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摘 要

為了真實(shí)準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)瀝青路面就地?zé)嵩偕こ痰膽?yīng)用效果，采用路面現(xiàn)場(chǎng)鉆取的芯樣對(duì)再生路面的材料性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。與同一路段的銑刨重鋪路面進(jìn)行對(duì)比，在再生路面通車1~2年后于不同車轍深度的斷面鉆取路面芯樣。通過開展抽提篩分、馬歇爾穩(wěn)定度和劈裂強(qiáng)度等試驗(yàn)研究，對(duì)再生路面的材料組成、高溫穩(wěn)定性和抗開裂性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)瀝青網(wǎng)sinoasphalt.com。研究結(jié)果表明：與銑刨重鋪路面相比，再生路面的礦料級(jí)配偏細(xì)，油石比偏大，尤其是0.075mm篩孔通過率超出AC-13瀝青混合料的級(jí)配上限；銑刨重鋪路面的馬歇爾穩(wěn)定度與再生路面相當(dāng)，但是下承層較低的馬歇爾穩(wěn)定度導(dǎo)致銑刨重鋪路面的車轍深度大于再生路面；再生路面的劈裂強(qiáng)度整體上小于銑刨重鋪路面，與再生路面的瀝青老化較嚴(yán)重，抗開裂性能衰減程度較大有關(guān)。

關(guān)鍵詞 道路工程 | 就地?zé)嵩偕?| 路面芯樣 | 工程應(yīng)用效果

引言

瀝青路面在通車運(yùn)營過程中，由于受到交通荷載和氣候環(huán)境的持續(xù)作用，路面材料性能會(huì)不斷衰減，導(dǎo)致路面產(chǎn)生車轍、裂縫和破損等病害，從而影響路面的正常使用。當(dāng)路面性能衰減到一定程度時(shí)，需要及時(shí)養(yǎng)護(hù)，以免病害大規(guī)模出現(xiàn)而縮短路面的使用年限。

就地?zé)嵩偕且环N連續(xù)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)方式，可以100％利用現(xiàn)有舊料，不需要使用新的砂、石和瀝青等原材料，也不會(huì)產(chǎn)生廢舊瀝青混合料。與傳統(tǒng)的銑刨重鋪相比，就地?zé)嵩偕哂酗@著的節(jié)能減排效益，而且成本上僅占傳統(tǒng)銑刨重鋪方式的30％~40％。就地?zé)嵩偕S修時(shí)只需封閉1個(gè)車道，最大限度地減少了路面維修給交通帶來的干擾和影響。就地?zé)嵩偕鳛橐环N綠色養(yǎng)護(hù)技術(shù)，近年來在瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程中得到大量應(yīng)用[1]。

根據(jù)再生工藝的不同，就地?zé)嵩偕梢苑譃檎卧偕?、?fù)拌再生和加鋪再生。無論采用哪種再生工藝，再生瀝青混合料的材料組成均會(huì)對(duì)其路用性能和施工質(zhì)量產(chǎn)生顯著的影響[2]。新瀝青混合料摻量對(duì)再生瀝青混合料級(jí)配產(chǎn)生的影響較大，摻量的選擇受到機(jī)械狀況、原路面狀況等影響，而且再生混合料合成級(jí)配越偏離RAP級(jí)配，摻量變化產(chǎn)生的影響就越顯著，因此控制級(jí)配變異性是提高就地?zé)嵩偕┕べ|(zhì)量的有效做法[3-5]。再生劑在整個(gè)再生瀝青混合料中的用量很少，但是其對(duì)再生瀝青混合料水穩(wěn)定性和低溫抗裂性的影響十分顯著[6-7]。就地?zé)嵩偕募訜帷娕?、拌和攤鋪等現(xiàn)場(chǎng)施工工藝亦會(huì)對(duì)就地?zé)嵩偕访娴氖┕べ|(zhì)量產(chǎn)生極大的影響，尤其是再生混合料的拌和均勻性，是路面施工質(zhì)量影響因素的重中之重[8-10]。采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，可能會(huì)對(duì)路面的水穩(wěn)定性和低溫抗裂性產(chǎn)生不利影響，但是可以一定程度提高路面的抗車轍能力，這從路面通車后的車轍發(fā)展?fàn)顩r可以得到驗(yàn)證[11-12]。SMA作為一種骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)的瀝青混合料，其“三多一少”的材料組成特性給再生利用帶來了難度，胡宗文等、楊彥海等、趙博等分別對(duì)SMA再生瀝青混合料的路用性能進(jìn)行了研究[13-15]。于玲等則采用層次分析法通過路面破損狀況指數(shù)、路面行駛質(zhì)量指數(shù)、路面車轍深度指數(shù)以及路面抗滑性能指數(shù)對(duì)就地?zé)嵩偕访媸褂眯阅苓M(jìn)行后評(píng)估[16]。

