易密實(shí)改性瀝青混合料在路面養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用

龐澤民

摘要：文章圍繞壇百高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程實(shí)例，對(duì)易密實(shí)改性瀝青混合料的應(yīng)用進(jìn)行研究，采用摻添2.5‰聚酯纖維、添加易密實(shí)外摻劑及集料過(guò)篩增加6.7篩孔等，進(jìn)行易密實(shí)改性瀝青混合料ECA-10配合比設(shè)計(jì)，并選取油石比5.5%進(jìn)行易密實(shí)改性瀝青混合料路面試驗(yàn)鋪筑分析，為瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工提供參考。

關(guān)鍵詞：公路養(yǎng)護(hù);易密實(shí)改性瀝青混合料;配合比設(shè)計(jì);油石比

0 引言

隨著近年公路建設(shè)及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，早期建成或交通量較大的高速公路復(fù)雜路面病害不斷出現(xiàn)，選擇合理的路面養(yǎng)護(hù)方案，是公路養(yǎng)護(hù)管理工作的一項(xiàng)重要工作。隨著我國(guó)高等級(jí)瀝青路面的不斷新建，研究科學(xué)可行的病害處治方法或預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案具有重要的意義，應(yīng)通過(guò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、論證，為公路路面養(yǎng)護(hù)工作開(kāi)展提供經(jīng)驗(yàn)借鑒和技術(shù)分享服務(wù)。

本文圍繞壇百高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程易密實(shí)改性瀝青混合料的應(yīng)用進(jìn)行研究，采用摻添2.5‰聚酯纖維、添加易密實(shí)外摻劑及集料過(guò)篩增加6.7篩孔等，進(jìn)行易密實(shí)改性瀝青混合料ECA-10配合比設(shè)計(jì)，選取油石比為5.5%，進(jìn)行易密實(shí)改性瀝青混合料路面試驗(yàn)鋪筑，并通過(guò)檢測(cè)與驗(yàn)證實(shí)施工方案的科學(xué)性及有效性，有利于瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程方案的推廣和應(yīng)用，進(jìn)一步延長(zhǎng)瀝青路面全壽命周期，確保最佳路況，發(fā)揮最大的交通作用，以服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展及運(yùn)營(yíng)安全。

1 工程路面養(yǎng)護(hù)案例分析

1.1 工程概況

壇百高速公路年瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程起訖樁號(hào)為K608+550～K773+454和K2129+786～K2152+697，全長(zhǎng)187.815 km。本項(xiàng)目主要以2.5 cm易密實(shí)高強(qiáng)瀝青混合料車轍填補(bǔ)和易密實(shí)改性瀝青混合料薄層罩面處治為主要方案：（1）對(duì)高速公路車轍嚴(yán)重路段實(shí)施單車道厚度2.5 cm易密實(shí)型高強(qiáng)瀝青混合料車轍找平填補(bǔ);（2）對(duì)裂縫病害嚴(yán)重路段外車道或橋面鋪裝進(jìn)行厚度2.5 cm易密實(shí)型高強(qiáng)瀝青混合料銑刨重鋪;（3）對(duì)外車道和內(nèi)車道車轍均較嚴(yán)重的段落進(jìn)行厚度2.5 cm易密實(shí)改性瀝青混合料薄層罩面。

2 原材料

2.1 瀝青

薄層罩面與車轍填充瀝青混合料對(duì)瀝青性能有一定要求，對(duì)于罩面材料，采用高溫性能優(yōu)良的SBS改性瀝青（PG76-22），而車轍料料采用高強(qiáng)度瀝青，均由重慶致路公司供應(yīng)，相關(guān)指標(biāo)及檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

2.2 集料

本工程粗細(xì)集料及礦粉產(chǎn)地均為廣西田東縣，其中輝綠巖粗集料由田東鑫盛石材有限公司供應(yīng)，石灰?guī)r細(xì)集料由百朝采石場(chǎng)供應(yīng)，礦粉由華玉礦粉供應(yīng)。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中相關(guān)要求。本文案例中粗、細(xì)集料及礦粉的相關(guān)表觀密度和毛體積相對(duì)密度如表2所示。

2.3 聚酯纖維

聚酯纖維是一種高分子合成物，可改善高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞性和提高水穩(wěn)定性，與瀝青材料有良好的相容性。為了提高填補(bǔ)料的路面性能，在瀝青混合料中摻添聚酯纖維，比例為2.5‰。經(jīng)研究，采用進(jìn)口材料，產(chǎn)地為德國(guó)，其主要技術(shù)參數(shù)要求及試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

