公路水泥路面加鋪超薄改性瀝青層路用性能評價

董海洋

（山西交通控股集團(tuán)有限公司 運(yùn)城南高速公路分公司，山西 運(yùn)城 044000）

0 引言

以往對水泥路面的加鋪改造，通常選用直接在處理后的水泥路面上加鋪瀝青面層或預(yù)先設(shè)置土工織物再加鋪基層和面層的方式，直接加鋪后的瀝青面層極容易出現(xiàn)反射裂縫，而加鋪土工織物只能在短期起到延緩反射裂縫的作用[1]。高彈改性瀝青應(yīng)力吸收防水黏結(jié)層可以有效吸收水泥路面開裂部位的應(yīng)力，還可以提高路面防水性能，有效防止反射裂縫。另外，在其上部加鋪一定厚度的瀝青面層，可以進(jìn)一步提高路面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，快速恢復(fù)路面使用性能，提高行車舒適性和安全性[2]。以某高速公路水泥路面大修養(yǎng)護(hù)為研究背景，根據(jù)路況調(diào)查結(jié)果制定超薄瀝青加鋪層養(yǎng)護(hù)方案，并在養(yǎng)護(hù)后對路面滲水性能、構(gòu)造深度和抗滑性能進(jìn)行檢測，作為評價路面改造效果的主要依據(jù)。

1 舊水泥路面路況調(diào)查與養(yǎng)護(hù)方案

1.1 依托項目簡介

某高速公路路面結(jié)構(gòu)采用水泥混凝土路面，雙向四車道設(shè)計，路基寬度24.5 m，設(shè)計車速為120 km/h，設(shè)計基準(zhǔn)期為30年。高速公路經(jīng)過多年的運(yùn)營使用后出現(xiàn)了裂縫、露骨、斷板等病害，對行車舒適性和安全通暢產(chǎn)生了一定影響。為了恢復(fù)路面使用性能，擬在原水泥路面上加鋪超薄瀝青層進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修。

1.2 舊水泥路面路況調(diào)查

舊水泥路面路況調(diào)查主要從破損情況、混凝土強(qiáng)度、接縫傳荷能力等方面進(jìn)行，調(diào)查結(jié)果如下。

1.2.1 水泥路面破損情況調(diào)查

采用徒步調(diào)查的方式，對施工全線水泥路面的破損情況進(jìn)行記錄，并留影像資料。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，舊水泥路面主要存在板角斷裂、局部沉降、裂縫、露骨等病害，部分病害破損程度較嚴(yán)重，需要經(jīng)過處治后方可進(jìn)行瀝青面層施工。水泥混凝土面板調(diào)查總數(shù)為62 904塊，其中出現(xiàn)板角斷裂和嚴(yán)重開裂的板塊為1 321塊，主要集中在行車道位置，占比為2.1%；局部沉降面板為107塊，數(shù)量較少；露骨板塊為1 529塊，占比為2.4%.橋頭部位和行車道水泥路面面板病害較多，路肩部位病害較少。部分接縫出現(xiàn)嵌縫料脫落、張開等問題，修復(fù)不及時會使地表水滲入造成路面病害進(jìn)一步惡化。

1.2.2 混凝土強(qiáng)度測試

舊水泥路面混凝土強(qiáng)度可采用無損彎沉試驗和鉆芯取樣的方式進(jìn)行測試，該項目采用鉆芯取樣對路面混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢測[3]。檢測結(jié)果表明路面混凝土強(qiáng)度均滿足《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D40—2011）中不低于5 MPa的要求。貝克曼梁彎沉試驗檢測結(jié)果表明，路面結(jié)構(gòu)承載力較好。

1.2.3 接縫傳荷能力

為了避免或降低反射裂縫的影響，對舊水泥路面接縫傳荷能力進(jìn)行檢測評定。選取400塊水泥路面面板作為試驗對象，對接縫傳荷能力進(jìn)行檢測評定，其中248塊評定等級為“優(yōu)良”，占比為62%；95塊評定等級為“中”，占比為23.75%；62塊評定等級為“次”，占比為15.5%；剩余5塊評定等級為“差”，占比為1.25%.雖然60%以上板塊評定等級為“優(yōu)良”，但仍有部分面板傳荷能力評定等級較低，分析原因是由于接縫破損和板塊脫空造成的，需要進(jìn)行維修加固。

