不同易密實超薄罩面處治方案應用效果分析

劉武，鄧俊雙

(江西省交通工程集團有限公司，江西 南昌 330038)

目前，中國的高速公路絕大多數都采用半剛性基層瀝青路面的結構形式。其預防性養護措施主要有微表處、就地熱再生、銑刨重鋪以及易密實超薄罩面等方式。據中國高速公路管理部門養護資料的分析，微表處處理車轍病害只是暫時緩解，行車1～2年后，又會出現新的車轍；傳統銑刨重鋪處治，效果較好，但工作量大、造價高，同時容易引起舊路面損傷及產生銑刨廢料污染環境，不符合道路可持續發展的宗旨；就地熱再生進行車轍以及路表病害處治，只在中國局部地區有較少的實際應用，設備昂貴及施工過程不易控制，導致該技術未能大規模推廣應用；易密實超薄罩面作為熱拌瀝青混合料結構形式，資源消耗少，路面性能改善效果顯著，具有良好應用前景。法國、英國、美國等國家對超薄瀝青混凝土的研究應用已經有較長時間，其應用主要集中在養護修復工程中提高其抗滑性能，此外，也有研究表明其修補車轍具有很好的效果。中國對超薄瀝青混凝土的研究起步較晚，1988年沙慶林研發了多碎石瀝青混凝土(SAC)，具有空隙小、抗滑性能好、抗變形能力強的特點，其攤鋪厚度為15～25 mm，大大降低了罩面層厚度，節約了路面養護費用，同時具有較好的路表性能，成為一種較好的預防性養護措施;倪富健針對超薄罩面攤鋪溫度下降相對較快，有效攤鋪操作時間很短，難以保證碾壓充分和路用性能的特點，通過改變混合料級配和添加溫拌劑等措施研發了易密實瀝青混合料。

此次預防性養護高速試驗段選取截至2016年已建成通車運營8年的路段，隨著交通量的增加以及部分車輛超載等重交通行車作用，路面出現不同程度車轍、瀝青老化、集料剝落、抗滑性能下降以及路面破損等病害，為改善路面使用性能，采用易密實超薄瀝青混凝土進行預防性養護。該路段路面結構從上至下分別為4 cm SBS改性瀝青AC-13+6 cm SBS改性瀝青AC-20+8 cm普通瀝青AC-25+8 cm ATB-25+42 cm水穩基層+15 cm級配碎石墊層。

1 原路面檢測及處治方案制定

為便于詳細制定路面預防性養護方案，對路面前期進行了詳細的路表病害調查以及技術狀況(PCI、IRI和RD)檢測，根據檢測結果，按照現行瀝青路面技術狀況評定標準以及養護技術規范，在滿足路面結構強度的前提下，以平整度IRI<3.4 m/km；車轍深度RD≥8 mm；抗滑性能SFC<42分別作為處治方案制定的閾值。其中車轍根據深度不同,RD<8 mm、8 mm≤RD≤15 mm、15 mm≤RD≤25 mm以及重度車轍RD>25 mm分類處治。當重度車轍(RD>25 mm)時，車轍變形主要是由于中下面層變形為主導致，須處治到中下面層，進行路面結構層重建，不列入易密實超薄罩面預防性養護處治范圍。因此，瀝青路面預防性養護可對車轍深度RD≤25 mm范圍按不同程度分別采用直接易密實超薄罩面、精銑刨后易密實超薄罩面以及銑刨回補易密實超薄罩面分別處治。根據所選試驗路段路表病害以及車轍、平整度、抗滑性能的檢測結果，選取代表性的3個路段作為典型病害路段，分別采用不同的處治方案進行易密實超薄罩面處治，具體檢測結果和處治方案如表1所示。

表1 典型病害路段檢測結果及對應處治方案

2 原材料及生產配合比

2.1 原材料

(1)集料。粗、細集料技術性能指標均須滿足現行設計和施工技術規范要求，粗集料采用玄武巖。

(2)瀝青。采用SBS改性瀝青，對路面現場送樣的瀝青樣品性能指標進行檢測，結果見表2。

表2 SBS改性瀝青性能指標試驗結果

(3)易密實劑。采用美國Evotherm生產的易密實劑，其添加量為瀝青質量的10%(樣品為稀釋液)。檢測結果和技術要求如表3所示。

表3 密實劑性能指標試驗結果

注:密實劑添加量的質量為瀝青質量的10%。

(4)聚酯纖維。檢測結果和技術要求見表4。

(5)填料。填料檢測結果及技術要求見表5。

表4 聚酯纖維性能指標試驗結果

注:聚酯纖維的添加量為瀝青混合料質量的2.5‰。

表5 填料性能指標試驗結果

2.2 生產配合比

根據易密實超薄瀝青混合料級配類型以及當地拌和樓的應用經驗，設置拌和樓熱料倉篩網為4、8、12 mm，碎石分檔為1#倉0～4 mm，2#倉4～8 mm，3#倉8～12 mm。采用以下生產配合比：1#倉(0～4 mm)∶2#倉(4～8 mm)∶3#倉(8～12 mm)∶礦粉=26∶9∶59∶6，易密實劑添加量為瀝青質量的10%、聚酯纖維添加量為瀝青混合料質量的2.5‰，油石比為5.4%。