2.4 易密實(shí)添加劑

為了保證超薄易密實(shí)瀝青混合料壓實(shí)效果，混合料拌和過(guò)程中添加易密實(shí)添加劑。經(jīng)研究決定，采用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)材料，其主要技術(shù)參數(shù)及試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

2.5 粘層

粘層主要是加強(qiáng)路面面層間粘結(jié)作用。瀝青混合料攤鋪前，按規(guī)范要求進(jìn)行粘層油噴灑，主要材料為快破乳、滲透性強(qiáng)、黏度高的改性乳化瀝青。研究采用廣西欽州產(chǎn)的改性乳化瀝青。

3 養(yǎng)護(hù)方案設(shè)計(jì)

3.1 路面養(yǎng)護(hù)方案

（1） 彎沉較大或車轍深度在8～13 mm之間的內(nèi)外車道路面，采用方案為路面拉毛厚度0.8 cm，利用厚度2.5 cm易密實(shí)型改性瀝青混合料ECA-10薄層罩面，另混合料需添加2.5‰聚酯纖維，且外車道攤鋪寬度超出標(biāo)線外20 cm。主要材料為2.5 cm易密實(shí)型改性瀝青混合料ECA-10（PG76-22）和高黏度改性乳化瀝青粘層（0.4～0.5 L/m 2）。

（2）對(duì)于車轍嚴(yán)重路段（車轍深度超過(guò)13 mm），采用方案為3.7 m寬車道范圍內(nèi)銑刨重鋪厚度2.5 cm上面層。具體措施為：上面層銑刨厚度2.5 cm→處理下結(jié)構(gòu)層病害→噴灑高黏度改性乳化瀝青粘層→重鋪易密實(shí)高強(qiáng)瀝青混合料ECA-10→壓實(shí)成型。

3.2 原路面病害預(yù)處理方案

（1）采用ECA-10改性瀝青混合料罩面或ECA-10高強(qiáng)瀝青混合料車轍填補(bǔ)前，需對(duì)原路面裂縫病害進(jìn)行徹底處治，主要方案流程為：擴(kuò)縫→貼聚酯玻纖→回填溫拌瀝青混合料。

（2）對(duì)坑槽、網(wǎng)裂、唧漿、沉陷、裂縫等局部病害，罩面前應(yīng)嚴(yán)格按照坑洞修補(bǔ)的原則實(shí)施病害預(yù)處理，劃定原病害處補(bǔ)的范圍，做到圓洞方補(bǔ)和斜洞正補(bǔ)。

（3）梁、通道等結(jié)構(gòu)物的連接部位出現(xiàn)損壞或沉降，需提前處治及加固。當(dāng)搭板下沉且斷裂，或搭板未斷裂但行車時(shí)已出現(xiàn)彈簧跳動(dòng)時(shí)，使橋頭路面不平，應(yīng)將搭板拆除，將板下松散路基清除，視情況填澆瀝青混凝土或快速水泥混凝土，然后再重鋪路面結(jié)構(gòu)（不再做搭板）。

（4）對(duì)于病害較多的銑刨重鋪路段，結(jié)合銑刨后的底面病害狀況及嚴(yán)重程度，選擇不同的病害預(yù)處理方案：①當(dāng)面層無(wú)大面積的松散、返漿等病害，而只有單裂縫，可利用聚酯玻纖布進(jìn)行貼縫處理后，按銑刨重鋪路面的工序開(kāi)展;②當(dāng)面層病害嚴(yán)重，范圍較小時(shí)，采用挖除重鋪的方法，防止病害重復(fù)出現(xiàn)。工序?yàn)椋撼叽绱_定→開(kāi)挖至病害結(jié)構(gòu)層→粘貼聚酯玻纖布→回填及壓實(shí)同級(jí)別結(jié)構(gòu)層材料→銑刨面層瀝青料鋪筑→壓實(shí)成型。

3.3 級(jí)配及試驗(yàn)要求

（1）目標(biāo)級(jí)配瀝青混合料級(jí)配是路面性能體現(xiàn)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。為了提高EAC的抗變形能力和抗滑性能，在規(guī)范基礎(chǔ)的上增加一道篩網(wǎng)，孔徑為6.7 mm，確保理論曲線更加圓滑、級(jí)配更加連續(xù)。

