朱志勤，劉 宇，高 磊，李 聰，李 健

(1.廣西交投科技有限公司，廣西 南寧 530001；2.英達(dá)熱再生有限公司，江蘇 南京 210038；3.廣州大學(xué)，廣東 廣州 510000；4.廣西桂海高速公路有限公司，廣西 南寧 530001)

0 引言

目前，我國高速公路總里程突破13萬公里[1]，已居世界第一位。瀝青路面是我國高速公路的主要路面結(jié)構(gòu)形式。隨著運(yùn)營時(shí)間的增加，在車輛荷載、溫度、雨水等因素的反復(fù)作用下，瀝青路面會(huì)不斷出現(xiàn)車轍、坑槽、裂縫等病害，嚴(yán)重影響到行車舒適性與安全性。采用銑刨重鋪的方式，可以較好地恢復(fù)路面性能，但會(huì)廢棄大量的瀝青混合料，造成極大的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。對(duì)廢舊瀝青混合料進(jìn)行再生，充分利用既有瀝青路面資源，是一種經(jīng)濟(jì)、綠色、環(huán)保，符合可持續(xù)發(fā)展要求的路面病害修復(fù)技術(shù)[2]。路面再生技術(shù)包括廠拌熱再生和就地?zé)嵩偕?、廠拌冷再生和就地冷再生。它們各有優(yōu)勢和適用范圍[3]，而就地?zé)嵩偕鄬?duì)其它三種再生方法又有其獨(dú)特之處[4]。就地?zé)嵩偕?00%利用舊路面材料(RAP)，施工進(jìn)度快、周期短且對(duì)交通影響最小，可節(jié)省來回運(yùn)輸材料的費(fèi)用。研究表明[5]采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)維修路面會(huì)有較高的經(jīng)濟(jì)效益。由于技術(shù)設(shè)備的原因，就地?zé)嵩偕谖覈鸩捷^晚，在2002年京津唐高速公路第一次引進(jìn)國外再生機(jī)組進(jìn)行就地?zé)嵩偕⑷〉昧撕芎玫氖褂眯Ч鸞6]，之后陸續(xù)引進(jìn)先進(jìn)的再生機(jī)組并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行就地?zé)嵩偕ＹZ永奎等在八達(dá)嶺高速公路應(yīng)用了就地?zé)嵩偕夹g(shù)，探討了就地?zé)嵩偕嬖诘膯栴}和優(yōu)勢，并對(duì)加熱方式提出優(yōu)化[7]。趙博等依托連徐高速公路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目，對(duì)SMA瀝青路面就地?zé)嵩偕旌狭闲阅苓M(jìn)行了試驗(yàn)研究，提出添加SBR膠乳的再生混合料表現(xiàn)出更好的高溫性能和水穩(wěn)定性[8]。經(jīng)過近二十年的努力，就地?zé)嵩偕苍絹碓蕉嗟貞?yīng)用到實(shí)際工程當(dāng)中。

隨著柳南高速公路交通量不斷增加，原有道路通行能力已經(jīng)無法滿足需求，于是采用兩側(cè)整體加寬方式提高道路的通行能力。柳州至南寧高速公路鳳凰段經(jīng)加鋪瀝青混合料至今已有十多年的時(shí)間，病害較為集中，為了充分利用既有路面，降低造價(jià)，此次改擴(kuò)建中對(duì)該路段進(jìn)行就地?zé)嵩偕幹巍?/p>

1 工程概況

柳南高速公路全線設(shè)計(jì)車道為雙向四車道，設(shè)計(jì)行車速度為120 km/h，路基寬度為28 m；原面層結(jié)構(gòu)為水泥混凝土，于1996年11月開工建設(shè)，1998年12月8日建成通車。通車后，由于交通量增長迅速，車輛超載非常嚴(yán)重，造成水泥混凝土路面出現(xiàn)了一系列的早期損壞。2005年以試驗(yàn)路的形式，對(duì)鳳凰段柳州方向(K1305～K1310)加鋪了KH-13試驗(yàn)路段，以改善水泥路面的舒適度、延長道路的使用壽命，加鋪的路面結(jié)構(gòu)見表1。

2 斷級(jí)配KH-13就地?zé)嵩偕浜媳仍O(shè)計(jì)

2.1 原路面KH-13老化性能分析

原路面瀝青混合料為柳南高速現(xiàn)場三個(gè)地點(diǎn)取樣材料，舊路集料為英安巖，瀝青為改性瀝青，混合料類型為KH-13。根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程，分別對(duì)其級(jí)配、瀝青及混合料性能三個(gè)方面進(jìn)行試驗(yàn)并對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，原路面瀝青混合料的級(jí)配試驗(yàn)結(jié)果見表2，瀝青試驗(yàn)結(jié)果見表3，混合料試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表1 瀝青混凝土加鋪層結(jié)構(gòu)表

表2 原路面KH-13瀝青混合料抽提和篩分試驗(yàn)結(jié)果表

表3 原路面瀝青混合料中瀝青三大指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果表

表4 原路面瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果表

通過表2可知，舊料的平均級(jí)配與設(shè)計(jì)值偏差較大，并且以關(guān)鍵篩孔4.75 mm為代表，其通過率明顯高于原設(shè)計(jì)級(jí)配該篩孔的通過率，且稍高于級(jí)配設(shè)計(jì)上限范圍，說明在長時(shí)間荷載及環(huán)境影響下，骨料粒徑尺寸變小，骨料細(xì)化，級(jí)配相對(duì)偏細(xì)，需添加新的瀝青混合料對(duì)級(jí)配進(jìn)行調(diào)整。

