就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

陳 元

(廣西交投宏冠工程咨詢有限公司,廣西 南寧 530022)

0 引言

在國家當(dāng)前推行“雙碳”發(fā)展目標(biāo)的戰(zhàn)略背景下,公路交通領(lǐng)域也愈發(fā)強(qiáng)調(diào)綠色低碳的發(fā)展思路,許多能夠促進(jìn)資源能源節(jié)約集約利用的新技術(shù)也開始得到更多的關(guān)注。就地?zé)嵩偕夹g(shù)作為高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù),不僅可以實(shí)現(xiàn)對原瀝青路面材料的全部再生利用,在節(jié)約能源及環(huán)境保護(hù)等方面也極具優(yōu)勢,更重要的是其施工速度較快,能夠?qū)崿F(xiàn)占道施工對交通影響的最小化。因此,愈來愈多的高速公路養(yǎng)護(hù)從業(yè)單位開始推進(jìn)這一技術(shù)的普及應(yīng)用[1-2]。

就地?zé)嵩偕夹g(shù)機(jī)械化集約程度較高,主要是將加熱、銑刨、拌和及壓實(shí)等多個(gè)機(jī)組聯(lián)合開展施工作業(yè),通過對原路面加熱、翻松后獲得銑刨料,再通過加入一定量的新材料與銑刨料進(jìn)行拌和、加鋪及壓實(shí)[3-4]。目前從業(yè)者主要關(guān)注機(jī)械設(shè)備及再生劑材料研發(fā)等方面,對施工過程中涉及的配合比設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量控制等方面則關(guān)注較少。為探究就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的實(shí)施應(yīng)用效果,本文依托廣西某高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程開展應(yīng)用總結(jié)分析,為養(yǎng)護(hù)行業(yè)從業(yè)者應(yīng)用該技術(shù)時(shí)提供借鑒思路。

1 工程概況

廣西某雙向四車道高速公路K1002+000～K1025+300段于2016年通車運(yùn)營,全線設(shè)計(jì)行車速度為100 km/h。隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,該路段的通行車輛不斷增加,尤其是重車所占比例增加明顯,較重的通行壓力導(dǎo)致該路段出現(xiàn)較多如車轍、坑槽等早期病害。從檢測指標(biāo)來看,該路段整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度良好,其PSSI指數(shù)達(dá)到90,滿足PSSI>80的就地?zé)嵩偕夹g(shù)適用要求,而該路段最主要問題的是RDI指數(shù)不達(dá)標(biāo),路段最大車轍深度達(dá)到26 mm。就地?zé)嵩偕夹g(shù)作為以修復(fù)車轍及其他非結(jié)構(gòu)承載力不足引起的表層病害為主的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù),其作用效果與該路段的病害處治需求較為吻合。在充分比選預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案的基礎(chǔ)上,項(xiàng)目方擬采用就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面技術(shù)對該路段進(jìn)行4 cm的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處治。

2 就地?zé)嵩偕鶶MA-13原材料

2.1 原路面銑刨料

2.1.1 集料級配

就地?zé)嵩偕鸀r青混合料是以銑刨料為主體進(jìn)行制備的,所以必須充分了解銑刨料的級配組成及其舊瀝青性能。如圖1所示,銑刨料級配整體在SMA-13的規(guī)范控制范圍內(nèi),但2.36 mm、4.75 mm及9.5 mm等篩孔的通過率已接近規(guī)范上限值,這表示原路面銑刨料的級配在車輛荷載反復(fù)碾壓及銑刨破碎作用下變細(xì)。

圖1 銑刨料級配曲線圖

2.1.2 舊瀝青性能

通過離心分離法測定原路面銑刨料的油石比為4.1%,對抽提后的舊瀝青進(jìn)行三大指標(biāo)測試并與新瀝青指標(biāo)進(jìn)行對比(見表1)。舊瀝青在經(jīng)過多年使用后老化明顯,其針入度及延度出現(xiàn)較大衰減,軟化點(diǎn)則顯著增加,雖然高溫穩(wěn)定性有所增強(qiáng),但低溫抗裂性出現(xiàn)明顯損害,后續(xù)必須利用再生劑對其進(jìn)行性能恢復(fù)。