（2）本研究采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)驗(yàn)證。

3.4 配合比設(shè)計(jì)

配合比設(shè)計(jì)是確定方案可行性與科學(xué)性的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)方案設(shè)計(jì)總體要求，重復(fù)計(jì)算與驗(yàn)證合理的礦粉量與最佳用油量，是瀝青混合料質(zhì)量的保障，主要考慮混合料的組成比例和確定瀝青的最佳油石比。目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)：

根據(jù)方案要求采用ECA-10級(jí)配進(jìn)行材料的配合設(shè)計(jì)，按照各熱料倉(cāng)的篩分結(jié)果，與目標(biāo)配合比進(jìn)行礦料級(jí)配計(jì)算，瀝青混合料配合比計(jì)算及曲線圖見(jiàn)表5和圖1。從計(jì)算表和生產(chǎn)配合比級(jí)配曲線圖中可以看出，生產(chǎn)配合比的合成級(jí)配和目標(biāo)配合比的合成級(jí)配比較接近，能很好地滿足ECA-10瀝青混合料要求。

3.5 油石比驗(yàn)證

根據(jù)表5計(jì)算結(jié)果與圖1曲線圖，進(jìn)行目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)。結(jié)合經(jīng)驗(yàn)與規(guī)范，對(duì)應(yīng)采用三種油石比（分別為5.2%、5.5%和5.8%），聚酯纖維用量為混合料的 0.25%，易密實(shí)添加劑和瀝青比例為5∶95，在試驗(yàn)室拌制瀝青混合料，進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)（雙面各75次，擊實(shí)溫度為155 ℃～165 ℃），試驗(yàn)結(jié)果如表6、下頁(yè)表7所示。從表中的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在5.5%油石比條件下，ECA-10改性瀝青混合料以及ECA-10 高強(qiáng)瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)均能很好地滿足其技術(shù)要求。綜合各試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)生產(chǎn)配合比的最佳油石比為5.5%，結(jié)論詳見(jiàn)下頁(yè)表8。

4 指標(biāo)檢測(cè)

4.1 構(gòu)造深度檢測(cè)

構(gòu)造深度是評(píng)定瀝青路面表面的宏觀粗糙度、排水性能及抗滑性的綜合指標(biāo)。為減少人為因素的誤差，采用電動(dòng)鋪砂儀進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表9所示。

4.2 滲水檢測(cè)

水損壞是瀝青路面失去原有性能的主要原因之一。根據(jù)歷年病害統(tǒng)計(jì)及原因分析，水損壞占有較大的比重，主要形式為雨水經(jīng)裂縫滲入路面，造成結(jié)構(gòu)性破壞而失去穩(wěn)定。在我國(guó)，普遍利用滲水儀進(jìn)行檢測(cè)。本研究同樣采用簡(jiǎn)單滲水儀檢測(cè)，路面滲水檢測(cè)結(jié)果如表10所示。

4.3 壓實(shí)度檢測(cè)

路面壓實(shí)度是體現(xiàn)整體強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性的綜合指標(biāo)，是防止流動(dòng)性變形而形成車轍的有效檢測(cè)指標(biāo)之一。本研究主要采用鉆芯取樣進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，結(jié)果如表11所示。

如表9～11所示，檢測(cè)表明：易密實(shí)改性瀝青混合料生產(chǎn)配合比最佳油石比為5.5%，另?yè)教?.5‰。聚酯纖維、添加易密實(shí)外摻劑和對(duì)集料過(guò)篩增加6.7 mm篩孔后，各項(xiàng)指標(biāo)比傳統(tǒng)改性瀝青混合料有了顯著的提高，效果較好。從提升瀝青混合料性能角度出發(fā)，在對(duì)瀝青路面工程方案設(shè)計(jì)時(shí)，可充分利用新材料的可用性、適用性及有效性，進(jìn)一步全面評(píng)估方案的可行性，不斷提升路面材料性能指標(biāo)。另根據(jù)實(shí)施情況跟蹤，經(jīng)年度各項(xiàng)檢測(cè)，平整度、車轍、抗滑、滲水等指標(biāo)維持在良好的水平，且本研究方案的實(shí)施路段，相關(guān)病害重復(fù)出現(xiàn)率較低。

