成相飛，張 雪（.南京市浦口區(qū)公路管理站，江蘇 南京003；.南京寧成交通工程有限公司，江蘇 南京 0000）

半柔性瀝青混合料在農(nóng)村公路水泥路面改造中的應(yīng)用

成相飛1，張 雪2
（1.南京市浦口區(qū)公路管理站，江蘇 南京210031；2.南京寧成交通工程有限公司，江蘇 南京 210000）

農(nóng)村公路水泥路面由于其施工水平相對(duì)落后，部分路面結(jié)構(gòu)承載力較差，需對(duì)原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定程度的補(bǔ)強(qiáng)。而以往加鋪下面層結(jié)構(gòu)通常選用70號(hào)道路石油瀝青AC-20C混合料。現(xiàn)為了提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，且綜合考慮其結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)和抵抗反射裂縫的能力，將半柔性材料泡沫瀝青廠拌冷再生混合料應(yīng)用于加鋪下面層結(jié)構(gòu)中，對(duì)其配合比設(shè)計(jì)、材料性能進(jìn)行試驗(yàn)分析，并進(jìn)行試驗(yàn)路的鋪筑及使用性能觀測(cè)，最后對(duì)其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，以利于推廣應(yīng)用。

半柔性瀝青混合料；農(nóng)村公路；水泥路面

0　引言

農(nóng)村公路提檔升級(jí)改造是新農(nóng)村建設(shè)、城鄉(xiāng)一體化戰(zhàn)略的一個(gè)先導(dǎo)性、基礎(chǔ)性的工程。江蘇省委省政府自2003年以來開展的農(nóng)村公路建設(shè)與改造，極大地改善了農(nóng)村的生產(chǎn)生活條件，促進(jìn)了農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)發(fā)展。但是，隨著鎮(zhèn)村公交的開通，加上把城市的服務(wù)功能往農(nóng)村延伸，原有的農(nóng)村公路的標(biāo)準(zhǔn)就不適應(yīng)了。因此，隨著新農(nóng)村工作的推進(jìn)，農(nóng)村公路提檔升級(jí)改造工程勢(shì)在必行。

為了提高農(nóng)村公路的行車舒適性，對(duì)原有水泥路面進(jìn)行“黑色化”加鋪改造是解決此問題的關(guān)鍵。受農(nóng)村公路建設(shè)資金的約束，以及我國(guó)綠色交通發(fā)展理念的秉承，如何選用經(jīng)濟(jì)合理、性能優(yōu)良且兼具綠色環(huán)保的加鋪層材料顯得尤為重要。本文依托浦口區(qū)農(nóng)村公路水泥路面提檔升級(jí)改造工程，對(duì)半柔性材料泡沫瀝青廠拌冷再生混合料進(jìn)行了系統(tǒng)的應(yīng)用研究，為今后類似工程的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1　農(nóng)村公路水泥路面瀝青加鋪層整體方案

1.1瀝青加鋪層厚度選擇

根據(jù)《關(guān)于實(shí)施農(nóng)村公路提檔升級(jí)工程的意見》（蘇政發(fā)［2013］27號(hào)）中路面結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)：三級(jí)公路瀝青混凝土面層厚度不低于8 cm，且保證水泥路面加鋪層的抗裂能力，提出農(nóng)村公路水泥路面加鋪瀝青層厚度不小于10 cm的要求，依托工程選擇6 cm泡沫瀝青廠拌冷再生混合料下面層+4 cm成品橡膠瀝青混合料上面層。

1.2瀝青加鋪層結(jié)構(gòu)

由于水泥路面加鋪對(duì)瀝青層的材料要求較高，需要瀝青層具有常規(guī)的抵抗泛油、擁包波浪、車轍、疲勞性能外，還需重視其抵抗水泥板反射裂縫的要求。

依托工程在水泥路面與瀝青加鋪面之間設(shè)置橡膠瀝青SAM I應(yīng)力吸收層，瀝青加鋪下層選擇泡沫瀝青廠拌冷再生混合料，瀝青加鋪上層采用橡膠瀝青混合料。關(guān)于橡膠瀝青類型，綜合考慮農(nóng)村公路建設(shè)成本的節(jié)約和施工的便利，主要選擇成品橡膠瀝青應(yīng)用于上面層結(jié)構(gòu)中。

