青路面質(zhì)量的一種主要形式。本部分按照規(guī)范要求對(duì)現(xiàn)場混合料重塑后，采用馬歇爾方法成型六個(gè)馬歇爾試件，其中三個(gè)用于非條件試驗(yàn)，三個(gè)用于條件試驗(yàn)，計(jì)算殘留穩(wěn)定度，試驗(yàn)結(jié)果如下表所示。

表3-2 浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

分析表中數(shù)據(jù)可知，重塑后瀝青混合料的抗水損害性能滿足改性瀝青混合料不小于85%的規(guī)定，但結(jié)果偏低。

（三）瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性

瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性是指混合料在夏季高溫條件下，在交通荷載的反復(fù)作用下，不產(chǎn)生車轍、推移、擁包等病害的性能。項(xiàng)目組采用室內(nèi)車轍試驗(yàn)來評(píng)價(jià)現(xiàn)場重塑瀝青混合料在高溫情況下的穩(wěn)定性能，車轍試驗(yàn)結(jié)果如表3-3所示。

表3-3 車轍試驗(yàn)結(jié)果

分析表中數(shù)據(jù)可知，重塑后瀝青混合料的抗高溫變形性能較差，不能滿足規(guī)范不小于2400次/mm的技術(shù)要求，混合料的高溫穩(wěn)定性較差。

四、結(jié)論

本項(xiàng)目對(duì)G104明光段2015年中修工程中出現(xiàn)病害的路段進(jìn)行了現(xiàn)場取芯，以及室內(nèi)的性能檢測，經(jīng)分析得到的結(jié)論主要有：

（一）檢測所取芯樣面層較為完整，各層之間的層間粘結(jié)狀況良好，但混合料整體偏細(xì)，且現(xiàn)場混合料的粗細(xì)離析較嚴(yán)重；（二）根據(jù)空隙率的試驗(yàn)結(jié)果，病害段落所取芯樣的壓實(shí)度均偏低，芯樣壓實(shí)度合格率不足50%；（三）根據(jù)抽提試驗(yàn)的結(jié)果，混合料生產(chǎn)的穩(wěn)定性差，混合料的0.075mm篩孔通過率偏高，在油石比較低的情況下，混合料的粘聚性差、強(qiáng)度低，現(xiàn)場易于在車輛荷載的作用下出現(xiàn)光面的情況；（四）根據(jù)病害段落芯樣的高溫蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果，K1064及K1083段所取芯樣的高溫抗變形性能較差，上面層60℃下小于1000次重復(fù)荷載作用即出現(xiàn)流變；（五）回收瀝青膠結(jié)料的大部分技術(shù)指標(biāo)出現(xiàn)了降低，混合料生產(chǎn)過程的高溫會(huì)降低改性瀝青的品質(zhì)；（六）現(xiàn)場混合料中抽提獲得的集料密度低、壓碎值高、軟石含量多，集料的品質(zhì)較差；（七）根據(jù)對(duì)重塑混合料的強(qiáng)度、高溫、低溫及水穩(wěn)定性的試驗(yàn)結(jié)果，重塑后混合料的高溫穩(wěn)定性不能滿足規(guī)范要求，水穩(wěn)定性和強(qiáng)度雖滿足規(guī)范要求，但性能檢測結(jié)果偏低。

［1］鄧學(xué)均，黃曉明.路面設(shè)計(jì)原理與方法（第2版）［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［2］顧凡.SBS改性瀝青老化特性評(píng)價(jià)［D］.南京：東南大學(xué)，2010.

［3］黃曉明，吳少鵬，趙永利.瀝青與瀝青混合料［M］.南京：東南大學(xué)出版社，2002.

TU7

A

1671-5993（2015）04-0052-04

2015-9-15

唐哲（1964-），男，安徽來安人，滁州市公路管理局工程師。