高速公路就地?zé)嵩偕鸀r青路面抗滑性能衰減規(guī)律及原因分析

王學(xué)文 徐志祥

(江西省高速集團路網(wǎng)運營管理公司養(yǎng)護(hù)技術(shù)中心，南昌 330038)

目前，江西省已建成通車高速公路6144 km，在建高速里程542 km，高速公路已經(jīng)逐步從“新建為主”向“養(yǎng)護(hù)為主”的方向轉(zhuǎn)變。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是一種在路面沒有結(jié)構(gòu)性損壞、 僅存在功能性缺陷情況下， 為延緩性能過快衰減、延長使用壽命而對現(xiàn)有道路進(jìn)行有計劃、基于費用-效益的主動養(yǎng)護(hù)策略。 就地?zé)嵩偕夹g(shù)作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的一種，具有一體化程度高，環(huán)境污染程度低，養(yǎng)護(hù)施工成本低等優(yōu)勢， 已在江西省高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工中得到廣泛應(yīng)用。

江西省高速公路成規(guī)模應(yīng)用就地?zé)嵩偕夹g(shù)始于2015 年， 先后在WJ 高速、TJ 高速、JWH 高速等路段實施。 截至2019 年底，就地?zé)嵩偕夹g(shù)在江西省高速公路的實施規(guī)模達(dá)到236 萬m2，折合單車道630 km，歷年實施規(guī)模見表1。

實踐表明，高速公路瀝青路面在實施就地?zé)嵩偕螅S著使用年限的增長，路面抗滑性能指標(biāo)(SRI)衰減明顯，而瀝青路面抗滑性能是保證車輛行駛安全的重要指標(biāo)之一[1]。 基于此，本文對就地?zé)嵩偕夹g(shù)實施路面的抗滑性能衰減規(guī)律及原因進(jìn)行研究分析， 對其后續(xù)推廣實施有一定的借鑒和參考意義。

表1 江西省高速公路就地?zé)嵩偕鷼v年實施規(guī)模

1 就地?zé)嵩偕鸀r青路面抗滑性能衰減規(guī)律

為研究瀝青路面在實施就地?zé)嵩偕昂罂够阅艿淖兓?guī)律，本文選取江西省內(nèi)3 條高速公路(WJ 高速、TJ高速和JWH 高速)作為研究對象，對其分別在2015 年、2016 年和2017 年實施就地?zé)嵩偕范蔚穆访婵够阅苤笖?shù)(SRI)進(jìn)行了跟蹤檢測，詳細(xì)檢測數(shù)據(jù)見表2。

圖1 就地?zé)嵩偕访婵够阅苤笖?shù)(SRI)衰變圖

表2 就地?zé)嵩偕访婵够阅苤笖?shù)(SRI)跟蹤檢測數(shù)據(jù)

從圖1 可以看出，3 個路段在實施就地?zé)嵩偕蟮?年，路面抗滑性能指數(shù)(SRI)均得到顯著提升，但隨著使用年限的增長，在未采取日常養(yǎng)護(hù)措施的前提下，路面抗滑性能指標(biāo)(SRI)下降明顯，一般在使用2～4 年后接近甚至低于實施前水平。

2 瀝青路面抗滑性能影響因素分析

瀝青路面抗滑性能是車輛橡膠輪胎與路面表面接觸后對車輪摩擦能力大小的表征， 目前的規(guī)范中高速公路瀝青路面主要用構(gòu)造深度或橫向力系數(shù)作為表征指數(shù)。結(jié)合國內(nèi)相關(guān)研究文獻(xiàn)， 本文將瀝青路面抗滑性能影響因素歸納為2 方面：宏觀構(gòu)造深度和微觀構(gòu)造深度。

2.1 宏觀構(gòu)造深度

瀝青路面的宏觀構(gòu)造深度指表面石料間的孔隙，用紋理深度表示。 瀝青路面的宏觀構(gòu)造深度取決于面層混合料級配和瀝青用量(油石比)。

(1)混合料級配。 合理的礦料級配可以保證集料顆粒間的咬合力和內(nèi)摩阻力， 在保證瀝青路面具有一定強度的同時， 使瀝青路面在車輛荷載作用下可以保持原有的空隙率。 瀝青路面宏觀構(gòu)造深度與空隙率呈良好的正相關(guān)關(guān)系， 恰當(dāng)?shù)募壟淇梢员ＷC瀝青混合料具有適當(dāng)且穩(wěn)定的空隙率，從而提供較好而且穩(wěn)定的宏觀構(gòu)造深度[2]。

(2)瀝青用量(油石比)。 瀝青用量對瀝青路面的宏觀構(gòu)造深度影響很大。瀝青在瀝青混凝土中起粘合作用，如果瀝青用量過大， 瀝青除在混凝土中形成結(jié)構(gòu)瀝青外還將有自由瀝青存在， 自由瀝青在夏季高溫狀態(tài)下較不穩(wěn)定，會溢出路面表面，形成路面瀝青膜，瀝青路面就會形成光面，紋理深度減小，抗滑性能降低。 如果瀝青用量過少，集料外露過多，雖然紋理深度較大，但瀝青路面的耐久性差，集料容易過早脫落，造成路面損壞，危及行車安全。

2.2 微觀構(gòu)造深度

瀝青路面的微觀構(gòu)造深度取決于集料的磨光值(PSV)，而集料的磨光值與集料性質(zhì)息息相關(guān)。

(1)瀝青混凝土中集料的形狀和表面粗糙度對瀝青混凝土路面的抗滑性能有較明顯的影響。 具有較明顯的面和棱角、 近似正方體且有明顯突出的粗糙表面的礦質(zhì)集料，經(jīng)碾壓后能相互嵌擠鎖結(jié)，形成較粗糙的混凝土路面[3]。

