■楊 芳

（福州交建高速公路養(yǎng)護(hù)有限公司，福州 350001）

水泥路面“白改黑”高性能乳化瀝青冷拌聯(lián)結(jié)層技術(shù)應(yīng)用

■楊 芳

（福州交建高速公路養(yǎng)護(hù)有限公司，福州 350001）

本文以S203省道水泥路面“白改黑”改造工程為背景，從路面結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)、原材料試驗(yàn)評(píng)價(jià)、混合料設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)驗(yàn)證、試驗(yàn)段鋪筑等方面進(jìn)行試驗(yàn)研究，創(chuàng)新性的提出了水泥路面“白改黑”改造工程采用一層冷拌聯(lián)結(jié)層+一層熱拌瀝青面層結(jié)構(gòu)方案，通過(guò)在試驗(yàn)鋪筑路段檢測(cè)數(shù)據(jù)和后期跟蹤觀測(cè)效果分析可知，該結(jié)構(gòu)方案有效可行，在類似工程中具有很好應(yīng)用前景。

水泥路面 “白改黑”結(jié)構(gòu) 高性能乳化瀝青 冷拌聯(lián)結(jié)層

1 概述

高性能乳化瀝青冷拌聯(lián)結(jié)層技術(shù)是交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所承擔(dān)的西部交通科技項(xiàng)目 “西部地區(qū)高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究（2007 318 223 02）”成果之一，已在我國(guó)浙江、吉林、上海等多個(gè)省份水泥路面“白改黑”改造工程中得到推廣應(yīng)用。根據(jù)我省S203省道水泥路面結(jié)構(gòu)狀況和高性能乳化瀝青冷拌聯(lián)結(jié)層技術(shù)成果，借鑒水泥路面“白改黑”工程國(guó)內(nèi)外技術(shù)成果，提出冷拌聯(lián)結(jié)層技術(shù)用于S203省道水泥路面“白改黑”結(jié)構(gòu)方案。該方案的主要思路是對(duì)技術(shù)狀況較好的舊水泥路面進(jìn)行病害處治后，鋪筑熱瀝青碎石封層（或粘結(jié)層+土工格柵）和 10cm高性能乳化瀝青冷拌聯(lián)結(jié)層，經(jīng)高溫養(yǎng)生并噴灑改性乳化瀝青粘結(jié)層后，加鋪4cmAC-13瀝青面層，冷卻后即可開(kāi)放交通。該方案中高性能乳化瀝青冷拌聯(lián)結(jié)層具有高抗車(chē)轍與抗反射裂縫性能，減少“白改黑”的結(jié)構(gòu)厚度，可有效的節(jié)約工程成本。通過(guò)試驗(yàn)段檢測(cè)和后期跟蹤觀測(cè)，高性能乳化瀝青冷拌聯(lián)結(jié)層試驗(yàn)段鋪筑和通車(chē)運(yùn)行三年多獲得了良好的效果。

2 原材料檢測(cè)

2.1 膠結(jié)料的選用與檢測(cè)

水泥優(yōu)先采用32.5級(jí)或42.5級(jí)道路硅酸鹽水泥，在沒(méi)有道路硅酸鹽水泥的情況下，可采用32.5級(jí)或42.5級(jí)硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。水泥初凝時(shí)間應(yīng)在3h以上，終凝時(shí)間宜在6h以上。

高性能乳化瀝青冷拌聯(lián)結(jié)層膠結(jié)料是由高性能乳化瀝青和水泥組成的雙膠結(jié)料，其中高性能乳化瀝青檢測(cè)結(jié)果及技術(shù)要求如表1所示。由表可得知，高性能乳化瀝青各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果均能滿足技術(shù)要求。

表1 高性能乳化瀝青檢測(cè)結(jié)果及技術(shù)要求

2.2 新集料的級(jí)配篩分與檢測(cè)

高性能乳化瀝青冷拌聯(lián)結(jié)層混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)采用20～30mm、15～20mm、10～15mm、5～10mm和0～5mm等五檔粗細(xì)集料，具體檢測(cè)指標(biāo)如表2所示，新集料干法篩分結(jié)果如表3所示。可以得知，粗、細(xì)新集料的各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果均能滿足技術(shù)要求。

表2 粗細(xì)新集料各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

表3 新集料的級(jí)配篩分檢測(cè)結(jié)果

3 配合比設(shè)計(jì)

3.1 礦料級(jí)配設(shè)計(jì)

S203省道水泥路面“白改黑”工程的高性能乳化瀝青冷拌聯(lián)結(jié)層混合料需滿足AC-25型礦料級(jí)配范圍。礦料級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)依據(jù)路面大中修結(jié)構(gòu)類型、交通量水平、氣候條件、聯(lián)結(jié)層厚度并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)粗細(xì)集料和水泥進(jìn)行優(yōu)化組合，通常設(shè)計(jì)成骨架密實(shí)型級(jí)配。通過(guò)對(duì)該聯(lián)結(jié)層原材料比例進(jìn)行計(jì)算，得出兩條目標(biāo)礦料合成級(jí)配，材料組成比例及礦料合成級(jí)配結(jié)果見(jiàn)表4～表5所示。

