超薄瀝青罩面加鋪層路用性能檢測評價

劉

（山西交通科學(xué)研究院集團有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

早期的公路鋪裝主要以水泥混凝土為主，目前在役的水泥混凝土路面鋪裝經(jīng)長期服役后，均面臨不同程度的功能下降和結(jié)構(gòu)破損問題，但尚未完全喪失通行條件，這使得大量水泥混凝土路面鋪裝養(yǎng)護面臨兩難境地。一方面，如果直接將原水泥混凝土路面銑刨重鋪，不僅無法利用原路面結(jié)構(gòu)中尚且完好的中、下面層[1]，而且水泥混凝土路面屬于剛性路面，部分路面內(nèi)部為了適應(yīng)重載工況還進行了配筋設(shè)計，這給后期的路面破拆銑刨帶來巨大困難，對應(yīng)的處治成本極高；另一方面，如果不采取任何主動養(yǎng)護措施，路面將加速劣化至完全喪失通行能力，且在此過程中還將面臨極高的安全運營風(fēng)險。

超薄瀝青罩面技術(shù)的出現(xiàn)使上述問題迎刃而解，不僅充分利用了原水泥混凝土路面中、下面層的承載強度，而且通過“白改黑”方式替代了原水泥混凝土面層，以最低的成本、最高的養(yǎng)護效率及最優(yōu)的養(yǎng)護成效解決了早期水泥混凝土路面鋪裝的病害養(yǎng)護問題。

1 超薄瀝青罩面養(yǎng)護技術(shù)概述

從養(yǎng)護形式看，超薄瀝青罩面屬于路面預(yù)養(yǎng)護技術(shù)之一，通過鋪筑厚度介于15～20 mm之間的瀝青磨耗層代替原路面層，以發(fā)揮其在加深路面構(gòu)造深度、優(yōu)化路面平整度、修復(fù)路面輕微病害、提升路面抗滑降噪功能等方面的優(yōu)勢。工程經(jīng)驗表明，經(jīng)超薄瀝青罩面養(yǎng)護后的舊水泥混凝土路面，其平均服役壽命預(yù)期可延長6～8年；且超薄瀝青罩面養(yǎng)護技術(shù)的循環(huán)可持續(xù)性突出，只要原公路路基各層及路面中、下層滿足施工條件，則可多次采用該技術(shù)進行路面預(yù)養(yǎng)護作業(yè)。

超薄瀝青罩面反射開裂是罩面層最普遍的病害之一，罩面反射開裂問題直接關(guān)系到罩面層的各項路用性能，是決定罩面層運營質(zhì)量和服役耐久性的基礎(chǔ)。從材料組成角度看，加鋪超薄瀝青罩面的水泥混凝土路面整體是由剛性層和柔性層組成復(fù)合結(jié)構(gòu)，從結(jié)構(gòu)受荷變形角度分析，層間位置屬于應(yīng)力薄弱區(qū)域，因原水泥路面層存在大量接縫和初始開裂，該位置無法承擔(dān)拉應(yīng)力和切應(yīng)力，與之對應(yīng)的罩面層位置極易誘發(fā)反射開裂。罩面層反射開裂機理示意如圖1所示。

圖1 罩面層反射開裂機理示意圖

據(jù)圖1可知，超薄瀝青罩面受車輛荷載影響，在面板接縫、開裂位置易出現(xiàn)反射裂縫，反射裂縫的出現(xiàn)不僅削弱了罩面層的整體剛度和承載能力，還將持續(xù)影響罩面層的平整度和抗?jié)B性，對面層后續(xù)的路用性能造成不利影響，因此，控制好罩面層的反射開裂病害是保障其各項路用性能達標(biāo)的基礎(chǔ)。

2 超薄瀝青罩面加鋪層主要路用性能檢測評價

本文以山西省內(nèi)某省道路面養(yǎng)護處治施工標(biāo)段為背景，該標(biāo)段原路面為水泥混凝土形式，該路段地處山西省東北部，過境地區(qū)地形平緩，路線平面線形組合相對簡單，冬季氣溫較低，交通工況主要以重載車輛為主，交通量屬中等水平。該次養(yǎng)護計劃采用加鋪超薄瀝青罩面的方式進行；根據(jù)該路段所處自然環(huán)境和交通量組成情況，擬重點研究罩面層的平整度、抗滑性及抗凍性3項路用性能指標(biāo)，試驗過程按照現(xiàn)行《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程（JTG 3450—2019）》中的相關(guān)要求進行，本文不再贅述。

2.1 超薄瀝青罩面層平整度檢測評價

平整度主要表征罩面層的行車平順性，是決定公路駕駛安全和行車舒適性的關(guān)鍵指標(biāo)；為了提高平整度檢測效率，同時避免三米直尺檢測法帶來的人為誤差，該項目選用了連續(xù)式平整度儀檢測法，通過檢測罩面層縱向相對高程標(biāo)準(zhǔn)差σ，以表征罩面層的平整度[2]。

