公路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目水泥路面加鋪超薄改性瀝青層的路用性能分析

摘要 針對(duì)某高速公路水泥路面維修和養(yǎng)護(hù)的工程實(shí)踐，對(duì)超薄瀝青加鋪層在水泥路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用效果加以分析。基于對(duì)目標(biāo)路段進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)勘查，明確舊水泥路面混凝土強(qiáng)度、接縫傳荷能力、破損情況等，并提出鋪設(shè)“高彈改性瀝青應(yīng)力吸收防水黏層聯(lián)合AC-13C瀝青混合料面層”的組合方式，以解決路面反射性裂縫問(wèn)題。采用該養(yǎng)護(hù)方案維修路面后，對(duì)路面抗滑值、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示該路面各項(xiàng)指標(biāo)合規(guī)，養(yǎng)護(hù)效果佳。

關(guān)鍵詞 公路項(xiàng)目；水泥路面；超薄瀝青加鋪層；路用性能

中圖分類號(hào) U416.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2023）06-0099-03

0 引言

針對(duì)舊水泥路面加鋪改造養(yǎng)護(hù)方案，傳統(tǒng)方法多直接于原路面加鋪瀝青層或預(yù)設(shè)土工織物后加鋪基層和面層，該工藝下瀝青面層反射性裂縫病害頻繁，且加鋪土工織物的養(yǎng)護(hù)方式只能短期內(nèi)防止放射裂縫，無(wú)法做到一勞永逸，導(dǎo)致水泥路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量差。高彈改性瀝青應(yīng)力吸收防水黏結(jié)層具備吸水性能優(yōu)越的特點(diǎn)，可有效吸收水泥混凝土路面積水和對(duì)抗開裂，減少反射裂縫。高彈改性瀝青應(yīng)力吸收層上加鋪瀝青面層，路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性明顯增加，行車穩(wěn)定性提升，安全性顯著改善。

1 舊水泥路面路況調(diào)查

1.1 工程概況

某高速公路為水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)，采用雙向四車道設(shè)計(jì)，最大時(shí)速120 km/h，路基寬度為25 m，設(shè)計(jì)使用壽命30年。經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行后，該高速公路出現(xiàn)裂縫、斷板、露骨等病害，道路質(zhì)量下降，行車舒適性和安全性降低。擬對(duì)原水泥路面選用加鋪超薄瀝青層方案進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以改善路面結(jié)構(gòu)性能。

1.2 舊水泥路面路況調(diào)查

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解舊水泥路面的破損情況、混凝土強(qiáng)度、接縫傳荷能力等指標(biāo)，詳情如下。

（1）水泥路面破損情況調(diào)查：徒步調(diào)查水泥路面沿線破損情況并留下影像資料，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果，該高速公路水泥路面病害類型包括局部沉降、裂縫、露骨、斷板等，部分區(qū)域病害嚴(yán)重，修補(bǔ)不及時(shí)會(huì)導(dǎo)致路面持續(xù)破損[1]。

（2）混凝土強(qiáng)度測(cè)試：鉆芯取樣或采取無(wú)損彎沉試驗(yàn)，進(jìn)行目標(biāo)區(qū)域混凝土強(qiáng)度測(cè)試。根據(jù)該項(xiàng)目特點(diǎn)，擬選用鉆芯取樣方案檢測(cè)路面混凝土強(qiáng)度。結(jié)果顯示，目標(biāo)路段混凝土強(qiáng)度指標(biāo)大于5 MPa，符合現(xiàn)行《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》關(guān)于混凝土強(qiáng)度的基本要求。

（3）接縫傳荷能力：測(cè)定舊水泥路面接縫傳荷能力，以評(píng)估其反射裂縫病害情況。試驗(yàn)對(duì)象為400塊水泥路面面板。接縫傳荷能力檢測(cè)結(jié)果顯示，等級(jí)為優(yōu)良的面板合計(jì)246塊，優(yōu)良率水平為61.50%，雖然60%以上路面面板接縫傳荷能力水平為優(yōu)良的標(biāo)準(zhǔn)，但是部分面板存在接縫破損和板塊脫空，需及時(shí)加固并保養(yǎng)[2]。

