劉培瑞

(山西路翔交通科技咨詢有限公司，山西太原 030006)

瀝青路面現(xiàn)場熱再生的工程評價性研究

劉培瑞

(山西路翔交通科技咨詢有限公司，山西太原 030006)

以山西省某高速公路為依托，分析了該公路病害的產(chǎn)生原因，并評價了原有瀝青路面的老化情況和骨料級配的破壞情況，研究了現(xiàn)場熱再生的適用性，為原有路面的改造設(shè)計提供依據(jù)。

高速公路，現(xiàn)場熱再生，瀝青路面，骨料

0 引言

交通運輸部《交通運輸部關(guān)于加快推進(jìn)公路路面材料循環(huán)利用工作的指導(dǎo)意見》(交公路發(fā)［2012］489號)，到“十二五”末，全國基本實現(xiàn)公路路面舊料“零廢棄”，路面舊料回收率(含回收和就地利用)達(dá)到95%以上，循環(huán)利用率(含回收后再利用和就地利用)達(dá)到50%以上，其中東、中、西部分別達(dá)到60%以上、50%以上、40%以上。到2020年，全國公路路面舊料循環(huán)利用率達(dá)到90%以上。針對上述指導(dǎo)意見，因此需要積極引導(dǎo)并大力推廣公路路面材料循環(huán)利用技術(shù)，綜合考慮公路等級、工程性質(zhì)及規(guī)模、路面舊料類型及質(zhì)量、施工環(huán)境、交通與氣候條件等因素，合理選用路面材料循環(huán)利用技術(shù)，確保高價值的路面舊料得以科學(xué)高效的循環(huán)利用，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、節(jié)約資源、降低排放及環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)。

本文以山西省朔州高速公路為依托進(jìn)行瀝青現(xiàn)場熱再生的工程評價性研究。針對現(xiàn)場熱再生技術(shù)的使用條件，在采用此種方法前需對原有道路的情況、原有路面技術(shù)狀況、交通量等方面展開詳細(xì)的調(diào)查和檢測，評價原有瀝青路面使用性能，分析現(xiàn)場熱再生技術(shù)是否適應(yīng)現(xiàn)場具體條件，為原有路面的改造設(shè)計提供依據(jù)。

1 現(xiàn)場熱再生適用條件研究

現(xiàn)場熱再生可用于維修處理大多數(shù)路表面破壞，甚至包括表面混合料組成缺陷而引起的破壞。與其他維修養(yǎng)護(hù)方法相比，在城市地區(qū)，用現(xiàn)場熱再生方法修復(fù)路面不會改變排水、路緣、下水道、人行通道、路肩及其他結(jié)構(gòu)物。同時，現(xiàn)場熱再生的優(yōu)點還在于路面的高程和橋梁的凈空能得到保證，而且經(jīng)濟(jì)上相對便宜，與其他修復(fù)技術(shù)相比，對交通控制的要求較低。在此基礎(chǔ)上，需要進(jìn)行適應(yīng)性分析研究［1］。

1)舊瀝青混凝土路面的平均厚度不小于5 cm。2)對于路面車轍病害，一般分為:磨損性車轍、壓密性車轍、流動性車轍以及結(jié)構(gòu)性車轍，可知，對于結(jié)構(gòu)性車轍的破壞，現(xiàn)場熱再生不適應(yīng)。3)對于瀝青路面裂縫類病害，現(xiàn)場熱再生適用于龜裂率小于40%的情況。4)瀝青混凝土屬于粘彈性材料，在一定的約束條件下，強(qiáng)度是指瀝青混合料具有的抵抗應(yīng)力應(yīng)變作用的能力。如果瀝青老化較嚴(yán)重，也不適用現(xiàn)場熱再生工藝［2］。

2 工程概況

其中K549+500～K551+000，K552+500～K554+180段上面層采用AC-16C中粒式密集配改性瀝青混凝土。

目前該路段瀝青路面出現(xiàn)不同程度的網(wǎng)裂、龜裂及橫向裂縫(見圖1～圖3)，按計劃，需于2014年9月對朔州高速公路K549+ 500～K551+000，K552+500～K554+180段(右幅)進(jìn)行就地?zé)嵩偕┕?。對該段路?1.2 cm微表處進(jìn)行銑刨，然后對4 cm上面層瀝青混凝土進(jìn)行就地?zé)嵩偕?，新加瀝青混合料礦料級配采用AC-16型，并對施工路段標(biāo)線進(jìn)行恢復(fù)。

圖1 龜裂

圖2 坑槽

圖3 鉆芯取樣

2.1 朔州段路面處治工程

山西省朔州高速公路有限責(zé)任公司所轄大新高速公路，起點位于大同市南郊區(qū)，終點位于朔州市新廣武，設(shè)計等級為高速公路，路基寬度28.5 m，設(shè)計速度為120 km/h，于2002年建成通車。

通過現(xiàn)場路面調(diào)查及鉆芯取樣結(jié)果分析，原路面的總體強(qiáng)度基本滿足設(shè)計要求，病害主要集中在上面層及部分下面層，基層未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p害，屬路面面層功能性損壞，可以采用現(xiàn)場熱再生方式進(jìn)行維修處理路面。

2.2 病害原因分析

1)所述公路有的于2002年通車，距今已運營10多年，瀝青的老化致使瀝青原有勁度增高，應(yīng)力松弛性能降低，使其達(dá)到極限抗拉強(qiáng)度，造成路面網(wǎng)裂、龜裂及坑槽;

2)有的路段重車比例較大，長時間的重車超載行駛、車荷載作用導(dǎo)致路面抗剪強(qiáng)度不足而引起破壞;