由以上分析可知，關(guān)于就地?zé)嵩偕访娴牟牧辖M成設(shè)計(jì)、混合料性能、施工質(zhì)量控制以及特殊瀝青混合料再生等方面已有較多的研究成果，也有學(xué)者從路面使用性能指數(shù)的角度對(duì)就地?zé)嵩偕こ虘?yīng)用效果進(jìn)行后評(píng)估。但是針對(duì)就地?zé)嵩偕访娌牧闲阅艿难芯浚壳爸饕捎迷偕鸀r青混合料室內(nèi)成型試件的方式，基于成品路面通過取芯對(duì)其實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)價(jià)的研究仍較少。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)

工程概況

本文分別在G233國道揚(yáng)州段和S264省道揚(yáng)州段2條干線公路上取芯，通過路面芯樣對(duì)就地?zé)嵩偕こ痰膽?yīng)用效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2017年10月底，在G233國道上、下行超車道(K57＋436~K58＋100)及上行行車道(K63＋250~K65＋350)車轍發(fā)展嚴(yán)重的路段進(jìn)行就地?zé)嵩偕鷮ｍ?xiàng)處治。2016年11月底，在S264省道雙向K113＋100~K113＋725進(jìn)行就地?zé)嵩偕鷮ｍ?xiàng)處治。取芯時(shí)G233國道為再生后1年，S264省道再生后2年。2條干線公路均為2層面層結(jié)構(gòu)，下層混合料類型為AC-20。

試驗(yàn)方案

以相鄰路段銑刨重鋪方案作為對(duì)比，分別在就地?zé)嵩偕温鋬?nèi)挑選淺車轍和深車轍斷面鉆取芯樣，開展抽提篩分試驗(yàn)、馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)以及劈裂試驗(yàn)，對(duì)就地?zé)嵩偕访娴幕旌狭喜牧辖M成、高溫穩(wěn)定性以及抗開裂性能等材料性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

取芯情況見表1，其中馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)經(jīng)歷了高溫水浴養(yǎng)生的過程，可以一定程度上評(píng)價(jià)路面的高溫穩(wěn)定性和抵抗水損壞能力。劈裂試驗(yàn)屬于間接拉伸試驗(yàn)，可以一定程度上評(píng)價(jià)路面的常溫抗裂性。表1中HIR(Hot-In-PlaceRecycling)代表就地?zé)嵩偕琈R(Milling-Repaving)代表銑刨重鋪，Deep代表深車轍，Shallow代表淺車轍。

試驗(yàn)結(jié)果與分析

抽提篩分試驗(yàn)

抽提篩分試驗(yàn)結(jié)果見表2，《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)推薦的SMA-13和AC-13礦料級(jí)配范圍見表3。

由抽提篩分試驗(yàn)結(jié)果可知，對(duì)于銑刨重鋪斷面，除了0.075mm篩孔通過率偏大之外，整體礦料級(jí)配曲線良好，基本處在AC-13級(jí)配范圍之內(nèi)。對(duì)于就地?zé)嵩偕鷶嗝妫瑥牡V料級(jí)配組成來看，混合料級(jí)配更接近于AC-13，但是其細(xì)集料含量較多，接近或超過上限，尤其是0.075mm篩孔通過率明顯超過上限。此外，就地?zé)嵩偕旌狭系挠褪却笥贏C-13的經(jīng)驗(yàn)值。就地?zé)嵩偕访娓挥秃投嗉?xì)集料的配合比對(duì)路面的長(zhǎng)期高溫穩(wěn)定性不利，這從路面通車1~2年后局部位置即發(fā)生了嚴(yán)重的車轍病害可以得到驗(yàn)證。

馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)中“T0710-2011瀝青路面芯樣馬歇爾試驗(yàn)”的相關(guān)規(guī)定，進(jìn)行路面芯樣的馬歇爾試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行修正。修正后的馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果見表4，以及如圖1~3所示。