2　半柔性泡沫瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

2.1原材料試驗(yàn)

原材料試驗(yàn)見表1～表5所列及圖1所示。

表1　水泥試驗(yàn)結(jié)果表

表2　道路石油瀝青試驗(yàn)結(jié)果表

表3　RAP料、新集料、水泥篩分通過方篩孔的百分率試驗(yàn)結(jié)果表

表4　RAP料、新集料、水泥配合比組成表

表5　試驗(yàn)級(jí)配通過方篩孔的百分率明細(xì)表

圖1　泡沫瀝青冷再生混合料設(shè)計(jì)級(jí)配曲線圖

2.2道路石油瀝青發(fā)泡性能試驗(yàn)

采用維特根W LB 10型泡沫瀝青發(fā)生裝置進(jìn)行基質(zhì)瀝青的發(fā)泡特性試驗(yàn)，在155℃、165℃及175℃三種溫度下，在不同添加水量下進(jìn)行瀝青發(fā)泡特性試驗(yàn)，測(cè)量其膨脹量及半衰期，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表6所列。

表6　道路石油瀝青發(fā)泡特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

根據(jù)表6的試驗(yàn)結(jié)果，最終對(duì)所選用道路石油瀝青確定發(fā)泡溫度165℃，發(fā)泡水量控制在2.5%，膨脹量20，半衰期10.1 s。在該條件下，瀝青的膨脹量達(dá)到20倍，半衰期為10.1 s，具有較好的發(fā)泡性能。

2.3擊實(shí)試驗(yàn)

對(duì)設(shè)計(jì)混合料進(jìn)行振動(dòng)擊實(shí)試驗(yàn)，水泥劑量為1.5%，試驗(yàn)結(jié)果見表7所列與圖2所示。

表7　擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果表

圖2　不同含水量下干密度曲線圖

2.4確定最佳瀝青用量

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，分別選用2.0%、2.5%、3.0%三個(gè)瀝青用量進(jìn)行了泡沫瀝青冷再生混合料的劈裂試驗(yàn)（15℃）、馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)（40℃）及凍融劈裂強(qiáng)度比等試驗(yàn)，水泥劑量統(tǒng)一采用為1.5%，試驗(yàn)結(jié)果分別見表8～表10所列。

表8　劈裂試驗(yàn)結(jié)果表

表9　浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果表

表10　凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果表

2.5配合比設(shè)計(jì)結(jié)論

根據(jù)所用的RAP、新集料、道路石油瀝青、水泥等原材料，進(jìn)行泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)，得到泡沫瀝青用量為2.5%，水泥劑量為1.5%，泡沫瀝青冷再生混合料強(qiáng)度性能良好。配合比設(shè)計(jì)結(jié)果可用于泡沫瀝青冷再生下面層的施工指導(dǎo)。配合比設(shè)計(jì)結(jié)果見表11所列。

表11　泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)結(jié)果表

3　半柔性泡沫瀝青混合料性能試驗(yàn)

3.1抗拉強(qiáng)度

采用15℃劈裂試驗(yàn)和干、濕劈裂強(qiáng)度比驗(yàn)證混合料的抗拉強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果見表12所列。

表12　劈裂試驗(yàn)結(jié)果表

3.2水穩(wěn)定性

采用浸水馬歇爾穩(wěn)定度和凍融劈裂試驗(yàn)驗(yàn)證混合料的水穩(wěn)定性，試驗(yàn)結(jié)果見表13、表14所列。

表13　浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果表

表14　凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果表

從上述對(duì)泡沫瀝青混合料的性能試驗(yàn)結(jié)果看，所設(shè)計(jì)的泡沫瀝青混合料各項(xiàng)性能均滿足技術(shù)要求。

4　半柔性瀝青混合料試驗(yàn)路鋪筑及使用性能觀測(cè)