表1 新舊瀝青三大指標(biāo)對比表

2.2 集料及填料

粗集料采用粒徑為4.75～9.5 mm、9.5～13.2 mm兩檔規(guī)格的玄武巖;細(xì)集料采用粒徑為0～4.75 mm規(guī)格石灰?guī)r;填料采用石灰?guī)r礦粉。相關(guān)物理測試結(jié)果如表2所示。

表2 各粒徑集料物理測試結(jié)果表

2.3 瀝青及再生劑

新瀝青為成品SBS改性瀝青,瀝青及再生劑的性能檢測指標(biāo)如表3、表4所示。

表3 SBS改性瀝青指標(biāo)表

表4 再生劑性能檢測結(jié)果表

2.4 纖維

新?lián)嚼w維為絮狀木質(zhì)素纖維(摻量為瀝青混合料質(zhì)量的0.4%),其性能檢測結(jié)果如表5所示。

表5 木質(zhì)素纖維測試結(jié)果表

3 就地?zé)嵩偕鶶MA-13配合比設(shè)計(jì)

3.1 礦料級配設(shè)計(jì)

考慮銑刨料級配偏細(xì),在進(jìn)行礦料級配設(shè)計(jì)時(shí)需要摻入適量粗集料來恢復(fù)級配。在SMA-13級配范圍內(nèi),根據(jù)原路面的級配及原路面車轍深度的計(jì)算,確定銑刨料與新集料的摻配比例為8∶2,確定的合成級配如圖2所示。

圖2 合成礦料級配曲線圖

3.2 再生劑摻量的確定

從前述分析可知原路面銑刨料中舊瀝青性能出現(xiàn)了明顯衰減,舊瀝青需要通過摻入再生劑對其進(jìn)行性能恢復(fù)。為確定再生劑最佳摻量,在廠家推薦摻量范圍內(nèi)選擇3個(gè)不同摻量制備再生瀝青進(jìn)行性能試驗(yàn),具體試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6 不同再生瀝青性能指標(biāo)表

如表6所示,再生劑摻量增多會導(dǎo)致再生瀝青的針入度和延度增加,軟化點(diǎn)則隨之下降。這說明舊瀝青因?yàn)樵偕鷦┑募尤牒芎玫匮a(bǔ)充了自身流失的輕質(zhì)組分,瀝青整體從硬稠變軟,其整體流動性能得以提升,所以針入度及延度指標(biāo)會有所提高。但再生劑的輕質(zhì)組分是以低黏度油分為主的,瀝青在摻入后的黏性成分較彈性成分所占比例更高,所以其高溫抗車轍性能會有所降低,直接體現(xiàn)在軟化點(diǎn)指標(biāo)的下降。綜合考慮,選擇4%的再生劑摻量作為最佳摻量,該摻量條件下可以使舊瀝青恢復(fù)接近至新瀝青性能水平。

3.3 最佳油石比確定及路用性能驗(yàn)證

在確定合成級配與再生劑摻量條件下,參考同類型施工經(jīng)驗(yàn)設(shè)立3組不同油石比進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn),以確定最佳油石比。各油石比下馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 不同油石比條件下再生瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果表

從表7可看出,各油石比條件下的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果均符合規(guī)范要求,按照預(yù)估目標(biāo)4%的空隙率及施工經(jīng)驗(yàn),選取5.8%為最佳油石比并對該油石比下的再生瀝青混合料進(jìn)行路用性能試驗(yàn),測試結(jié)果如表8所示。

表8 就地?zé)嵩偕鶶MA-13性能驗(yàn)證結(jié)果表

如表8所示,該油石比條件下的就地?zé)嵩偕鶶MA-13瀝青混合料路用性能滿足規(guī)范要求,可將其作為下一步路面實(shí)體鋪設(shè)的依據(jù)。

4 就地?zé)嵩偕┕た刂埔c(diǎn)及質(zhì)量檢測

4.1 就地?zé)嵩偕┕た刂埔c(diǎn)

依據(jù)設(shè)計(jì)的礦料級配及最佳油石比,項(xiàng)目在K1002+000～K1025+300段開展就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面施工,其主要施工工藝流程如圖3所示。