(2)集料的硬度、耐磨性對瀝青混凝土路面抗滑性能的影響更為顯著。硬度較低、耐磨性較差的集料雖然在路面施工初期也可形成較粗糙的表面， 但經(jīng)行車碾壓和磨耗作用，原來粗糙的表面很快就會被磨光，路面的抗滑性能急劇下降。

3 就地?zé)嵩偕鸀r青路面抗滑性能衰減原因分析

3.1 檢測方案

結(jié)合上一節(jié)的分析結(jié)果， 為找出就地?zé)嵩偕鸀r青路面抗滑性能衰減的原因， 本文分別對2015 年、2016 年、2017 年實施的就地?zé)嵩偕范芜M(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查和相關(guān)指標(biāo)檢測，各路段具體實施樁號范圍如表3 所示。檢測指標(biāo)包括：路面構(gòu)造深度、混合料級配及油石比。

表3 就地?zé)嵩偕鷮嵤┞范螛短柗秶?/p>

3.2 檢測結(jié)果

(1)路面構(gòu)造深度

對實施的就地?zé)嵩偕范尾捎娩伾胺ㄟM(jìn)行構(gòu)造深度檢測，每個路段上下行各選取3 個斷面，每個斷面檢測3個點， 取平均值作為代表構(gòu)造深度， 現(xiàn)場檢測如圖2 所示，檢測結(jié)果見表4。

圖2 鋪砂法現(xiàn)場檢測圖

表4 就地?zé)嵩偕范螛?gòu)造深度

(2)級配和油石比

對實施的就地?zé)嵩偕范芜M(jìn)行現(xiàn)場取芯，每個路段隨機抽取3 個芯樣， 并對芯樣進(jìn)行加熱、 分散、燃燒或抽提、水洗、篩分處理，確定芯樣混合料級配和油石比，現(xiàn)場取芯和室內(nèi)試驗如圖3 所示，檢測結(jié)果見表5。

圖3 現(xiàn)場取芯和室內(nèi)試驗

表5 就地?zé)嵩偕范稳⌒緳z測級配和油石比

3.3 結(jié)果分析

為進(jìn)一步分析就地?zé)嵩偕鸀r青路面抗滑性能衰減原因， 將3 個再生路段的檢測級配與原路面設(shè)計級配曲線進(jìn)行對比，如圖4～6 所示。

圖4 WJ 高速就地?zé)嵩偕鷮嵤┞范渭壟錂z測結(jié)果對比圖

圖5 TJ 高速就地?zé)嵩偕鷮嵤┞范渭壟錂z測結(jié)果對比圖

圖6 JWH 高速就地?zé)嵩偕鷮嵤┞范渭壟錂z測結(jié)果對比圖

根據(jù)檢測結(jié)果， 結(jié)合就地?zé)嵩偕募夹g(shù)原理以及現(xiàn)場調(diào)查情況， 本文將就地?zé)嵩偕鸀r青路面抗滑性能指標(biāo)衰減原因歸納如下：

(1)按照《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》(JTG D50-2017)的規(guī)定， 瀝青路面的構(gòu)造深度TD 不小于0.55 mm。 本次檢測的3 個就地?zé)嵩偕范螛?gòu)造深度TD 雖均大于0.55 mm，但與交工時期的構(gòu)造深度(0.7～0.8 mm)對比均下降明顯， 進(jìn)一步驗證了就地?zé)嵩偕鸀r青路面抗滑性能檢測指標(biāo)(SRI)衰減現(xiàn)象。

(2)從圖4～6 可以看出，3 個就地?zé)嵩偕鷮嵤┞范蔚募壟淝€均在原設(shè)計級配曲線的中值線以上， 說明現(xiàn)狀級配均比原設(shè)計級配要細(xì)，但油石比均屬于正常范圍。按照《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》(JTG/T 5521-2019)的規(guī)定， 就地?zé)嵩偕旌狭蠎?yīng)以瀝青混合料回收料中的回收礦料與新礦料的合成級配作為級配設(shè)計依據(jù)， 由于新集料添加數(shù)量有限，在再生過程將級配調(diào)整至最佳狀態(tài)，此外，RAP 料在長期服役過程中級配進(jìn)一步細(xì)化[4]，導(dǎo)致再生路面抗滑性能指標(biāo)的衰減。

(3)就地?zé)嵩偕鷮嵤┞范蔚臑r青混合料中80%以上為RAP 料，原集料在再生之前的長期服役過程中，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響，隨著再生路面使用年限的增長，在輪載作用下，表面集料磨光值下降迅速，導(dǎo)致再生路面抗滑性能指標(biāo)的衰減。

4 結(jié)語

(1)就地?zé)嵩偕鸀r青路面在未采取任何養(yǎng)護(hù)措施的前提下，抗滑性能指標(biāo)(SRI)下降明顯，一般在使用2～4 年后接近甚至低于實施前水平。

(2)就地?zé)嵩偕访姹旧砑壟涞牟患押头圻^程中級配進(jìn)一步細(xì)化是就地?zé)嵩偕鸀r青路面抗滑性能衰減的主要原因。

(3)RAP 料在再生之前的長期服役過程導(dǎo)致其性能下降，在輪載作用下，表面集料磨光值下降迅速，加劇了再生路面抗滑性能指標(biāo)的衰減。