瀝青路面就地?zé)嵩偕浜媳葍?yōu)化設(shè)計及其性能研究

劉芳 周薇 吳聰 黃志鋼

摘要：為提高瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)的處理效果，文章以廣西河池地區(qū)某高速公路為實際工程案例，對就地?zé)嵩偕旌狭霞壟溥M行優(yōu)化設(shè)計，并通過水穩(wěn)定性試驗、車轍試驗和路面鋪筑質(zhì)量檢測，研究了瀝青中添加再生劑的不同含量、不同集料配比用量對瀝青混合料路面就地?zé)嵩偕阅艿挠绊憽＝Y(jié)果表明：RAP料的級配正常，回收瀝青的老化程度偏高，但仍滿足再生要求;新添加瀝青混合料AC-13的級配為3#級配，再生劑的摻量為RAP瀝青的5%時，路面鋪筑質(zhì)量檢測的壓實度、滲水系數(shù)、抗剪強度和構(gòu)造深度等都滿足規(guī)范要求，具有良好的施工質(zhì)量和路用性能。

關(guān)鍵詞：道路工程;舊路改造;就地?zé)嵩偕夹g(shù);級配設(shè)計;性能研究

0 引言

就地?zé)嵩偕夹g(shù)是一項新興的預(yù)防性養(yǎng)護瀝青路面的措施，在路面養(yǎng)護維修當(dāng)中被廣泛應(yīng)用，還取得了很不錯的成效。養(yǎng)護維修方式與傳統(tǒng)高等級瀝青路面相比較，該項技術(shù)降低了瀝青、集料等有限資源的消耗，而且傳統(tǒng)的養(yǎng)護措施中RAP料造成的土地浪費以及環(huán)境污染問題得到了有效解決，該技術(shù)是一種綠色環(huán)保型再生技術(shù)，具有較好的經(jīng)濟效益，有利于生態(tài)資源的節(jié)約和對環(huán)境的保護[1]。

就地?zé)嵩偕夹g(shù)的混合料在施工后的路用性能會出現(xiàn)一定的問題，因此很有必要進行新的混合料配合比優(yōu)化設(shè)計。游金梅等研究的結(jié)論表明再生混合料的級配設(shè)計應(yīng)該考慮施工當(dāng)?shù)氐慕煌ㄇ闆r，以及考慮天氣狀況等一些因素[2]。尤江等研究結(jié)論顯示了再生混合料的各性能和集料的級配有著很密切的聯(lián)系，設(shè)計合理的混合料配合比時，混合料的各項性能均能滿足相對應(yīng)規(guī)范要求[3]。林翔等研究不同瀝青路面施工的工藝、再生方式的特性和適用的范圍，探討如何選擇適合的再生方法進行實際路面改造，并提出適合我國的再生方式選擇方法及原則[4]。

本研究以廣西河池市某高速公路為實際案例，研究了瀝青中添加再生劑的不同含量、不同集料配比用量對瀝青混合料路面就地?zé)嵩偕阅墚a(chǎn)生的影響，對實際施工的路段進行了取樣和試驗分析，結(jié)果顯示該施工路段具有很好的路用性能。

1 試驗原材料

舊的瀝青路面回收材料（AC-13）、新瀝青混合料AC-13、某品牌高性能再生劑等所用原材料均滿足規(guī)范要求[5]。

為了解原始路面材料的狀態(tài)，對該道路進行了隨機取樣，采用專用儀器對RAP進行提取，再進行分離篩分，通過對該試驗的分析檢測，得出的數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，繪制了級配曲線（見圖1）。從圖1可以知道，原路面的瀝青混合料為AC-13，其中混合料中瀝青的含量占4.5%，且原路面級配仍然滿足相應(yīng)規(guī)范的要求，不需要再次調(diào)整。

對原路面瀝青進行了瀝青的三大指標(biāo)（針入度、延度、軟化點）及瀝青混合料的試驗，得出原路面瀝青混合料的性能及其老化程度數(shù)據(jù)，結(jié)果如表2所示。

