高速公路就地热再生沥青路面抗滑性能衰减规律及原因分析

王学文 徐志祥

(江西省高速集团路网运营管理公司养护技术中心，南昌 330038)

目前，江西省已建成通车高速公路6144 km，在建高速里程542 km，高速公路已经逐步从“新建为主”向“养护为主”的方向转变。预防性养护是一种在路面没有结构性损坏、 仅存在功能性缺陷情况下， 为延缓性能过快衰减、延长使用寿命而对现有道路进行有计划、基于费用-效益的主动养护策略。 就地热再生技术作为预防性养护技术的一种，具有一体化程度高，环境污染程度低，养护施工成本低等优势， 已在江西省高速公路沥青路面养护施工中得到广泛应用。

江西省高速公路成规模应用就地热再生技术始于2015 年， 先后在WJ 高速、TJ 高速、JWH 高速等路段实施。 截至2019 年底，就地热再生技术在江西省高速公路的实施规模达到236 万m2，折合单车道630 km，历年实施规模见表1。

实践表明，高速公路沥青路面在实施就地热再生后，随着使用年限的增长，路面抗滑性能指标(SRI)衰减明显，而沥青路面抗滑性能是保证车辆行驶安全的重要指标之一[1]。 基于此，本文对就地热再生技术实施路面的抗滑性能衰减规律及原因进行研究分析， 对其后续推广实施有一定的借鉴和参考意义。

表1 江西省高速公路就地热再生历年实施规模

1 就地热再生沥青路面抗滑性能衰减规律

为研究沥青路面在实施就地热再生前后抗滑性能的变化规律，本文选取江西省内3 条高速公路(WJ 高速、TJ高速和JWH 高速)作为研究对象，对其分别在2015 年、2016 年和2017 年实施就地热再生路段的路面抗滑性能指数(SRI)进行了跟踪检测，详细检测数据见表2。

图1 就地热再生路面抗滑性能指数(SRI)衰变图

表2 就地热再生路面抗滑性能指数(SRI)跟踪检测数据

从图1 可以看出，3 个路段在实施就地热再生后第1年，路面抗滑性能指数(SRI)均得到显著提升，但随着使用年限的增长，在未采取日常养护措施的前提下，路面抗滑性能指标(SRI)下降明显，一般在使用2～4 年后接近甚至低于实施前水平。

2 沥青路面抗滑性能影响因素分析

沥青路面抗滑性能是车辆橡胶轮胎与路面表面接触后对车轮摩擦能力大小的表征， 目前的规范中高速公路沥青路面主要用构造深度或横向力系数作为表征指数。结合国内相关研究文献， 本文将沥青路面抗滑性能影响因素归纳为2 方面：宏观构造深度和微观构造深度。

2.1 宏观构造深度

沥青路面的宏观构造深度指表面石料间的孔隙，用纹理深度表示。 沥青路面的宏观构造深度取决于面层混合料级配和沥青用量(油石比)。

(1)混合料级配。 合理的矿料级配可以保证集料颗粒间的咬合力和内摩阻力， 在保证沥青路面具有一定强度的同时， 使沥青路面在车辆荷载作用下可以保持原有的空隙率。 沥青路面宏观构造深度与空隙率呈良好的正相关关系， 恰当的级配可以保证沥青混合料具有适当且稳定的空隙率，从而提供较好而且稳定的宏观构造深度[2]。

(2)沥青用量(油石比)。 沥青用量对沥青路面的宏观构造深度影响很大。沥青在沥青混凝土中起粘合作用，如果沥青用量过大， 沥青除在混凝土中形成结构沥青外还将有自由沥青存在， 自由沥青在夏季高温状态下较不稳定，会溢出路面表面，形成路面沥青膜，沥青路面就会形成光面，纹理深度减小，抗滑性能降低。 如果沥青用量过少，集料外露过多，虽然纹理深度较大，但沥青路面的耐久性差，集料容易过早脱落，造成路面损坏，危及行车安全。

