復(fù)合增效型MAC-10在高速公路車轍快速維修中的應(yīng)用

許 亮，蔣龍松，盧輝庭

(蘇交科集團(tuán)股份有限公司 南京市 211112)

某高速公路地處長三角經(jīng)濟(jì)流域，隨著經(jīng)濟(jì)總量逐年增長，該高速公路交通量迅速上升。在交通荷載的作用下，路面性能逐年降低，出現(xiàn)了松散和坑槽病害，同時(shí)在夏季高溫作用下路面逐漸出現(xiàn)車轍病害，影響行車的安全性和舒適性。該路段在運(yùn)營過程中針對各種病害及嚴(yán)重程度，采取了相應(yīng)的小修保養(yǎng)措施，但隨著使用年限增加，部分路段車轍較為嚴(yán)重，導(dǎo)致每年養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)逐漸增加，考慮到養(yǎng)護(hù)資金利用率及壽命周期養(yǎng)護(hù)理念，本路段迫切需要在綜合評價(jià)路面方案的基礎(chǔ)上，針對性地選擇經(jīng)濟(jì)合理、低碳環(huán)保的路面養(yǎng)護(hù)方案，以此提高路面使用品質(zhì)，延長路面使用壽命。

1 路面性能分析

目前該高速公路處于設(shè)計(jì)周期末期，對高速公路路面平整度、車轍、破損、抗滑性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)查，按照國檢評分標(biāo)準(zhǔn)(平整度大于2.3m/km，車轍大于10mm，破損小于90)針對各指標(biāo)進(jìn)行分析，目前高速公路平整度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、抗滑性能、破損評價(jià)均在良以上，暫不需要處治，而路面車轍部分路段評價(jià)指標(biāo)較差，局部路段出現(xiàn)較為嚴(yán)重的沉陷、坑槽、松散等病害，是目前亟需解決的病害，路面車轍路段評價(jià)指標(biāo)如圖1所示。

從圖1可知，現(xiàn)階段，高速公路絕大部分路段車轍深度在10mm以下，下行方向個(gè)別段落K140～K142車轍深度大于10mm，不滿足國檢評分指標(biāo)要求，且現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)該路段出現(xiàn)了局部的沉陷、坑槽、松散等病害。本項(xiàng)目主要針對高速公路路面局部沉降路段、局部車轍路段和其他局部病害提出經(jīng)濟(jì)、合理、有效的處治方案。

2 養(yǎng)護(hù)方案經(jīng)濟(jì)性分析

目前針對路面車轍及局部病害處治的方案主要有罩面、銑刨重鋪、現(xiàn)場熱再生以及MAC-10罩面等，其中復(fù)合增效型瀝青混合料MAC-10是在改性瀝青中添加復(fù)合增效劑，其高溫抗車轍性能較好，并且容易碾壓密實(shí)，同時(shí)減少了生產(chǎn)能耗和溫室氣體排放。適用于車轍較小，采用淺銑刨后的填補(bǔ)，或者采用MAC超薄罩面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

為了分析不同養(yǎng)護(hù)技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)效益，本節(jié)對比4cm改性瀝青SMA-13罩面、銑刨重鋪4cm改性瀝青SMA-13、4cm現(xiàn)場熱再生SMA-13以及銑刨重鋪2.5cm MAC-10技術(shù)的成本單價(jià)，成本單價(jià)主要包括生產(chǎn)環(huán)節(jié)直接工程費(fèi)、其他工程費(fèi)、間接費(fèi)、利潤及稅金、安全生產(chǎn)費(fèi)等。材料價(jià)格以江蘇省交通運(yùn)輸工程定額站發(fā)布的材料單價(jià)和市場價(jià)格為基礎(chǔ)，見圖2所示。

由圖2可知復(fù)合增效型MAC-10成本單價(jià)相比銑刨重鋪SMA-13方案低29.4元/m2，其中復(fù)合增效型MAC-10成本費(fèi)用主要為材料成本和其他工程費(fèi)，而銑刨重鋪SMA-13方案的主要費(fèi)用為原材料生產(chǎn)費(fèi)用。由此可見，相比銑刨重鋪方案，復(fù)合增效型MCA-10方案具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。

為了對比各個(gè)養(yǎng)護(hù)方案節(jié)能減排效益，針對不同的設(shè)備和工程案例展開了詳細(xì)調(diào)研，其中現(xiàn)場熱再生綜合能耗典型值采用1.1kg/m2柴油，其余環(huán)節(jié)與新建瀝青路面相同，均參考《中國能源統(tǒng)計(jì)年鑒》(2011版)數(shù)據(jù)庫、中國本地化產(chǎn)品壽命周期分析LCA基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫CLCD等，計(jì)算得到各個(gè)方案碳排放當(dāng)量如圖3所示。