半柔性混合料類型為泡沫瀝青AC-20C型，采用集中廠拌冷再生的方式施工。

4.1拌制

（1）采用專用拌合設(shè)備，為維特根KM A220型拌合站，該設(shè)備配備泡沫瀝青發(fā)生裝置及精確的計(jì)量裝置，基質(zhì)瀝青的溫度要控制在165℃，并不定時(shí)檢測(cè)泡沫瀝青的性能，包括泡沫瀝青的膨脹比和半衰期。

（2）拌合設(shè)備的生產(chǎn)能力與攤鋪設(shè)備生產(chǎn)能力匹配。

（3）拌合時(shí)間以拌合后的冷再生混合料均勻一致，無結(jié)團(tuán)成塊現(xiàn)象為度，拌合時(shí)間控制在50 s。

（4）每個(gè)工作班結(jié)束時(shí)，應(yīng)打印出一個(gè)工作班材料用量和再生混合料拌和量的統(tǒng)計(jì)量，計(jì)算瀝青、水泥及添加新材料的用量，與設(shè)計(jì)值及容許值的波動(dòng)相比較，評(píng)定是否符合要求。如果不符以上要求時(shí)，宜對(duì)設(shè)定值適當(dāng)調(diào)整。

4.2運(yùn)輸

再生混合料采用大噸位的運(yùn)料車運(yùn)輸。配備15輛大噸位運(yùn)輸車輛，運(yùn)料車用苫布覆蓋，防止運(yùn)輸材料時(shí)水分蒸發(fā)或遭雨淋。

4.3攤鋪

（1）泡沫瀝青廠拌冷再生混合料采用“走鋼絲”控制厚度與平整度，熨平板不需要加熱。

（2）攤鋪機(jī)要緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地?cái)備?，中途不隨意變換速度或停頓，攤鋪速度控制在3 m/m i n，以防混合料離析。對(duì)局部位置由于攤鋪機(jī)收抖引起的塊狀離析現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)安排工人鏟除粗集料窩，并用新拌混合料補(bǔ)撒。

（3）再生混合料的松鋪系數(shù)定為1.32，在攤鋪過程中，應(yīng)隨時(shí)檢查攤鋪層厚度及路拱、橫坡。

4.4碾壓

（1）再生混合料攤鋪后單層壓實(shí)厚度為6 cm。

（2）該項(xiàng)目壓實(shí)施工流程為：?jiǎn)武撦唹郝窓C(jī)前靜后弱振壓實(shí)1遍、前后弱振1遍—雙鋼輪壓路機(jī)前后振動(dòng)3～4遍—輪胎壓路機(jī)靜壓6～8遍收光。壓路機(jī)以緩慢而均勻的速度碾壓，初壓速度為1.5～3 km/h，復(fù)壓和終壓速度宜為2～4 km/h。碾壓時(shí)，重疊1/3輪寬。

（3）嚴(yán)禁壓路機(jī)在剛完成碾壓或正在碾壓的路段上掉頭、急剎車及停放。

4.5工作縫

工作縫包括縱向工作縫和橫向縫，都應(yīng)采用垂直的平接縫。所有的接縫處都要往完全壓實(shí)的路段一側(cè)去除部分材料?？v向接縫至少去除20 cm，橫向接縫至少去除10 cm。

4.6養(yǎng)生及開放交通

（1）冷再生層在加鋪上層結(jié)構(gòu)前必須進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間一般為2～5 d。

（2）養(yǎng)生方法：

a.在封閉交通的情況下養(yǎng)生時(shí)，可進(jìn)行自然養(yǎng)生，一般無需采取措施。

b.在開放交通的條件下養(yǎng)生時(shí)，再生層在完成壓實(shí)至少1 d后方可開放交通，但應(yīng)嚴(yán)格限制重型車輛通行，行車速度應(yīng)控制在40 km/h以內(nèi)，并嚴(yán)禁車輛在再生層上掉頭和急剎車。為避免車輪對(duì)表層的破壞，可在再生層上均勻噴灑慢裂乳化瀝青（稀釋至30%左右的有效含量），噴灑用量折合純?yōu)r青后宜為0.05～0.2 kg/m2。

c.養(yǎng)生完成后，在鋪筑上層瀝青前噴灑粘層。

d.養(yǎng)生初期在遇到弱雨水作用時(shí)，可不進(jìn)行覆蓋；在遇到較強(qiáng)的雨水作用時(shí)，采取必要的防雨措施。

4.7試驗(yàn)路使用性能跟蹤觀測(cè)