由表中試驗數(shù)據(jù)可以清晰知道，原瀝青的針入度值為12.3 mm，延度值為3.1 cm，軟化點值為65.7 ℃，和規(guī)范要求偏離較大，這表明原路面道路經(jīng)過長時間嚴重的荷載，長時間天氣環(huán)境等因素的共同作用下，使得瀝青的硬度變硬，脆性強度變強，試驗結(jié)果說明該路段原路面瀝青老化很嚴重，但是按照相關(guān)規(guī)范，該老化后的瀝青可以滿足就地?zé)嵩偕夹g(shù)的再生要求[6]。

2 就地?zé)嵩偕┕すに?/p>

就地?zé)嵩偕窍葘⒃悸访孢M行加熱，添加一定的再生劑，翻松拌和均勻，最后進行再生混合料的攤平鋪勻。與此同時，將新混合料直接攤鋪于再生料上面，兩層混合料通過碾壓機一次碾壓成型。本實驗方案所添加的新瀝青混合料厚度為3 cm，施工工藝圖如圖2所示。

3 就地?zé)嵩偕鸀r青混合料的級配控制

3.1 再生劑的添加量

為了使原來路面瀝青及瀝青混合料性能可以得到一定復(fù)原，本實驗分別添加了3.0%、5.0%、8.0%的再生劑進行瀝青三大指標(biāo)（針入度、延度、軟化點）和一些相關(guān)聯(lián)的試驗，相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)果如圖3～6和表3所示，該數(shù)據(jù)結(jié)果可以得出最佳的再生劑添加使用量。

根據(jù)以上圖表可以知道，隨著再生劑添加量的不斷增大，瀝青的針入度值逐漸變大，延度逐漸變大，軟化點逐漸變小，說明該瀝青三大指標(biāo)均得到一定的復(fù)原;空隙率隨著再生劑使用量的增加而變小，當(dāng)添加8%再生劑時，其空隙率為2.7%，不能滿足要求，且瀝青恢復(fù)情況和添加5.0%再生劑時的情況相差不大，因此根據(jù)試驗結(jié)果和以往的工程經(jīng)驗，可以知道再生劑添加使用量確定為5.0%最為合適。

3.2 新添加瀝青混合料AC-13配合比的控制

3.2.1 礦料級配試驗

本試驗的新添加混合料采用了三種不同配比的級配，礦料的油石比、級配情況見表4。

由表4可以清楚知道，1#、2#級配的0.075 mm通過率都較高，全部在8.0%以上，比生產(chǎn)配合比高了2.0%以上，使得瀝青混合料AC-13的膠漿偏多，3#級配的0.075 mm通過率合適。

如圖7所示，采用1#、2#配比進行了就地?zé)嵩偕氖┕?，添加? cm新瀝青混合料經(jīng)壓實成型后出現(xiàn)了問題，從圖7路表效果可知，路表構(gòu)造深度較大，粗集料較多，粗集料之間缺少了細集料的填充，而采用3#配比進行就地?zé)嵩偕旌狭辖?jīng)壓實成型后，路表的外觀改善很多。

如圖8所示，從采用三個配比的路面取芯試件來看，1#、2#配比下的路表外觀粗集料較多，構(gòu)造深度較大，空隙率較大，而3#配比路表外觀有了明顯改善，平整且密實。因此3#配比施工的路表效果最為合適。

3.2.2 水穩(wěn)定性試驗和車轍試驗

由于3#配比施工的路表效果最佳，對3#配比的瀝青混合料AC-13（新添加）進行高穩(wěn)和水穩(wěn)驗證性試驗，得出的數(shù)據(jù)如表5、表6所示。

由表5、表6可以明顯看出，其凍融劈裂殘留強度（RT）比為84.1%，浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度（MS）為90.2%，動穩(wěn)定度（DS）平均值為1 355次/mm，全部滿足相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范要求。