通過表3可知，經(jīng)過多年的使用，受到陽光、雨水及車輛荷載等多重因素作用，瀝青發(fā)生了較為嚴(yán)重的老化，表現(xiàn)為針入度、延度下降，軟化點(diǎn)增加。

通過表4可知，由于原路面瀝青混合料瀝青部分老化，混合料的性能發(fā)生了改變，得到空隙率為8.4%，嚴(yán)重偏大。

2.2 最佳再生劑添加量的確定

對(duì)原路面KH-13瀝青混合料進(jìn)行回收瀝青及摻加不同比例再生劑后的三大指標(biāo)及馬歇爾指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表5、表6。

表5 回收瀝青摻加再生劑后的三大指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果表

由表5可以看出，添加再生劑后，瀝青的性能得到了部分恢復(fù)，其中添加4%的再生劑，針入度偏小，添加7%再生劑后，軟化點(diǎn)只有54.1 ℃，較低，不能滿足廣西地區(qū)常年高溫、重載交通道路的需求。從表5可以看到，最佳再生劑添加量在5%～6%之間比較合適。

表6 摻加不同用量再生劑后舊料的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果表

通過表6可知，在5%再生劑添加量下老化瀝青性能恢復(fù)及瀝青混合料馬歇爾性能達(dá)到最優(yōu)，綜合考慮最佳再生劑添加量確定為5%。

2.3 新材料技術(shù)指標(biāo)

2.3.1 新集料

為了恢復(fù)路面細(xì)化的級(jí)配，提高路面的抗滑和耐磨耗性能，需添加新集料以達(dá)到規(guī)范要求。本文選用粗集料為輝綠巖，細(xì)集料為石灰?guī)r，礦粉為石灰?guī)r磨細(xì)而成，其性能指標(biāo)見表7～9。

表7 粗集料的基本性能檢測表

表8 細(xì)集料的基本性能檢測表

表9 礦粉的基本性能檢測表

2.3.2 新瀝青

為了和舊混合料使用的瀝青相匹配，本試驗(yàn)選取的瀝青為聚合物改性瀝青，檢測結(jié)果符合聚合物改性瀝青的相關(guān)要求，具體數(shù)據(jù)見下頁表10。

表10 聚合物改性瀝青的基本性能檢測表

2.4 級(jí)配的優(yōu)化調(diào)整

由于環(huán)境及車載的作用，原路面混合料級(jí)配發(fā)生細(xì)化現(xiàn)象，所以擬通過添加20%比例的新料來調(diào)整原路面混合料級(jí)配，使優(yōu)化后的級(jí)配全部在要求范圍內(nèi)。此外，添加的新料也可使再生后的路面高程恢復(fù)原設(shè)計(jì)指標(biāo)。具體抗滑斷級(jí)配KH-13再生瀝青混凝土設(shè)計(jì)級(jí)配見表11。

表11 抗滑斷級(jí)配KH-13再生瀝青混凝土設(shè)計(jì)級(jí)配表

2.5 最佳油石比確定

本文通過馬歇爾方法確定再生混合料的最佳油石比。先確定再生混合料的油石比(不包括再生劑)，再根據(jù)新舊集料的比例及舊瀝青混合料的油石比反推可知新料的油石比。根據(jù)表2，已知再生混合料的油石比為5.1%。按照0.3%比例間隔選定4.6%、4.9%、5.2%、5.6%、5.9%這5個(gè)油石比，按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)中相關(guān)規(guī)定，成型不同油石比的馬歇爾試件，測定試件的毛體積相對(duì)密度、穩(wěn)定度、流值并計(jì)算空隙率等指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果見表12。

表12 不同油石比馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果表

由數(shù)據(jù)可以看出，所有油石比的穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)定指標(biāo)；從空隙率指標(biāo)可以看出只有4.6%、4.9%兩個(gè)油石比符合要求，因4.6%的流值不符合要求值，故最終確定最佳油石比為4.9%，新加料的油石比4.1%。

3 就地?zé)嵩偕鸀r青混合料性能驗(yàn)證

按設(shè)計(jì)再生后的瀝青混合料(以下簡稱再生瀝青混合料)進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性和低溫性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表13。

表13 再生瀝青混合料驗(yàn)結(jié)果表

表13試驗(yàn)結(jié)果表明再生瀝青混合料的力學(xué)性能完全滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語

本文對(duì)抗滑斷級(jí)配磨耗層就地?zé)嵩偕夹g(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)分析，得出以下結(jié)論：

(1)通過室內(nèi)試驗(yàn)分析可見原路面瀝青老化較為嚴(yán)重，級(jí)配出現(xiàn)細(xì)化現(xiàn)象。

(2)添加再生劑和一定比例新瀝青混合料可實(shí)現(xiàn)抗滑斷級(jí)配再生瀝青混合料的配合比優(yōu)化。

(3)對(duì)再生后的混合料進(jìn)行性能驗(yàn)證，結(jié)果表明再生之后的瀝青混合料路用性能良好。

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