試驗(yàn)路通車1 a后，項(xiàng)目組進(jìn)行了一次全面的跟蹤觀測(cè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)徒步觀察，依托工程對(duì)舊水泥路面斷板、裂縫、板角破碎、板底脫空、接縫碎裂、填縫料損失等典型病害進(jìn)行處治后，板塊表面灑布AR-SAM I后加鋪泡沫瀝青廠拌冷再生混合料和成品橡膠瀝青混合料，3.6 km范圍內(nèi)左右幅各出現(xiàn)2條貫穿半幅寬度的裂縫，反射裂縫數(shù)量明顯減少，同時(shí)也未出現(xiàn)其他任何路面病害現(xiàn)象。從取芯檢測(cè)情況看，裂縫均位于相鄰板塊的橫向接縫處，分析原因是由于原水泥混凝土板塊處理不徹底而引起的反射裂縫，具體情況見圖3、圖4所示。

圖3　試驗(yàn)路整體情況實(shí)景

圖4　板塊處治不徹底引起反射裂縫實(shí)景

5　半柔性瀝青混合料技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

課題組分別以試驗(yàn)路實(shí)施的6 cm泡沫瀝青廠拌冷再生混合料與傳統(tǒng)6 cm 70號(hào)普通瀝青混合料AC-20C的施工造價(jià)進(jìn)行對(duì)比分析，泡沫瀝青冷再生混合料施工單價(jià)為850元/m3，70號(hào)普通瀝青混合料AC-20C施工單價(jià)為1 100元/m3，造價(jià)節(jié)省約20%，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。

6　結(jié)語(yǔ)

結(jié)合浦口區(qū)農(nóng)村公路水泥路面提檔升級(jí)改造工程，將半柔性泡沫瀝青廠拌冷再生混合料應(yīng)用于加鋪下面層結(jié)構(gòu)中，對(duì)其配合比設(shè)計(jì)、材料性能進(jìn)行試驗(yàn)分析，并進(jìn)行了試驗(yàn)路的鋪筑及使用性能觀測(cè)，最后對(duì)其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出半柔性泡沫瀝青廠拌冷再生混合料是一種性能優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)合理且兼具綠色環(huán)保的加鋪層材料，可供類似項(xiàng)目參考。

在半柔性泡沫瀝青廠拌冷再生混合料的應(yīng)用過程中需重視以下幾點(diǎn)：

（1）后場(chǎng)需架設(shè)篩分設(shè)備對(duì)銑刨料進(jìn)行合理分檔，建議將銑刨料分為0～10 m m和10～20 m m兩檔，并根據(jù)分檔后的銑刨料篩分結(jié)果有針對(duì)性地選擇新集料的規(guī)格，以致合成級(jí)配滿足再生規(guī)范的要求。

（2）在泡沫瀝青混合料生產(chǎn)過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制道路石油瀝青的發(fā)泡溫度和發(fā)泡用水量，得到性能優(yōu)良的泡沫瀝青，并且合理控制拌合時(shí)間，以拌合后的冷再生混合料均勻一致，無團(tuán)結(jié)成塊現(xiàn)象為度。

（3）在前場(chǎng)碾壓過程中，鑒于農(nóng)村公路改造寬度有限，建議壓實(shí)設(shè)備配置為1臺(tái)20 t以上單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)+1臺(tái)12 t以上雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)+1臺(tái)25 t以上膠輪壓路機(jī)，并按試驗(yàn)路確定的碾壓工藝進(jìn)行碾壓，以保證壓實(shí)度滿足要求。

（4）冷再生層在加鋪上層結(jié)構(gòu)前必須進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間一般為2～5 d。但特殊情況需冬季施工時(shí)，養(yǎng)生時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)為7 d或更長(zhǎng)，以便達(dá)到較好的成型效果。

TU528.42

B

1009-7716（2016）09-0111-05

2016-05-09

成相飛（1982-），男，江蘇南京人，工程師，從事道路與橋梁工程管理工作。