由圖3結(jié)果可知，復(fù)合增效型MAC-10方案碳排放量較罩面和銑刨重鋪方案分別降低50.9%和53.6%，由此說明復(fù)合增效型MAC-10方案相比罩面和銑刨重鋪方案具有顯著的節(jié)能減排效果。根據(jù)各個(gè)養(yǎng)護(hù)方案經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能減排效益綜合比選結(jié)果，復(fù)合增效型MAC-10具有良好的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能效益，適用于車轍和局部病害處治路段，因此，選擇銑刨復(fù)合增效型MAC-10方案針對寧滬方向車轍較差和局部病害路段進(jìn)行處治。

3 MAC-10混合料性能驗(yàn)證

MAC-10混合料中復(fù)合增效劑的摻量為礦料質(zhì)量的0.35%，室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果得到瀝青用量為5.5%。

復(fù)合增效MAC-10混合料抽提試驗(yàn)結(jié)果見表1所示，試驗(yàn)結(jié)果表明復(fù)合增效MAC-10級配曲線均在級配要求范圍內(nèi)，滿足規(guī)范要求。

表1 復(fù)合增效MAC-10抽提試驗(yàn)結(jié)果

復(fù)合增效MAC-10混合料馬歇爾體積指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見表2所示，試驗(yàn)結(jié)果表明MAC-10混合馬氏體積指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，且具有較好的穩(wěn)定度。

表2 復(fù)合增效MAC-10馬氏體積指標(biāo)結(jié)果

復(fù)合增效MAC-10混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表3所示，試驗(yàn)結(jié)果表明MAC-10的殘留穩(wěn)定度為87%，大于規(guī)范值85%，滿足要求。

表3 復(fù)合增效MAC-10浸水馬歇爾穩(wěn)定度結(jié)果

通過對復(fù)合增效型MAC-10混合料相關(guān)性能驗(yàn)證試驗(yàn)，從室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看，MAC-10具有很高的動穩(wěn)定度以及良好的殘留穩(wěn)定度和殘留強(qiáng)度比，結(jié)果表明，MAC-10具有良好的抗車轍性和水穩(wěn)定性，可以較好地提高瀝青混合料的壓實(shí)特性，延長施工時(shí)間，適合于高速公路薄層類養(yǎng)護(hù)方案。

4 試驗(yàn)段跟蹤觀測

在試驗(yàn)段復(fù)合增效MAC-10施工完成后，測試了路面壓實(shí)度、透水系數(shù)、摩擦系數(shù)和結(jié)構(gòu)深度，現(xiàn)場檢測結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求。

表4 復(fù)合增效型MAC-10混合料實(shí)施狀況檢測

注：1.按馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)算；2.按最大理論密度計(jì)算

針對試驗(yàn)段復(fù)合增效型MAC-10路面處治后一年進(jìn)行跟蹤觀測，見表5所示。

表5 復(fù)合增效型MAC-10路面跟蹤觀測

從試驗(yàn)段MAC-10路面跟蹤觀測結(jié)果可知，處治前試驗(yàn)段平整度指標(biāo)滿足要求，破損指標(biāo)處于臨界值范圍，局部路段坑槽、松散病害、車轍指標(biāo)不滿足要求，經(jīng)過銑刨重鋪2.5cm MAC-10一年后跟蹤觀測表明，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求，且車轍發(fā)展緩慢僅為4.9mm，結(jié)果表明，MAC-10混合料具有良好的高溫穩(wěn)定性，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能減排效果。

5 結(jié)論

通過綜合比選各種養(yǎng)護(hù)方案，針對復(fù)合增效型MAC-10混合料在高速公路車轍快速維修中的應(yīng)用，得到主要結(jié)論如下：

(1)相較于罩面和銑刨重鋪方案，復(fù)合增效型MAC-10具有良好的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能減排效益，適用于車轍和局部病害處治路段。

(2)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明MAC-10具有很高的動穩(wěn)定度以及良好的殘留穩(wěn)定度和殘留強(qiáng)度比，MAC-10具有良好的抗車轍性和水穩(wěn)定性，可以較好提高瀝青混合料的壓實(shí)特性，延長施工時(shí)間，適合于高速公路薄層類養(yǎng)護(hù)方案。

(3)室內(nèi)試驗(yàn)檢測表明MAC-10各項(xiàng)性能均滿足要求，跟蹤觀測一年后各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求，且車轍發(fā)展緩慢，由此說明MAC-10混合料具有良好的高溫穩(wěn)定性，適用于公路車轍病害快速處治。