3)炎熱的夏季，在高溫作用下，瀝青路面實際溫度超過了瀝青混合料的軟化點，使得瀝青路面的高溫抗車轍性急劇下降，再加上重載車輛低速行駛，長時間對車道路面進(jìn)行渠化式碾壓，路面所受的壓力使小顆粒的瀝青混凝土被擠向下部和車輪的兩側(cè)，破壞了路面的平整狀態(tài)，車轍病害增加;

4)由于該段公路屬嚴(yán)寒地區(qū)，晝夜溫差大，溫度往復(fù)變化導(dǎo)致瀝青面層溫度應(yīng)力疲勞，瀝青混合料的極限拉伸應(yīng)變變小，導(dǎo)致溫縮裂縫和疲勞裂縫。

3 原瀝青路面材料性能分析

3.1 舊瀝青老化性能分析

本文針對朔州段K549+500～K551+000段選取樁號K549+ 520，K550+100，K550+800處采用機(jī)械切割方法進(jìn)行現(xiàn)場取樣(見圖4)，對樣品進(jìn)行抽提篩分試驗，掌握舊路面瀝青老化程度和瀝青混合料的級配情況。

圖4 舊瀝青路面取料

實驗室將舊瀝青混合料在烘箱中加熱、松散，用三氯乙烯充分溶解后(見圖5，圖6)，分兩組進(jìn)行抽提試驗，測定油石比和礦料級配，結(jié)果見表1。

圖5 抽提試驗

圖6 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)試驗

表1 瀝青混合料油石比和礦料級配

通過阿布森法回收原瀝青路面中的瀝青，測定舊瀝青的針入度(見圖7)、軟化點(見圖8)、延度(見圖9)，以判斷舊瀝青的老化程度?；厥諡r青試驗結(jié)果見表2。

圖7 針入度試驗

圖8 軟化點試驗

圖9 延度試驗

表2 舊瀝青指標(biāo)

經(jīng)過上述現(xiàn)場取料的試驗，說明此朔州段高速原有瀝青路面經(jīng)過多年的使用，其中混合料中的瀝青產(chǎn)生了不同程度的老化，其特性表現(xiàn)為針入度下降、粘度增大、延度減小、軟化點上升。其特性變化越明顯說明原有瀝青老化程度就越嚴(yán)重。因此，原有瀝青路面已經(jīng)不能滿足原路面“優(yōu)良路用性能”的設(shè)計要求，需要對原有瀝青路面進(jìn)行維修加固再生。

多項研究證明:瀝青路面表層的瀝青老化到25℃，針入度為30～35后，路面開始加速破壞，此時應(yīng)及時進(jìn)行路面再生，當(dāng)針入度小于25時路面已經(jīng)失去再生的意義。

通過對現(xiàn)有瀝青路面進(jìn)行針入度實驗，對比上述研究結(jié)果證明，通過分析瀝青路面的現(xiàn)狀水平，認(rèn)為采用路面再生方案是可行的。

3.2 舊集料性能分析

本文對所取樣品的舊集料進(jìn)行篩分試驗，確定舊料的級配曲線，如圖10所示。

圖10 瀝青混合料級配曲線

從舊瀝青混合料骨料篩分曲線來看，可以得出:

1)礦料級配基本符合規(guī)范級配走勢，但細(xì)集料在0.15 mm，0.3 mm上實際通過率都明顯超過規(guī)范的上限。細(xì)集料明顯偏多，表明了粗集料在行車荷載作用下呈現(xiàn)不同程度的細(xì)化，并且由于相互的長時間嵌擠和摩擦，使得大粒徑骨料的棱角磨圓，造成骨料粒徑變小;

2)瀝青在抽提過程中可能形成0.15 mm粒徑以下的礦粉不能完全的抽提出來，造成其含量的減少;

3)在關(guān)鍵篩孔2.36 mm處通過率為30.0%，低于規(guī)范大于40%的要求;

4)在9.5 mm以下粒徑的骨料基本沒有損壞，曲線仍然在級配中值附近。

由此可知，此朔州段高速公路經(jīng)過長時間的運營，對原有瀝青路面造成骨料變小的后果，但在總體上來說，路面骨架結(jié)構(gòu)還算穩(wěn)定，可以繼續(xù)使用。

4 結(jié)語

本文對山西省朔州段高速瀝青路面彎沉、車轍等指標(biāo)進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步研究了該路面舊路瀝青的老化情況和骨料級配破壞情況，評價得出該高速公路目前道路狀況滿足現(xiàn)場熱再生施工適用條件，為路面現(xiàn)場熱再生維修養(yǎng)護(hù)提供了依據(jù)。

［1］呂偉民，嚴(yán)家極.瀝青路面再生技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，1989.

［2］韓慧仙.瀝青路面現(xiàn)場熱再生技術(shù)的研究［D］.西安:長安大學(xué)，2005.

On engineering evaluation of thermal regeneration on asphalt roadbed site

Liu Peirui
(Shanxi Luxiang Communications Technical Consultant Co.，Ltd，Taiyuan 030006，China)

Based on some expressway in Shanxi，the paper analyzes the reasons for the diseases on the expressway，evaluates the aging status and damages of aggregate gradation on the expressway，and researches the workability of the thermal regeneration，so as to provide some reference for the reconstruction design for the former roadbed.

expressway，site thermal regeneration，asphalt roadbed，aggregate

U416.217

:A

1009-6825(2016)36-0156-03

2016-10-18

劉培瑞(1981-)，男，碩士，工程師