由圖1~3可知，銑刨重鋪和就地?zé)嵩偕访嫘緲拥鸟R歇爾穩(wěn)定度均大于8KN，滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)相關(guān)的技術(shù)要求。對(duì)于不同車轍深度的路面芯樣，雖然氣候條件和交通量狀況均差異不大，但是深車轍斷面的馬歇爾穩(wěn)定度要明顯小于淺車轍斷面，表明路面結(jié)構(gòu)的材料性能對(duì)抗車轍性能影響顯著。

對(duì)于G233國道，銑刨重鋪上面層的馬歇爾穩(wěn)定度要大于就地?zé)嵩偕厦鎸?，這與銑刨重鋪采用新瀝青混合料，而就地?zé)嵩偕捎迷偕鸀r青混合料有關(guān)。但是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明所取銑刨重鋪斷面的車轍深度要大于就地?zé)嵩偕鷶嗝?，通過對(duì)比不同養(yǎng)護(hù)措施下斷面下面層的馬歇爾穩(wěn)定度可知，銑刨重鋪斷面下面層的馬歇爾穩(wěn)定度要小于就地?zé)嵩偕鷶嗝妫砻飨鲁袑痈邷匦阅懿涣纪瑯幽軐?duì)路面結(jié)構(gòu)的抗車轍性產(chǎn)生不利影響。因此在舊路面病害處治時(shí)，除了對(duì)病害發(fā)生層位進(jìn)行處治之外，需對(duì)下承層性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，必要時(shí)也對(duì)下承層進(jìn)行處治。

此外，通過對(duì)比G233國道和S264省道就地?zé)嵩偕访嫘緲拥鸟R歇爾穩(wěn)定度可知，S264路面芯樣要明顯好于G233國道，與G233國道銑刨重鋪的馬歇爾穩(wěn)定度相當(dāng)。這與S264省道就地?zé)嵩偕访嫱ㄜ?年，但是車轍深度小于G233國道就地?zé)嵩偕访嫱ㄜ?年的實(shí)際狀況吻合。

2條干線公路就地?zé)嵩偕访娴氖褂脿顩r表明，設(shè)計(jì)、施工良好的就地?zé)嵩偕访婵梢愿纳坡访娴目管囖H性能，達(dá)到與銑刨重鋪路面相當(dāng)?shù)乃健?/p>

劈裂試驗(yàn)

按照中國《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)中“T0716-2011瀝青混合料劈裂試驗(yàn)”相關(guān)規(guī)定，進(jìn)行路面芯樣的劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5，以及圖4~6所示。

由圖4~6可知，銑刨重鋪和就地?zé)嵩偕访嫘緲拥呐褟?qiáng)度均大于1.2MPa，即《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50-2006)附錄E推薦范圍的下限。銑刨重鋪路面芯樣的劈裂強(qiáng)度整體上要大于就地?zé)嵩偕访?，尤其是淺車轍斷面，銑刨重鋪路面芯樣明顯優(yōu)于就地?zé)嵩偕访妗＿@與再生路面瀝青老化較嚴(yán)重，抗開裂性能衰減程度較大有關(guān)。

結(jié)語

(1)取芯斷面的再生路面礦料級(jí)配偏細(xì)，細(xì)集料含量偏多，尤其是0.075mm篩孔通過率超出AC-13瀝青混合料的級(jí)配上限，并且再生混合料的油石比偏大，導(dǎo)致再生路面通車1~2年后即產(chǎn)生較嚴(yán)重的車轍。

(2)采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)對(duì)車轍嚴(yán)重路段進(jìn)行處治，可以改善舊路面的高溫穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)、施工良好的就地?zé)嵩偕访娴鸟R歇爾穩(wěn)定度與銑刨重鋪路面相當(dāng)。但是下承層的高溫性能對(duì)路面結(jié)構(gòu)的整體抗車轍能力影響顯著，高溫性能不良的下承層，即便上面層性能良好，仍會(huì)產(chǎn)生較大的車轍。

(3)再生路面的瀝青老化程度較銑刨重鋪路面嚴(yán)重，礦料級(jí)配組成也不如銑刨重鋪路面良好，因此再生路面的劈裂強(qiáng)度小于銑刨重鋪路面，導(dǎo)致其抗開裂性能差于后者。