不同易密实超薄罩面处治方案应用效果分析

2019-04-16刘武邓俊双

中外公路 2019年3期

刘武，邓俊双

(江西省交通工程集团有限公司，江西南昌 330038)

目前，中国的高速公路绝大多数都采用半刚性基层沥青路面的结构形式。其预防性养护措施主要有微表处、就地热再生、铣刨重铺以及易密实超薄罩面等方式。据中国高速公路管理部门养护资料的分析，微表处处理车辙病害只是暂时缓解，行车1～2年后，又会出现新的车辙；传统铣刨重铺处治，效果较好，但工作量大、造价高，同时容易引起旧路面损伤及产生铣刨废料污染环境，不符合道路可持续发展的宗旨；就地热再生进行车辙以及路表病害处治，只在中国局部地区有较少的实际应用，设备昂贵及施工过程不易控制，导致该技术未能大规模推广应用；易密实超薄罩面作为热拌沥青混合料结构形式，资源消耗少，路面性能改善效果显著，具有良好应用前景。法国、英国、美国等国家对超薄沥青混凝土的研究应用已经有较长时间，其应用主要集中在养护修复工程中提高其抗滑性能，此外，也有研究表明其修补车辙具有很好的效果。中国对超薄沥青混凝土的研究起步较晚，1988年沙庆林研发了多碎石沥青混凝土(SAC)，具有空隙小、抗滑性能好、抗变形能力强的特点，其摊铺厚度为15～25 mm，大大降低了罩面层厚度，节约了路面养护费用，同时具有较好的路表性能，成为一种较好的预防性养护措施;倪富健针对超薄罩面摊铺温度下降相对较快，有效摊铺操作时间很短，难以保证碾压充分和路用性能的特点，通过改变混合料级配和添加温拌剂等措施研发了易密实沥青混合料。

此次预防性养护高速试验段选取截至2016年已建成通车运营8年的路段，随着交通量的增加以及部分车辆超载等重交通行车作用，路面出现不同程度车辙、沥青老化、集料剥落、抗滑性能下降以及路面破损等病害，为改善路面使用性能，采用易密实超薄沥青混凝土进行预防性养护。该路段路面结构从上至下分别为4 cm SBS改性沥青AC-13+6 cm SBS改性沥青AC-20+8 cm普通沥青AC-25+8 cm ATB-25+42 cm水稳基层+15 cm级配碎石垫层。

1 原路面检测及处治方案制定

为便于详细制定路面预防性养护方案，对路面前期进行了详细的路表病害调查以及技术状况(PCI、IRI和RD)检测，根据检测结果，按照现行沥青路面技术状况评定标准以及养护技术规范，在满足路面结构强度的前提下，以平整度IRI<3.4 m/km；车辙深度RD≥8 mm；抗滑性能SFC<42分别作为处治方案制定的阈值。其中车辙根据深度不同,RD<8 mm、8 mm≤RD≤15 mm、15 mm≤RD≤25 mm以及重度车辙RD>25 mm分类处治。当重度车辙(RD>25 mm)时，车辙变形主要是由于中下面层变形为主导致，须处治到中下面层，进行路面结构层重建，不列入易密实超薄罩面预防性养护处治范围。因此，沥青路面预防性养护可对车辙深度RD≤25 mm范围按不同程度分别采用直接易密实超薄罩面、精铣刨后易密实超薄罩面以及铣刨回补易密实超薄罩面分别处治。根据所选试验路段路表病害以及车辙、平整度、抗滑性能的检测结果，选取代表性的3个路段作为典型病害路段，分别采用不同的处治方案进行易密实超薄罩面处治，具体检测结果和处治方案如表1所示。

