冷拌沥青混合料在干线公路上面层的应用及跟踪观测研究

2020-10-26高壮元王金华秦彤安丰伟

运输经理世界 2020年3期

文/高壮元、王金华、秦彤、安丰伟

1 前言

近些年来，随着我国对于环境问题的日益重视，建立布局科学、生态友好、清洁低碳、集约高效的绿色交通运输体系已成为道路建设的一个重点指导方向。沥青混合料冷拌技术因其低能耗、低排放、低污染，施工简单，可以及时改善路面病害，增加路面使用年限，节省养护费用等优点而备受关注，被广泛用于病害修补、薄层处治等工程[1][2][3]。然而，相比于热拌沥青混合料，冷拌再生沥青混合料的路用性能相对较差，基本只能是应用在低等级公路路面的罩面层施工中[4]。为研究冷拌沥青混合料作为干线公路沥青路面面层的可行性与实用性，文章基于干线公路改造工程，进行了冷拌沥青混合料设计与应用，并对其进行了跟踪观测，为以后冷拌沥青混合料在干线公路沥青路面结构层中的应用提供借鉴依据。

2 冷拌沥青混合料设计

2.1 原材料

文章选择SBS复合改性乳化沥青作为胶结料，其技术指标满足拌合用乳化沥青技术要求[5]。矿料选择满足规范要求的石灰岩集料和石灰岩矿粉；固化剂采用可形成冷拌沥青混合料早期强度和调整沥青路面刚柔指标的添加剂（白色粉末状固体）；水选用干净的饮用自来水。

2.2 冷拌沥青混合料配合比

目前，由于国内尚无冷拌乳化沥青混合料的设计标准。因此，文章基于已有工程经验，选择了不会轻易发生离析现象的连续级配乳化沥青混合料，同时考虑到混合料空隙率不能太大，以免水稳定性较差，空隙率也不能太小，从而不利于强度的形成等因素，参考热拌沥青混合料AC-13的级配范围进行级配选择和调试，设计结果如图1所示。

基于该级配对混合料进行马歇尔试验，成型方法参考冷补料成型的方法[5]，并在110℃、24h条件下进行室内加速养生条件。综合混合料的空隙率、马歇尔稳定度及流值等试验结果，确定了冷拌沥青混合料的最佳油石比为5.9%（残留物），用水量为2.5%，对应的混合料体积指标如表1所示。

3 路用性能验证

通过浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验和低温小梁弯曲试验，对冷拌混合料的抗水损害性能，高、低温稳定性能进行了验证[6]，试验结果如表2所示。

表2 路用性能试验结果

表2试验结果表明，该冷拌沥青混合料高温稳定性能优异，动稳定度结果高于改性沥青热拌混合料的技术要求；水稳定性能满足半干、干旱区普通沥青混合料的技术要求；低温性能满足冬寒区普通热拌沥青混合料的技术要求。总体来讲，该冷拌沥青混合料已经达到了热拌沥青混合料路用性能技术水平[7]。

4 工程实施验证

在江苏省原省道S226响水段路面维修工程中，进行了冷拌沥青混合料AC-13试验段铺筑，铺筑厚度4cm。采用改装的稀浆封层车现场拌和，通过热拌沥青混合料摊铺机摊铺。由于乳化沥青破乳及强度形成需要一定的时间间隔，路面铺筑结束后需进行严格的交通管制，本试验段铺筑完成后封闭交通6小时左右。

图2 混合料摊铺

图3 混合料碾压

图4 碾压完成后路面

5 跟踪观测

试验段铺筑完成后，由于乳化沥青混合料强度形成是一个循序渐进的过程，与周围环境（如气温、风速等）和龄期等密切相关[8]，在试验段实施完成20天后进行了取芯、渗水等试验检测。为验证冷拌沥青混合料面层应用效果，于通车23个月后再次进行跟踪观测，两次跟踪观测试验段外观如图5所示。

图5 试验段外观状况

如图5所示，两次跟踪观测试验段外观整体状况较好，未出现开裂、坑槽等病害现象。但是路肩位置，由于施工时边缘碾压不足，出现了明显的松散现象。

将两次跟踪观测渗水试验结果汇总于表3之中，压实度检测结果绘于图6之中。

表3 渗水试验结果

图6 试验路段路面取芯试验结果

从表3渗水试验结果可以看出，通车23个月后路面渗水系数明显小于通车20天后路面渗水系数。这是由于在20天时，混合料内部仍有部分乳化沥青未完全破乳，水分未完全蒸发，随着行车荷载和外界环境的影响，水分逐渐蒸发混合料也逐渐密实。另外通车20天时距土路肩3.5m处的路面渗水系数明显小于距土路肩2m处，而通车23个月后，检测结果却相反。这主要由于通车初期，路面的压实状况及渗水系数主要受施工过程碾压效果的影响，而随着通车时间的延长，行车荷载的反复作用对其产生了较大的影响，距土路肩2m处基本位于大多数车辆的行车带范围，来往车辆碾压次数远超过道路中间位置。

图6中两次压实度试验结果也表明，随着通车时间的延长，在行车荷载的反复作用下，路面压实度逐渐增大。