2 養(yǎng)護(hù)維修方案

針對(duì)舊水泥路面進(jìn)行瀝青層加鋪，以更好地利用水泥路面剩余壽命是現(xiàn)階段路面改造的常見(jiàn)措施。該方案在復(fù)合路面結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，可以發(fā)揮水泥路面承載力優(yōu)勢(shì)，通過(guò)瀝青面層加鋪，降低了行車噪聲并提高行車舒適性。

（1）舊水泥混凝土路面加鋪瀝青層改造過(guò)程，因水泥混凝土路面與瀝青層結(jié)構(gòu)差異大，車輛荷載影響下易引發(fā)剪應(yīng)力破壞，從而導(dǎo)致瀝青層處于不利的應(yīng)力狀態(tài)，故增加兩者間黏結(jié)水平是提高路面改造質(zhì)量的關(guān)鍵。施工中，合理選用粘層材料的同時(shí)，需提供粗糙、平整和干凈的水泥混凝土基面。常規(guī)施工中，多將舊水泥混凝土路面銑刨1 cm以提高其與瀝青面層機(jī)械咬合力后，方進(jìn)行瀝青層的鋪設(shè)。長(zhǎng)期實(shí)踐結(jié)果顯示，刨銑加鋪瀝青層后仍然會(huì)存在裂縫、面層推擠、掉皮等現(xiàn)象，對(duì)道路正常使用不利。大量研究發(fā)現(xiàn)，上述處置方案導(dǎo)致界面處破損深度過(guò)大，影響舊水泥板使用壽命[3]。此外，銑刨施工噪聲大且需占道，不但影響交通，還會(huì)產(chǎn)生大量灰塵，不利于現(xiàn)場(chǎng)管理和質(zhì)量控制。

（2）研究顯示，瀝青層鋪設(shè)前，拉毛粗糙化舊水泥混凝土路面即可平整界面，并提高其粗糙程度，從而降低刨銑導(dǎo)致的副作用，確保加鋪質(zhì)量。加鋪瀝青層前，需將舊路標(biāo)線徹底鏟除，清理表面雜質(zhì)并粗磨路面，以高壓水槍沖洗晾干，或可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選用路面拋丸機(jī)，提高路面粗糙度[4]。項(xiàng)目實(shí)踐中，可通過(guò)選擇高性能粘層和拉毛粗糙化兩種方案處置界面。

（3）該文基于舊水泥路面調(diào)查結(jié)果，通過(guò)高彈改性瀝青應(yīng)力吸收防水黏結(jié)層上加鋪瀝青面層的方案，進(jìn)行舊水泥路面養(yǎng)護(hù)。首先，進(jìn)行原路面病害處置，包括維修裂縫、舊路面拉毛粗糙化、充分清洗和板塊脫空處置，利用高彈改性瀝青應(yīng)力吸收防水黏結(jié)層進(jìn)行裂縫處治，以提高結(jié)構(gòu)承載力及穩(wěn)定性。

該項(xiàng)目實(shí)踐中路面結(jié)構(gòu)最終擬定為高彈改性瀝青應(yīng)力吸收防水黏結(jié)層2.5 cm上加鋪AC-13C瀝青混合料面層4.5 cm的方案，SBS改性瀝青與增溶劑，以特定比例混合獲得高彈改性瀝青，鋪設(shè)總高度為7 cm[5]。

3 超薄瀝青加鋪層配合比設(shè)計(jì)

3.1 高彈改性瀝青

3.1.1 SBS改性瀝青

該項(xiàng)目選用SBS改性瀝青作為超薄瀝青加鋪層黏結(jié)材料，技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如表1所示。

3.1.2 增容劑

該項(xiàng)目改性瀝青選用的增溶劑型號(hào)為Z1，高彈性瀝青摻和量及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

