不同易密實超薄罩面處治方案應(yīng)用效果分析

劉武，鄧俊雙

(江西省交通工程集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330038)

目前，中國的高速公路絕大多數(shù)都采用半剛性基層瀝青路面的結(jié)構(gòu)形式。其預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施主要有微表處、就地?zé)嵩偕?、銑刨重鋪以及易密實超薄罩面等方式。?jù)中國高速公路管理部門養(yǎng)護(hù)資料的分析，微表處處理車轍病害只是暫時緩解，行車1～2年后，又會出現(xiàn)新的車轍；傳統(tǒng)銑刨重鋪處治，效果較好，但工作量大、造價高，同時容易引起舊路面損傷及產(chǎn)生銑刨廢料污染環(huán)境，不符合道路可持續(xù)發(fā)展的宗旨；就地?zé)嵩偕M(jìn)行車轍以及路表病害處治，只在中國局部地區(qū)有較少的實際應(yīng)用，設(shè)備昂貴及施工過程不易控制，導(dǎo)致該技術(shù)未能大規(guī)模推廣應(yīng)用；易密實超薄罩面作為熱拌瀝青混合料結(jié)構(gòu)形式，資源消耗少，路面性能改善效果顯著，具有良好應(yīng)用前景。法國、英國、美國等國家對超薄瀝青混凝土的研究應(yīng)用已經(jīng)有較長時間，其應(yīng)用主要集中在養(yǎng)護(hù)修復(fù)工程中提高其抗滑性能，此外，也有研究表明其修補(bǔ)車轍具有很好的效果。中國對超薄瀝青混凝土的研究起步較晚，1988年沙慶林研發(fā)了多碎石瀝青混凝土(SAC)，具有空隙小、抗滑性能好、抗變形能力強(qiáng)的特點(diǎn)，其攤鋪厚度為15～25 mm，大大降低了罩面層厚度，節(jié)約了路面養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，同時具有較好的路表性能，成為一種較好的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施;倪富健針對超薄罩面攤鋪溫度下降相對較快，有效攤鋪操作時間很短，難以保證碾壓充分和路用性能的特點(diǎn)，通過改變混合料級配和添加溫拌劑等措施研發(fā)了易密實瀝青混合料。

此次預(yù)防性養(yǎng)護(hù)高速試驗段選取截至2016年已建成通車運(yùn)營8年的路段，隨著交通量的增加以及部分車輛超載等重交通行車作用，路面出現(xiàn)不同程度車轍、瀝青老化、集料剝落、抗滑性能下降以及路面破損等病害，為改善路面使用性能，采用易密實超薄瀝青混凝土進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。該路段路面結(jié)構(gòu)從上至下分別為4 cm SBS改性瀝青AC-13+6 cm SBS改性瀝青AC-20+8 cm普通瀝青AC-25+8 cm ATB-25+42 cm水穩(wěn)基層+15 cm級配碎石墊層。

1 原路面檢測及處治方案制定

為便于詳細(xì)制定路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案，對路面前期進(jìn)行了詳細(xì)的路表病害調(diào)查以及技術(shù)狀況(PCI、IRI和RD)檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，按照現(xiàn)行瀝青路面技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)以及養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范，在滿足路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，以平整度IRI<3.4 m/km；車轍深度RD≥8 mm；抗滑性能SFC<42分別作為處治方案制定的閾值。其中車轍根據(jù)深度不同,RD<8 mm、8 mm≤RD≤15 mm、15 mm≤RD≤25 mm以及重度車轍RD>25 mm分類處治。當(dāng)重度車轍(RD>25 mm)時，車轍變形主要是由于中下面層變形為主導(dǎo)致，須處治到中下面層，進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層重建，不列入易密實超薄罩面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處治范圍。因此，瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)可對車轍深度RD≤25 mm范圍按不同程度分別采用直接易密實超薄罩面、精銑刨后易密實超薄罩面以及銑刨回補(bǔ)易密實超薄罩面分別處治。根據(jù)所選試驗路段路表病害以及車轍、平整度、抗滑性能的檢測結(jié)果，選取代表性的3個路段作為典型病害路段，分別采用不同的處治方案進(jìn)行易密實超薄罩面處治，具體檢測結(jié)果和處治方案如表1所示。

表1 典型病害路段檢測結(jié)果及對應(yīng)處治方案

2 原材料及生產(chǎn)配合比

2.1 原材料

(1)集料。粗、細(xì)集料技術(shù)性能指標(biāo)均須滿足現(xiàn)行設(shè)計和施工技術(shù)規(guī)范要求，粗集料采用玄武巖。

(2)瀝青。采用SBS改性瀝青，對路面現(xiàn)場送樣的瀝青樣品性能指標(biāo)進(jìn)行檢測，結(jié)果見表2。

表2 SBS改性瀝青性能指標(biāo)試驗結(jié)果

(3)易密實劑。采用美國Evotherm生產(chǎn)的易密實劑，其添加量為瀝青質(zhì)量的10%(樣品為稀釋液)。檢測結(jié)果和技術(shù)要求如表3所示。