表1 典型病害路段检测结果及对应处治方案

2 原材料及生产配合比

2.1 原材料

(1)集料。粗、细集料技术性能指标均须满足现行设计和施工技术规范要求，粗集料采用玄武岩。

(2)沥青。采用SBS改性沥青，对路面现场送样的沥青样品性能指标进行检测，结果见表2。

表2 SBS改性沥青性能指标试验结果

(3)易密实剂。采用美国Evotherm生产的易密实剂，其添加量为沥青质量的10%(样品为稀释液)。检测结果和技术要求如表3所示。

表3 密实剂性能指标试验结果

注:密实剂添加量的质量为沥青质量的10%。

(4)聚酯纤维。检测结果和技术要求见表4。

(5)填料。填料检测结果及技术要求见表5。

表4 聚酯纤维性能指标试验结果

注:聚酯纤维的添加量为沥青混合料质量的2.5‰。

表5 填料性能指标试验结果

2.2 生产配合比

根据易密实超薄沥青混合料级配类型以及当地拌和楼的应用经验，设置拌和楼热料仓筛网为4、8、12 mm，碎石分档为1#仓0～4 mm，2#仓4～8 mm，3#仓8～12 mm。采用以下生产配合比：1#仓(0～4 mm)∶2#仓(4～8 mm)∶3#仓(8～12 mm)∶矿粉=26∶9∶59∶6，易密实剂添加量为沥青质量的10%、聚酯纤维添加量为沥青混合料质量的2.5‰，油石比为5.4%。

根据JTG F40-2017《沥青路面施工技术规范》及易密实超薄沥青混合料技术应用指南中易密实超薄罩面沥青混合料设计要求以及当地施工经验，得到易密实超薄罩面沥青混合料(ECA-10)的矿料级配组成如表6所示。

表6 易密实超薄罩面沥青混合料(ECA-10)矿料级配组成

根据上述配合比对易密实超薄罩面沥青混合料除进行高、低温性能以及抗水损害性能检测外，还进行了析漏试验和飞散损失试验，主要避免路表出现松散和泛油，试验结果(表7)均能满足高速公路面层性能的要求。

表7 配合比性能试验结果

3 后期检测评价分析

为评估处治方案的有效性，路面施工结束后分别于2017年1月和2018年1月对3个试验路段的平整度、车辙以及抗滑性能等技术状况指标进行跟踪检测。

3.1 不同处治方案对平整度的改善效果分析

结合不同易密实超薄罩面处治方案典型路段平整度检测结果(表8)可知：3种处治方案的平整度在处治前后变化不明显，通车1年后变化趋势也不明显，说明易密实超薄罩面处治方案作为预防性养护措施对路面平整度的改善不明显。究其原因主要是：2.5 cm厚易密实超薄罩面不改变原有路面的下承层和路面线形，在路面表层病害较少的情况下，基本不改变原路面平整度，因此对路面的平整度改善不明显。

表8 平整度检测情况

3.2 不同处治方案对车辙的改善效果分析

结合不同处治方案典型路段的车辙检测结果(表9)可知：下行K2 832+500～K2 833路段采用方案A(铣刨回补2.5 cm厚易密实超薄罩面)处治前后车辙深度由17.1 mm降到2.7 mm，降低84.2%，车辙改善效果显著；施工1年后车辙深度增加1.8 mm。下行K2 835～K2 837路段采用方案B(精铣刨后2.5 cm厚易密实超薄罩面)处治前后车辙深度由10.2 mm降到4.5 mm，降低55.9%，车辙改善效果明显；施工1年后车辙深度增加1.0 mm。下行K2 861～K2 863路段采用方案C(直接2.5 cm厚易密实超薄罩面)处治前后车辙深度由6 mm降到3.8 mm，降低57.9%，改善效果明显；施工1年后车辙深度增加1.4 mm。分析其原因主要是铣刨回补后基本消除了原有路面车辙；精铣刨拉毛处治一般深度在1 cm左右，消除车辙范围也局限于1 cm左右；直接罩面未对原路面车辙进行充值，仅易密实超薄罩面混合料的填充作用进行车辙矫正。

3.3 不同处治方案对抗滑性能的改善效果分析

结合不同处治方案典型路段的抗滑性能检测结果(表10)可知：处治后3种方案抗滑性能横向力系数SFC均大于60，说明易密实超薄罩面对抗滑性能改善显著，分析其原因主要是矿料配合比中粗集料占60%以上，且粗集料采用玄武岩，具有较好的抗滑耐磨性能；同时施工1年后A、B、C共3种方案抗滑性能衰减率分别为3.4%、14.6%、9.4%，但是SFC均处于58左右，说明抗滑性能总体稳定性较好。