4 路面質(zhì)量檢測

對就地?zé)嵩偕┕さ穆访妫ㄐ绿砑訛?#配比瀝青混合料）進行了現(xiàn)場路面質(zhì)量檢測。

4.1 壓實度

對就地?zé)嵩偕┕ず蟮臑r青路面進行鉆取芯樣，測試新添加的3 cm新瀝青混合料AC-13的壓實度。在測試過程中，將芯樣下部的原路面瀝青混合料切割掉，只測試新添加的3 cm新瀝青混合料AC-13的壓實度，測試數(shù)據(jù)結(jié)果如表7所示，其中取樣的芯樣毛體積相對密度本實驗采用表干法來測定。

由表7可以很明顯看出，不同樁號的三個面層芯樣的壓實度分別為95.3%、96.5%、95.6%，且值全部>93%，說明面層芯樣試件的壓實度全部符合設(shè)計時的要求。

4.2 滲水系數(shù)

用滲水儀對該施工的新瀝青路面進行了滲水系數(shù)試驗，測試的結(jié)果見表8。

由表8可以清楚知道，路面滲水系數(shù)在150 ml/min左右，均小于滲水系數(shù)要求，這說明該施工的路面滲水系數(shù)較小，符合要求。

4.3 構(gòu)造深度

為了評價就地?zé)嵩偕┕さ臑r青路面的抗滑性能，對該路段已經(jīng)完成施工的路面進行構(gòu)造深度的試驗測試，測試數(shù)據(jù)見表9。

由表9可以知道，施工的路面平均構(gòu)造深度為0.94 mm，根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50-2006）對其構(gòu)造深度≥0.55 mm的要求[7]，同時考慮路表的密實性，該施工路面的構(gòu)造深度最合適，符合規(guī)范要求。

4.4 抗剪強度試驗

為了評價就地?zé)嵩偕┕み^后的瀝青路面和新舊瀝青混合料的粘結(jié)效果，對該路面芯樣開展了25 ℃的抗剪強度的試驗測試，試驗數(shù)據(jù)如表10所示。

由表10數(shù)據(jù)可以知道，就地?zé)嵩偕┕さ臑r青路面平均抗剪強度為0.41 MPa，大于技術(shù)要求值，符合技術(shù)規(guī)范要求，這說明新舊瀝青混合料之間粘結(jié)效果良好。主要的原因是就地?zé)嵩偕┕C組將原路面加熱耙松，導(dǎo)致新舊瀝青混合料相互嵌擠，形成一個整體。

5 結(jié)語

（1）從抽提篩分原路面混合料的試驗結(jié)果可知道，原路面混合料為AC-13，檢測瀝青含量是4.5%，原路面的級配滿足了規(guī)范要求，不需要再次調(diào)整。

（2）通過測定瀝青三大指標(biāo)（針入度、延度、軟化點）及空隙率，分析得出再生劑的添加使用量是5.0%時，瀝青的三大指標(biāo)恢復(fù)效果最佳且符合空隙率要求。

（3）瀝青路面就地?zé)嵩偕砑拥男聻r青混合料AC-13施工配合比采用3#配合比時，其動穩(wěn)定度（DS）、凍融劈裂殘留強度（RT）比和浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度（MS）符合技術(shù)要求。

（4）路面現(xiàn)場質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，壓實度、滲水系數(shù)、芯樣抗剪強度和路面構(gòu)造深度等都滿足規(guī)范要求，具有良好的施工質(zhì)量和路用性能。

參考文獻：

[1]吳 凡，吳廣文，仰建崗.瀝青路面就地?zé)嵩偕鸀r青混合料配合比設(shè)計[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2018，14（11）：143-145.

[2]游金梅.RAP摻量對熱再生混合料路用性能影響[J].公路工程，2015，40（2）：92-96.

[3]尤 江.再生瀝青混合料的設(shè)計及路用性能試驗研究[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2015.

[4]林 翔.瀝青路面再生利用關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2010.

[5]JTGF40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

[6]JTG/T5521-2019，公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范[S].

[7]公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范編寫組.公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范釋義手冊[M].北京：人民交通出版社，2008.

收稿日期：2020-06-10