2.2 微观构造深度

沥青路面的微观构造深度取决于集料的磨光值(PSV)，而集料的磨光值与集料性质息息相关。

(1)沥青混凝土中集料的形状和表面粗糙度对沥青混凝土路面的抗滑性能有较明显的影响。 具有较明显的面和棱角、 近似正方体且有明显突出的粗糙表面的矿质集料，经碾压后能相互嵌挤锁结，形成较粗糙的混凝土路面[3]。

(2)集料的硬度、耐磨性对沥青混凝土路面抗滑性能的影响更为显著。硬度较低、耐磨性较差的集料虽然在路面施工初期也可形成较粗糙的表面， 但经行车碾压和磨耗作用，原来粗糙的表面很快就会被磨光，路面的抗滑性能急剧下降。

3 就地热再生沥青路面抗滑性能衰减原因分析

3.1 检测方案

结合上一节的分析结果， 为找出就地热再生沥青路面抗滑性能衰减的原因， 本文分别对2015 年、2016 年、2017 年实施的就地热再生路段进行了现场调查和相关指标检测，各路段具体实施桩号范围如表3 所示。检测指标包括：路面构造深度、混合料级配及油石比。

表3 就地热再生实施路段桩号范围

3.2 检测结果

(1)路面构造深度

对实施的就地热再生路段采用铺砂法进行构造深度检测，每个路段上下行各选取3 个断面，每个断面检测3个点， 取平均值作为代表构造深度， 现场检测如图2 所示，检测结果见表4。

图2 铺砂法现场检测图

表4 就地热再生路段构造深度

(2)级配和油石比

对实施的就地热再生路段进行现场取芯，每个路段随机抽取3 个芯样， 并对芯样进行加热、 分散、燃烧或抽提、水洗、筛分处理，确定芯样混合料级配和油石比，现场取芯和室内试验如图3 所示，检测结果见表5。

图3 现场取芯和室内试验

表5 就地热再生路段取芯检测级配和油石比

3.3 结果分析

为进一步分析就地热再生沥青路面抗滑性能衰减原因， 将3 个再生路段的检测级配与原路面设计级配曲线进行对比，如图4～6 所示。

图4 WJ 高速就地热再生实施路段级配检测结果对比图

图5 TJ 高速就地热再生实施路段级配检测结果对比图

图6 JWH 高速就地热再生实施路段级配检测结果对比图

根据检测结果， 结合就地热再生的技术原理以及现场调查情况， 本文将就地热再生沥青路面抗滑性能指标衰减原因归纳如下：

(1)按照《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)的规定， 沥青路面的构造深度TD 不小于0.55 mm。 本次检测的3 个就地热再生路段构造深度TD 虽均大于0.55 mm，但与交工时期的构造深度(0.7～0.8 mm)对比均下降明显， 进一步验证了就地热再生沥青路面抗滑性能检测指标(SRI)衰减现象。

(2)从图4～6 可以看出，3 个就地热再生实施路段的级配曲线均在原设计级配曲线的中值线以上， 说明现状级配均比原设计级配要细，但油石比均属于正常范围。按照《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521-2019)的规定， 就地热再生混合料应以沥青混合料回收料中的回收矿料与新矿料的合成级配作为级配设计依据， 由于新集料添加数量有限，在再生过程将级配调整至最佳状态，此外，RAP 料在长期服役过程中级配进一步细化[4]，导致再生路面抗滑性能指标的衰减。

(3)就地热再生实施路段的沥青混合料中80%以上为RAP 料，原集料在再生之前的长期服役过程中，集料的硬度、耐磨性能以及表面粗糙程度均受到一定程度影响，随着再生路面使用年限的增长，在轮载作用下，表面集料磨光值下降迅速，导致再生路面抗滑性能指标的衰减。

4 结语

(1)就地热再生沥青路面在未采取任何养护措施的前提下，抗滑性能指标(SRI)下降明显，一般在使用2～4 年后接近甚至低于实施前水平。

(2)就地热再生路面本身级配的不佳和服役过程中级配进一步细化是就地热再生沥青路面抗滑性能衰减的主要原因。

(3)RAP 料在再生之前的长期服役过程导致其性能下降，在轮载作用下，表面集料磨光值下降迅速，加剧了再生路面抗滑性能指标的衰减。