表4 目標(biāo)礦料級(jí)配的原材料組成比例

表5 目標(biāo)礦料級(jí)配的合成結(jié)果

3.2 最佳液體含量

采用高性能乳化瀝青作為冷拌聯(lián)結(jié)層混合料的膠結(jié)料時(shí)，混合料中的潤(rùn)滑劑是裂化前的高性能乳化瀝青和水的混合液。冷拌聯(lián)結(jié)層混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)，依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)初擬水泥劑量2.0%，高性能乳化瀝青用量4.0%，試驗(yàn)過(guò)程中保持混合料的高性能乳化瀝青用量不變，變化外加用水量來(lái)確定冷拌聯(lián)結(jié)層混合料的最大干密度和最佳含水量。結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，選取4個(gè)不同含水量的擊實(shí)試驗(yàn)獲得冷拌聯(lián)結(jié)層混合料干密度隨含水量變化的曲線，即可得冷拌聯(lián)結(jié)層混合料的最佳含水量（OWC），如表6所示。圖1中粗色為最大干密度曲線，細(xì)色為擬合曲線y=0.054x2+0.551x+0.805。根據(jù)曲線可確定最大干密度為2.211g/cm3，對(duì)應(yīng)的最佳含水量5.2%。

根據(jù)冷拌聯(lián)結(jié)層混合料干密度隨含水量變化曲線，可確定合成級(jí)配1混合料的最大干密度為2.211g/cm3，對(duì)應(yīng)的混合料最佳含水量5.2%（最佳液體含量為7.6%，拌和時(shí)需外加水量3.6%）；結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，合成級(jí)配2混合料的最大干密度和對(duì)應(yīng)的最佳含水量可采用合成級(jí)配1的試驗(yàn)結(jié)果。

表6 合成級(jí)配-1擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

圖1 合成級(jí)配-1擬合曲線圖

3.3 配合比設(shè)計(jì)性能驗(yàn)證

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，確定了合成級(jí)配1和合成級(jí)配2的最佳高性能乳化瀝青用量為4.0%，進(jìn)行冷拌聯(lián)結(jié)層混合料體積指標(biāo)、馬氏穩(wěn)定度、水穩(wěn)定性和劈裂強(qiáng)度等性能驗(yàn)證，冷拌聯(lián)結(jié)層混合料在最佳高性能乳化瀝青用量4.0%條件下的性能驗(yàn)證結(jié)果如表7所示。

綜合分析上述試驗(yàn)結(jié)果，合成級(jí)配1浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度達(dá)不到技術(shù)要求，雖標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾穩(wěn)定度高，但浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度降幅大。因此，結(jié)合已有研究與工程經(jīng)驗(yàn)，確定203省道水泥路面“白改黑”工程的冷拌聯(lián)結(jié)層混合料配合比設(shè)計(jì)采用合成級(jí)配2，其各項(xiàng)路用性能指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

表7 冷拌聯(lián)結(jié)層混合料性能試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果

4 試驗(yàn)段技術(shù)應(yīng)用及跟蹤觀測(cè)

4.1 混合料試拌

在配合比設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，對(duì)拌和樓進(jìn)行生產(chǎn)配合比調(diào)試與混合料試拌，試拌的冷拌聯(lián)結(jié)層混合料如圖2所示。

圖2 冷拌聯(lián)結(jié)層混合料試拌結(jié)果

4.2 試驗(yàn)段鋪筑

根據(jù)粗、細(xì)集料及水泥混合骨料篩分（見(jiàn)表8）和試拌結(jié)果，對(duì)拌和樓生產(chǎn)配合比進(jìn)行微調(diào)后正式拌料，在S203省道水泥路面“白改黑”樁號(hào)K75+992～K76+494路段進(jìn)行冷拌聯(lián)結(jié)層試驗(yàn)段鋪筑，基本達(dá)到預(yù)期效果，如圖3所示。

圖3 冷拌聯(lián)結(jié)層混合料鋪筑與壓實(shí)效果

表8 拌和樓取混合料的篩分級(jí)配

4.3 試驗(yàn)段檢測(cè)

對(duì)正式拌料的冷拌聯(lián)結(jié)層混合料進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)鋪筑的試驗(yàn)段進(jìn)行灌砂法壓實(shí)度檢測(cè)，如表9所示。由表可得知，冷拌聯(lián)結(jié)層混合料各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到技術(shù)要求，現(xiàn)場(chǎng)灌砂法壓實(shí)度達(dá)到技術(shù)要求，獲得了良好的結(jié)果。

4.4 跟蹤觀測(cè)評(píng)價(jià)

S203省道水泥路面“白改黑”工程高性能乳化瀝青冷拌聯(lián)結(jié)層實(shí)施后，于S2013年11月正式投入運(yùn)行。根據(jù)每年干線公路路況檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)其使用效果進(jìn)行跟蹤評(píng)價(jià)分析，如表10所示。由表可得知，S203省道水泥路面“白改黑”工程運(yùn)行效果良好，與相鄰路段常規(guī)方案相當(dāng)。

表9 冷拌聯(lián)結(jié)層試驗(yàn)段試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

表10 S203省道水泥路面“白改黑”工程跟蹤分析結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

我省S203省道水泥路面“白改黑”改造工程采用冷拌聯(lián)結(jié)層和熱拌瀝青面層結(jié)構(gòu)方案，通過(guò)原材料試驗(yàn)和混合料性能驗(yàn)證可知，高性能乳化瀝青冷拌聯(lián)結(jié)層滿足技術(shù)要求，具有高抗車(chē)轍與抗反射裂縫性能，減少“白改黑”的結(jié)構(gòu)厚度，從而有效的節(jié)約了工程成本，具有較好的應(yīng)用前景。

[1]李福普.JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范實(shí)施手冊(cè)[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]趙懷志.JTG H20-2007，公路技術(shù)狀況評(píng)定指南[S].北京：人民交通出版社，2004.