根據JTG F40-2017《瀝青路面施工技術規范》及易密實超薄瀝青混合料技術應用指南中易密實超薄罩面瀝青混合料設計要求以及當地施工經驗，得到易密實超薄罩面瀝青混合料(ECA-10)的礦料級配組成如表6所示。

表6 易密實超薄罩面瀝青混合料(ECA-10)礦料級配組成

根據上述配合比對易密實超薄罩面瀝青混合料除進行高、低溫性能以及抗水損害性能檢測外，還進行了析漏試驗和飛散損失試驗，主要避免路表出現松散和泛油，試驗結果(表7)均能滿足高速公路面層性能的要求。

表7 配合比性能試驗結果

3 后期檢測評價分析

為評估處治方案的有效性，路面施工結束后分別于2017年1月和2018年1月對3個試驗路段的平整度、車轍以及抗滑性能等技術狀況指標進行跟蹤檢測。

3.1 不同處治方案對平整度的改善效果分析

結合不同易密實超薄罩面處治方案典型路段平整度檢測結果(表8)可知：3種處治方案的平整度在處治前后變化不明顯，通車1年后變化趨勢也不明顯，說明易密實超薄罩面處治方案作為預防性養護措施對路面平整度的改善不明顯。究其原因主要是：2.5 cm厚易密實超薄罩面不改變原有路面的下承層和路面線形，在路面表層病害較少的情況下，基本不改變原路面平整度，因此對路面的平整度改善不明顯。

表8 平整度檢測情況

3.2 不同處治方案對車轍的改善效果分析

結合不同處治方案典型路段的車轍檢測結果(表9)可知：下行K2 832+500～K2 833路段采用方案A(銑刨回補2.5 cm厚易密實超薄罩面)處治前后車轍深度由17.1 mm降到2.7 mm，降低84.2%，車轍改善效果顯著；施工1年后車轍深度增加1.8 mm。下行K2 835～K2 837路段采用方案B(精銑刨后2.5 cm厚易密實超薄罩面)處治前后車轍深度由10.2 mm降到4.5 mm，降低55.9%，車轍改善效果明顯；施工1年后車轍深度增加1.0 mm。下行K2 861～K2 863路段采用方案C(直接2.5 cm厚易密實超薄罩面)處治前后車轍深度由6 mm降到3.8 mm，降低57.9%，改善效果明顯；施工1年后車轍深度增加1.4 mm。分析其原因主要是銑刨回補后基本消除了原有路面車轍；精銑刨拉毛處治一般深度在1 cm左右，消除車轍范圍也局限于1 cm左右；直接罩面未對原路面車轍進行充值，僅易密實超薄罩面混合料的填充作用進行車轍矯正。

3.3 不同處治方案對抗滑性能的改善效果分析

結合不同處治方案典型路段的抗滑性能檢測結果(表10)可知：處治后3種方案抗滑性能橫向力系數SFC均大于60，說明易密實超薄罩面對抗滑性能改善顯著，分析其原因主要是礦料配合比中粗集料占60%以上，且粗集料采用玄武巖，具有較好的抗滑耐磨性能；同時施工1年后A、B、C共3種方案抗滑性能衰減率分別為3.4%、14.6%、9.4%，但是SFC均處于58左右，說明抗滑性能總體穩定性較好。

表9 車轍檢測情況

表10 抗滑性能檢測情況

4 結論

綜合不同易密實超薄罩面處治方案在高速公路瀝青路面預防性養護效果跟蹤檢測結果，得出以下結論：

(1)易密實超薄罩面處治方案作為一種薄層罩面預防性養護措施對原路面的平整度改善效果不明顯。

(2)銑刨回補2.5 cm厚易密實超薄罩面方案對原路面的車轍改善效果最為顯著，其次為精銑刨超薄罩面和直接進行易密實超薄罩面方案，說明易密實超薄罩面方案適宜改善瀝青路面車轍。

(3)易密實超薄罩面具有較好的抗滑性能，且施工通車后抗滑性能較為穩定。