1.3 養(yǎng)護(hù)維修方案

根據(jù)舊水泥路面路況調(diào)查結(jié)果，設(shè)計采用超薄瀝青加鋪層進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修。首先根據(jù)路況調(diào)查結(jié)果，對舊水泥路面病害進(jìn)行處治：維修裂縫、板塊脫空等病害，重新灌封填縫料等。為防止產(chǎn)生反射裂縫，采用高彈改性瀝青應(yīng)力吸收防水黏結(jié)層進(jìn)行處治，其中高彈改性瀝青由SBS改性瀝青和增溶劑按照一定比例混合得到。路面結(jié)構(gòu)采用2.5 cm厚高彈改性瀝青應(yīng)力吸收防水黏結(jié)層+4.5 cm厚AC-13C瀝青混合料面層，總厚度為7 cm。

2 超薄瀝青加鋪層配合比設(shè)計

2.1 高彈改性瀝青

2.1.1 SBS改性瀝青

為提高路面使用性能，該項目超薄瀝青加鋪層黏結(jié)料選用SBS改性瀝青，其主要技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果如表1所示。

表1 SBS改性瀝青主要技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果

2.1.2 增容劑

該項目所選增容劑型號為Z1，高彈改性瀝青摻量為0.8%，主要技術(shù)指標(biāo)如表2。

表2 增容劑相關(guān)參數(shù)

2.2 集料

該項目超薄瀝青加鋪層集料選用花崗巖，以保證面層的強(qiáng)度和耐磨性。填料選擇石粉和水泥，其中石粉摻量為2.0%，水泥選用PO 32.5普通硅酸鹽水泥，摻量為1.0%.粗集料和細(xì)集料主要技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果如表3所示，各指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTG D50—2017）要求。

表3 粗細(xì)集料主要技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果

2.3 瀝青混合料配合比設(shè)計

該項目瀝青加鋪層采用AC-13C改性瀝青混凝土，礦料級配如表4所示。通過馬歇爾試驗確定最佳油石比為5.2%.

表4 瀝青加鋪層上面層AC-13C礦料合成級配

3 瀝青加鋪層施工質(zhì)量評價

3.1 路面滲水性能

為了檢驗路面滲水性能，選取有代表性路段在超薄瀝青加鋪層完工后開展?jié)B水試驗，采用滲水試驗儀檢測路面滲水性能[4]，本文選取K13+200—K14+400作為試驗段，每200 m檢測一處，檢測結(jié)果如表5所示。

表5 超薄瀝青加鋪層滲水系數(shù)檢測結(jié)果 mL/min

路面滲水性能檢測結(jié)果如表5所示，各測點滲水系數(shù)平均值最大值為79 mL/min，滿足《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1—2017）中規(guī)定的路面滲水系數(shù)不高于200 mL/min的要求，得出路面滲水性能滿足要求。

3.2 構(gòu)造深度

瀝青加鋪層構(gòu)造深度采用鋪砂法進(jìn)行檢測，每200 m檢測一個斷面[5]，各檢測斷面構(gòu)造深度檢測結(jié)果如表6所示。

表6 超薄瀝青加鋪層構(gòu)造深度檢測結(jié)果 mm

分析表6所示構(gòu)造深度檢測結(jié)果，各測點路面構(gòu)造深度平均值最小值為0.79 mm，滿足《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG 5142—2019）中路面構(gòu)造深度不低于0.6 mm的要求，說明路面構(gòu)造深度滿足要求。

3.3 抗滑性能

瀝青加鋪層路面抗滑性能檢測指標(biāo)主要為擺值，試驗中采用擺式儀檢測擺值，并進(jìn)行溫度修正，每公里檢測5個點，測量時路面溫度為38℃，試驗結(jié)果如表7所示。

表7 超薄瀝青加鋪層抗滑值檢測結(jié)果 BPN

分析表7所示路面抗滑值檢測結(jié)果，路面各測點擺值FBT平均值最小值為58 BPN，溫度修正后FB20最小值為64 BPN，滿足《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG 5142—2019）中路面擺值不小于45 BPN的要求，說明路面抗滑性能滿足要求。

4 結(jié)語

結(jié)合某高速公路水泥路面養(yǎng)護(hù)實踐，通過路況調(diào)查確定原路面僅局部破損嚴(yán)重、混凝土強(qiáng)度合格、部分接縫傳荷能力不足，根據(jù)調(diào)查結(jié)果制定超薄瀝青加鋪層養(yǎng)護(hù)方案，養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行質(zhì)量檢測，分析試驗數(shù)據(jù)得出以下結(jié)論：

a）各測點路面滲水系數(shù)平均值最大值為79 mL/min，滿足《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1—2017）中不高于200 mL/min的要求，說明路面滲水性能滿足要求。

b）各測點構(gòu)造深度平均值最小值為0.79 mm，滿足《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG 5142—2019）中不低于0.6 mm的要求，說明路面構(gòu)造深度滿足要求。

c）各測點擺值平均值修正后FB20最小值為64 BPN，滿足《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG 5142—2019）中不小于45 BPN的要求，說明路面抗滑性能滿足要求。