連續(xù)式平整度儀的采集頻次為100 mm/次，最大計算區(qū)間為100 m，區(qū)間平整度σ計算公式如式（1）[3]：

式中：σi對應(yīng)區(qū)間內(nèi)的平整度指標(biāo)；di為采集點偏差位移值，mm；N為采集點數(shù)量。

本文以該項目K100+120—K100+220標(biāo)段的檢測結(jié)果為例進行分析評價，采集點偏差位移結(jié)果如表1所示。

表1 采集點偏差位移結(jié)果

通過分析該標(biāo)段內(nèi)平整度指標(biāo)計算結(jié)果可知，平整度表征指標(biāo)σi=1.11 mm，平整度指標(biāo)滿足設(shè)計要求（小于等于5 mm）[2]，因此該標(biāo)段內(nèi)超薄瀝青罩面層表面平整，通行平順。

2.2 超薄瀝青罩面層抗滑性檢測評價

抗滑性作為超薄瀝青罩面眾多路用性能指標(biāo)中最關(guān)鍵的一項，其關(guān)系到路面的行車安全性，抗滑性達標(biāo)的罩面層能夠為車輛提供足夠的摩阻力，從而縮短車輛剎車距離，最大限度避免交通事故的發(fā)生[4]。評價路面抗滑性的指標(biāo)主要有：構(gòu)造深度、擺幅值、橫向力系數(shù)，該項目擬通過測定罩面層構(gòu)造深度以評價路面的抗滑性能，構(gòu)造深度試驗采用人工鋪砂法。

試驗段內(nèi)測點應(yīng)布設(shè)在行車道的輪跡帶上，且測點與罩面層邊緣間距不能低于1 m，為了避免試驗數(shù)據(jù)離散對試驗結(jié)果的影響，同一位置平行測點數(shù)量不能少于3個，且測點均應(yīng)位于輪跡帶上，測點間距控制在3～5 m之間；構(gòu)造深度指標(biāo)TD計算公式如式（2）[4]：

式中：V為鋪砂體積，cm3；D為砂攤平后的直徑均值，mm。

本文隨機選取養(yǎng)護標(biāo)段內(nèi)的3個樁點進行現(xiàn)場檢測，檢測結(jié)果詳見表2。

表2 超薄瀝青罩面層構(gòu)造深度檢測計算結(jié)果

經(jīng)試驗檢測可知，上述3個樁點對應(yīng)的構(gòu)造深度均值為1.03 mm，最小值為0.91 mm，均值和最小值均大于規(guī)范給定的0.55 mm限值標(biāo)準(zhǔn)，試驗結(jié)果表明，罩面層抗滑性滿足規(guī)范要求。

2.3 超薄瀝青罩面層抗凍性檢測評價

考慮到該養(yǎng)護路段地處山西省東北部，該地區(qū)冬季寒冷，對罩面層的抗凍性提出了更高要求，由于罩面層厚度較小，積水滲透至罩面層內(nèi)無法及時外排，在低溫環(huán)境下，積水凍脹容易使罩面層出現(xiàn)開裂、剝離病害，進而影響罩面層的正常通行[5]。該項目擬采用劈裂凍融試驗檢測罩面層的抗凍性能。

在攤鋪超薄罩面層時，同批次制作瀝青混合料劈裂強度試驗試件，以測定混合料的凍融劈裂強度指標(biāo)，凍融循環(huán)次數(shù)設(shè)定為1次、5次、10次，試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 試件多次凍融循環(huán)下的劈裂強度變化情況

由圖2可知，凍融循環(huán)次數(shù)在1次、5次、10次條件下的劈裂強度占比分別為91.7%、79.9%、50.8%，占比情況均大于規(guī)范給定的中度季凍區(qū)凍融循環(huán)劈裂強度比50%的限值要求，試驗檢測結(jié)果表明，養(yǎng)護路段罩面層抗凍性滿足要求。

3 總結(jié)

本文以山西省內(nèi)某省道路面養(yǎng)護處治施工標(biāo)段為背景，結(jié)合該路段所處自然環(huán)境和交通量組成情況，重點就罩面層的平整度、抗滑性及抗凍性3項路用性能指標(biāo)進行了檢測評價；其中，平整度指標(biāo)均值σi=1.11 mm，構(gòu)造深度TD均值為1.04 mm，10次凍融循環(huán)條件下的劈裂強度占比為50.8%，上述指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，路用性能指標(biāo)檢測結(jié)果表明，該標(biāo)段經(jīng)超薄瀝青罩面加鋪處治后，其路面平整度、抗滑性及抗凍性均滿足正常通行要求。