5 施工工藝及質(zhì)量控制

根據(jù)目標(biāo)配合比計(jì)算，結(jié)合生產(chǎn)比配合比驗(yàn)證結(jié)果，壇百高速公路路面養(yǎng)護(hù)工程最終確定油石比為5.5%。

5.1 混合料的拌制

瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程易密實(shí)混合料采用廠拌方式進(jìn)行拌制，要求單盤料拌和周期不低于60 s，確保拌和均勻和無(wú)花白料?；究刂圃瓌t為干拌時(shí)間控制為10 s及噴瀝青和易密實(shí)添加劑控制≤13 s，然后濕拌6 s后，添加礦粉進(jìn)行瀝青料濕拌30 s。

5.2 攤鋪

根據(jù)施工設(shè)計(jì)方案，選擇適宜的自動(dòng)調(diào)平攤鋪機(jī)并進(jìn)行校驗(yàn)。施工過(guò)程確保熨平板的振搗或夯錘壓實(shí)裝置具有適宜的振動(dòng)頻率和振幅，攤鋪速度控制在2～6 m/min的范圍內(nèi)，且要求勻速不間斷作業(yè)。同時(shí)注意新舊路面接縫、厚度及橫縱坡控制。如遇特殊天氣不利攤鋪，禁止施工作業(yè)。

5.3 壓實(shí)

壓實(shí)作業(yè)是路面施工作業(yè)的重要工序，匹配的壓實(shí)機(jī)械是質(zhì)量的重要保障。壓路機(jī)的碾壓應(yīng)保持直線行駛，且壓路機(jī)的碾壓速度應(yīng)保持一致，不應(yīng)急停急啟導(dǎo)致混合料推移。同時(shí)，光輪壓路機(jī)與膠輪壓路機(jī)應(yīng)勻速的同進(jìn)同退，使碾壓區(qū)域保持相對(duì)穩(wěn)定，不允許兩機(jī)橫向處于同一斷面。另要求光輪壓路機(jī)在碾壓時(shí)噴灑適量的水，防止壓實(shí)過(guò)程中出現(xiàn)粘輪現(xiàn)象，并在水箱中加入少量表面活性劑，確保效果更明顯。而膠輪壓路機(jī)在壓實(shí)過(guò)程中，主要噴灑隔離劑，嚴(yán)禁使用柴油涂抹壓路機(jī)輪胎表面。

5.4 接縫

接縫以緊密、平順為原則，且要求保證無(wú)離析現(xiàn)象。其中上下層熱接縫要求錯(cuò)開(kāi)150 mm，而冷接縫要求錯(cuò)開(kāi)300～400 mm。相鄰兩幅及上下層橫縫均錯(cuò)開(kāi)長(zhǎng)度≥1 m，同時(shí)做好平整度檢測(cè)。

5.5 質(zhì)量控制

構(gòu)造深度、平整度、車轍等檢查項(xiàng)目采用多功能路況快速檢測(cè)系統(tǒng)（CiCS）進(jìn)行綜合評(píng)測(cè)，其屬于車載成套具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和世界先進(jìn)技術(shù)水平的多功能路況快速檢測(cè)設(shè)備，最大特點(diǎn)是能以車流速度一次性、快速采集路面破損、平整度、車轍，跳車等，還可檢測(cè)前方圖像信息等。

6 結(jié)語(yǔ)

綜合所述，隨著我國(guó)公路建設(shè)網(wǎng)的逐漸完善，對(duì)路面養(yǎng)護(hù)已提出了新要求，選擇符合區(qū)域性要求、達(dá)目標(biāo)的養(yǎng)護(hù)措施、方案，已成為后期公路運(yùn)營(yíng)的一項(xiàng)重要任務(wù)。易密實(shí)改性瀝青混合料在壇百高速公路路面養(yǎng)護(hù)工程的應(yīng)用中，各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)評(píng)及跟蹤評(píng)定效果良好。對(duì)于后期利用新材料服務(wù)于新方案設(shè)計(jì)，提升各項(xiàng)性能指標(biāo)，探索和試驗(yàn)各項(xiàng)路面養(yǎng)護(hù)實(shí)施方案的科學(xué)性、可行性，具有借鑒意義和理論引導(dǎo)作用。同時(shí)，施工過(guò)程中，綜合一體化高科技養(yǎng)護(hù)設(shè)備的使用，可提高施工質(zhì)量的控制效率，有利于在路面養(yǎng)護(hù)或建設(shè)工程中推廣應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：

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