圖3 就地?zé)嵩偕┕すに噲D

通過對養(yǎng)護(hù)路段施工進(jìn)行總結(jié),就地?zé)嵩偕闹饕┕た刂泣c(diǎn)總結(jié)如下:

(1)原路面處理除了路面清掃、防護(hù)橋梁伸縮縫及清除路面標(biāo)線等工序外,更重要的是對原路面的嚴(yán)重病害如深車轍、深坑槽及裂縫進(jìn)行處理,這將直接影響到成型路面的平整度質(zhì)量。對車轍深度超過就地?zé)嵩偕幚砩疃鹊穆范?要先對車轍兩側(cè)隆起部位進(jìn)行銑刨,以確保就地?zé)嵩偕幚砩疃纫恢?。對深坑槽要進(jìn)行單獨(dú)修補(bǔ),修補(bǔ)深度要達(dá)到損傷深度;對寬度>0.6 cm且深度>4 cm的裂縫,要進(jìn)行開槽處理,先用改性乳化瀝青灌滿槽底,待改性乳化瀝青破乳干燥后再用SBS改性瀝青灌滿縫;對寬度<0.6 cm的裂縫,直接用改性乳化瀝青分2～3次進(jìn)行灌縫處理。

(2)就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組對原路面進(jìn)行加熱時(shí)要嚴(yán)格做好溫度控制,既要對原路面進(jìn)行充分均勻加熱,也要防止過度加熱導(dǎo)致其老化。通過總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn),路表面的加熱溫度應(yīng)控制在<200 ℃,底部的溫度應(yīng)保證在>90 ℃,經(jīng)翻松拌勻后的銑刨料綜合溫度應(yīng)保持在140 ℃～160 ℃。

(3)原路面的翻松厚度是影響再生瀝青混合料級配與成型路面平整度的關(guān)鍵因素,在施工過程中應(yīng)安排施工人員做好一定頻次的翻松深度檢測,同時(shí)應(yīng)重點(diǎn)觀測再生混合料溫度、級配及油石比是否均勻一致。

(4)再生瀝青混合料的溫度偏低,這也是壓實(shí)質(zhì)量難以控制的主要原因,所以在壓實(shí)過程中應(yīng)控制好熨平板振搗強(qiáng)度以提高混合料的初始壓實(shí)度。瀝青混合料攤鋪后,碾壓機(jī)械要趁瀝青混合料在較高溫度條件下對其進(jìn)行充分碾壓以保證壓實(shí)度滿足控制要求。接縫處的施工質(zhì)量要著重控制,避免出現(xiàn)新舊路面連接不平順的情況。

4.2 就地?zé)嵩偕┕べ|(zhì)量檢測

從就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面的外觀來看,路面整體施工質(zhì)量較好,未出現(xiàn)推移、離析等病害。對其進(jìn)行性能檢測,結(jié)果如表9所示。

表9 就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面性能檢測結(jié)果表

從表9現(xiàn)場觀測及檢測數(shù)據(jù)來看,原路面在經(jīng)過就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面處治后,其各項(xiàng)檢測指標(biāo)均滿足規(guī)范要求,尤其是車轍病害得到了有效處治,整個(gè)路面恢復(fù)到了良好的路用水平。這說明就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面技術(shù)可以作為一種有效的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)來恢復(fù)路面性能,對消除路面原有病害并延長路面使用壽命有促進(jìn)作用。

5 結(jié)語

本文通過就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面在廣西某高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目的實(shí)施,對其涉及的應(yīng)用條件、原材料、配合比設(shè)計(jì)及施工控制與質(zhì)量檢測要點(diǎn)等進(jìn)行了全面總結(jié)分析,結(jié)果顯示就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面對舊路面原有車轍病害能夠進(jìn)行有效處治,路面整體使用性能得到有效恢復(fù),在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用效果良好。但需要強(qiáng)調(diào)的是,就地?zé)嵩偕鷻C(jī)型設(shè)備、原路面材料性能及相關(guān)再生劑性能等因素均會對就地?zé)嵩偕嚓P(guān)技術(shù)的實(shí)施效果造成顯著影響,在具體應(yīng)用該技術(shù)時(shí)要結(jié)合養(yǎng)護(hù)工程實(shí)際情況進(jìn)行綜合運(yùn)用才能保障其施工效果。