表3 密實劑性能指標(biāo)試驗結(jié)果

注:密實劑添加量的質(zhì)量為瀝青質(zhì)量的10%。

(4)聚酯纖維。檢測結(jié)果和技術(shù)要求見表4。

(5)填料。填料檢測結(jié)果及技術(shù)要求見表5。

表4 聚酯纖維性能指標(biāo)試驗結(jié)果

注:聚酯纖維的添加量為瀝青混合料質(zhì)量的2.5‰。

表5 填料性能指標(biāo)試驗結(jié)果

2.2 生產(chǎn)配合比

根據(jù)易密實超薄瀝青混合料級配類型以及當(dāng)?shù)匕韬蜆堑膽?yīng)用經(jīng)驗，設(shè)置拌和樓熱料倉篩網(wǎng)為4、8、12 mm，碎石分檔為1#倉0～4 mm，2#倉4～8 mm，3#倉8～12 mm。采用以下生產(chǎn)配合比：1#倉(0～4 mm)∶2#倉(4～8 mm)∶3#倉(8～12 mm)∶礦粉=26∶9∶59∶6，易密實劑添加量為瀝青質(zhì)量的10%、聚酯纖維添加量為瀝青混合料質(zhì)量的2.5‰，油石比為5.4%。

根據(jù)JTG F40-2017《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》及易密實超薄瀝青混合料技術(shù)應(yīng)用指南中易密實超薄罩面瀝青混合料設(shè)計要求以及當(dāng)?shù)厥┕そ?jīng)驗，得到易密實超薄罩面瀝青混合料(ECA-10)的礦料級配組成如表6所示。

表6 易密實超薄罩面瀝青混合料(ECA-10)礦料級配組成

根據(jù)上述配合比對易密實超薄罩面瀝青混合料除進(jìn)行高、低溫性能以及抗水損害性能檢測外，還進(jìn)行了析漏試驗和飛散損失試驗，主要避免路表出現(xiàn)松散和泛油，試驗結(jié)果(表7)均能滿足高速公路面層性能的要求。

表7 配合比性能試驗結(jié)果

3 后期檢測評價分析

為評估處治方案的有效性，路面施工結(jié)束后分別于2017年1月和2018年1月對3個試驗路段的平整度、車轍以及抗滑性能等技術(shù)狀況指標(biāo)進(jìn)行跟蹤檢測。

3.1 不同處治方案對平整度的改善效果分析

結(jié)合不同易密實超薄罩面處治方案典型路段平整度檢測結(jié)果(表8)可知：3種處治方案的平整度在處治前后變化不明顯，通車1年后變化趨勢也不明顯，說明易密實超薄罩面處治方案作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施對路面平整度的改善不明顯。究其原因主要是：2.5 cm厚易密實超薄罩面不改變原有路面的下承層和路面線形，在路面表層病害較少的情況下，基本不改變原路面平整度，因此對路面的平整度改善不明顯。

表8 平整度檢測情況

3.2 不同處治方案對車轍的改善效果分析

結(jié)合不同處治方案典型路段的車轍檢測結(jié)果(表9)可知：下行K2 832+500～K2 833路段采用方案A(銑刨回補(bǔ)2.5 cm厚易密實超薄罩面)處治前后車轍深度由17.1 mm降到2.7 mm，降低84.2%，車轍改善效果顯著；施工1年后車轍深度增加1.8 mm。下行K2 835～K2 837路段采用方案B(精銑刨后2.5 cm厚易密實超薄罩面)處治前后車轍深度由10.2 mm降到4.5 mm，降低55.9%，車轍改善效果明顯；施工1年后車轍深度增加1.0 mm。下行K2 861～K2 863路段采用方案C(直接2.5 cm厚易密實超薄罩面)處治前后車轍深度由6 mm降到3.8 mm，降低57.9%，改善效果明顯；施工1年后車轍深度增加1.4 mm。分析其原因主要是銑刨回補(bǔ)后基本消除了原有路面車轍；精銑刨拉毛處治一般深度在1 cm左右，消除車轍范圍也局限于1 cm左右；直接罩面未對原路面車轍進(jìn)行充值，僅易密實超薄罩面混合料的填充作用進(jìn)行車轍矯正。

3.3 不同處治方案對抗滑性能的改善效果分析

結(jié)合不同處治方案典型路段的抗滑性能檢測結(jié)果(表10)可知：處治后3種方案抗滑性能橫向力系數(shù)SFC均大于60，說明易密實超薄罩面對抗滑性能改善顯著，分析其原因主要是礦料配合比中粗集料占60%以上，且粗集料采用玄武巖，具有較好的抗滑耐磨性能；同時施工1年后A、B、C共3種方案抗滑性能衰減率分別為3.4%、14.6%、9.4%，但是SFC均處于58左右，說明抗滑性能總體穩(wěn)定性較好。

表9 車轍檢測情況

表10 抗滑性能檢測情況

4 結(jié)論

綜合不同易密實超薄罩面處治方案在高速公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果跟蹤檢測結(jié)果，得出以下結(jié)論：

(1)易密實超薄罩面處治方案作為一種薄層罩面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施對原路面的平整度改善效果不明顯。

(2)銑刨回補(bǔ)2.5 cm厚易密實超薄罩面方案對原路面的車轍改善效果最為顯著，其次為精銑刨超薄罩面和直接進(jìn)行易密實超薄罩面方案，說明易密實超薄罩面方案適宜改善瀝青路面車轍。

(3)易密實超薄罩面具有較好的抗滑性能，且施工通車后抗滑性能較為穩(wěn)定。