3.2 集料

為提高瀝青面層與水泥混凝土路面黏合效果，確保面層耐磨性與強(qiáng)度值，該項(xiàng)目超薄瀝青加鋪層集料為花崗巖，填料為水泥和石粉。石粉與水泥摻和量分別為2.0%和1.0%，集料技術(shù)指標(biāo)如表3所示[6]。如表3結(jié)果，各集料指標(biāo)均符合《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD50—2017）要求。

3.3 瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目瀝青加鋪層混凝土選用AC-13C改性瀝青混凝土，經(jīng)馬歇爾試驗(yàn)確定最佳油石比為5.2%，其集料級(jí)配情況如表4所示。

4 瀝青加鋪層施工質(zhì)量評(píng)價(jià)

4.1 路面滲水性能

超薄瀝青加鋪層鋪設(shè)完畢后，選代表性路段進(jìn)行路面滲水試驗(yàn)，以評(píng)估路面滲水性能[7]。該文以K24+200～K25+400為試驗(yàn)路段，選用滲水試驗(yàn)儀對(duì)路面滲水性能進(jìn)行檢測(cè)，間隔200 m選采樣點(diǎn)檢測(cè)，結(jié)果如表5所示。

路面滲水性能指標(biāo)如表5所示，結(jié)果顯示監(jiān)測(cè)點(diǎn)滲水系數(shù)值為79 mL/min，符合《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF80/1—2017）路面滲水系數(shù)小于200 mL/min的規(guī)定，即該路段路面滲水性能達(dá)標(biāo)。

4.2 構(gòu)造深度

以鋪砂法間隔200 m對(duì)瀝青加鋪層構(gòu)造深度進(jìn)行檢測(cè)，各個(gè)斷面的檢測(cè)結(jié)果如表6所示。

對(duì)表6超薄瀝青加鋪層構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果分析可知，不同測(cè)量點(diǎn)的路面構(gòu)造深度均值為0.79 mm，符合《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG5142—2019）關(guān)于路面構(gòu)造深度大于0.60 mm的要求，即該路段路面構(gòu)造深度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[8]。

4.3 抗滑性能

擺值是瀝青加鋪層路面抗滑性能檢測(cè)的重要指標(biāo)，該研究選用擺式儀進(jìn)行檢測(cè)，按照間隔5 km的方式選取5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，校正溫度值，檢測(cè)結(jié)果如表7所示。

對(duì)路面超薄瀝青加鋪層抗滑值檢測(cè)結(jié)果分析可知，各路面檢測(cè)點(diǎn)的擺值平均值為58 BPN，進(jìn)行溫度校正后的數(shù)據(jù)為64 BPN，符合《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG5142—2019）路面擺值大于45 BPN的要求，說(shuō)明該項(xiàng)目路面抗滑性能符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[9]。

5 結(jié)論

基于某高速公路項(xiàng)目水泥路面養(yǎng)護(hù)實(shí)例，現(xiàn)場(chǎng)路況調(diào)查確定其路面病害類型包括局部破損、混凝土強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)、部分接縫傳荷能力不足，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)踐及路況制定了高彈改性瀝青應(yīng)力吸收防水黏結(jié)層上加鋪瀝青面層的養(yǎng)護(hù)方案，并通過(guò)質(zhì)量檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得以下結(jié)論。

（1）檢測(cè)點(diǎn)滲水系數(shù)均值為79 mL/min，符合《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF80/1—2017）路面滲水系數(shù)小于200 mL/min的規(guī)定，該路段路面滲水性能達(dá)標(biāo)。

（2）不同測(cè)量點(diǎn)的路面構(gòu)造深度均值為0.79 mm，符合《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG5142—2019）關(guān)于路面構(gòu)造深度大于0.6 mm的要求，該路段路面構(gòu)造深度符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）不同測(cè)量點(diǎn)的平均擺值水平修正后為64 BNP，大于《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG5142—2019）規(guī)定的45 BNP標(biāo)準(zhǔn)，表明該路段抗滑性能符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

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