明 亮

(安徽省公路工程檢測(cè)中心，安徽 合肥 230000)

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1.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

高速公路路面取芯試驗(yàn)屬于本文研究的核心，試驗(yàn)以研究對(duì)象路段路面上面層芯樣為對(duì)象，分別開(kāi)展面層試驗(yàn)與基層試驗(yàn)，以此明確告訴公路路面裂縫病害的成因。

1.2 試驗(yàn)方法

從混合料層面考慮，可能造成告訴公路路面裂縫的原因包括瀝青材料配合比不合理、瀝青混合料集料級(jí)配不佳、瀝青混合材料過(guò)細(xì)、基層或路基結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、瀝青過(guò)度老化，因此研究確定了混合料性能試驗(yàn)、瀝青老化性能檢測(cè)、基層芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)三方面內(nèi)容。

2 瀝青混凝料性能試驗(yàn)

為明確瀝青混凝料性能，研究開(kāi)展了瀝青混合料礦料級(jí)配試驗(yàn)、瀝青混合料低溫小梁彎曲試驗(yàn)、瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)。

2.1 瀝青混合料礦料級(jí)配試驗(yàn)

考慮到裂縫類(lèi)病害屬于本文研究高速公路路段的主要病害類(lèi)型，且高速公路路面裂縫病害可細(xì)分為表層疲勞裂縫和基層反射裂縫兩類(lèi)，因此試驗(yàn)前首先進(jìn)行了裂縫類(lèi)病害斷面的取芯，并結(jié)合取芯開(kāi)展了針對(duì)性試驗(yàn)，試驗(yàn)圍繞疲勞橫縫的上面層、中面層、下面層展開(kāi)，分別進(jìn)行了AC-13C、AC-20C、AC-25抽提級(jí)配試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，表層橫向疲勞裂縫處的各層級(jí)配基本滿足規(guī)范要求，但總體存在細(xì)集料偏多問(wèn)題，這一問(wèn)題在上中面層級(jí)配中的表現(xiàn)較為明顯，這就使得細(xì)集料比表面積加大因此大幅增加，更多的瀝青用于裹覆細(xì)集料，密級(jí)配混合料細(xì)集料的影響可見(jiàn)一斑。在行車(chē)荷載、溫度的影響下，瀝青的老化速度出現(xiàn)了一定加快。受老化因素影響，瀝青混合料的瀝青粘結(jié)力不斷減弱、延度也因此不斷下降，表層開(kāi)始的細(xì)小裂縫因此得以出現(xiàn)。同時(shí)圍繞疲勞縱縫上面層、中面層、下面層分別開(kāi)展AC-13C、AC-20C、AC-25抽提級(jí)配試驗(yàn)，對(duì)比縱向疲勞裂縫處級(jí)配可以發(fā)現(xiàn)，其級(jí)配曲線與橫向疲勞裂縫類(lèi)似，上述分析由此得到了佐證。

2.2 瀝青混合料低溫小梁彎曲試驗(yàn)

為反映瀝青混合料的低溫性能，研究采用了低溫小梁彎曲試驗(yàn)，該試驗(yàn)圍繞-10 ℃情況下的混合料加載展開(kāi)，表1為該試驗(yàn)的結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)取芯范圍為K116+80～K116+700下行。結(jié)合表1不難發(fā)現(xiàn)，瀝青混合料的破壞應(yīng)變未能滿足規(guī)范要求，這種情況的出現(xiàn)表明瀝青混合料的低溫抗裂性能大幅衰減并逐漸無(wú)法滿足高速公路運(yùn)行需要。

表1 低溫小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

2.3 瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)

瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)的開(kāi)展是為了評(píng)價(jià)高速公路瀝青混合料高溫抗車(chē)轍性能，因此研究采用了SPT性能試驗(yàn)儀，為保證試驗(yàn)的針對(duì)性和結(jié)果應(yīng)用價(jià)值，應(yīng)變范圍在試驗(yàn)過(guò)程中控制在85 με～115 με區(qū)間，比較試驗(yàn)結(jié)果中動(dòng)態(tài)模量值在各溫度條件下的變化，可得出路面取芯與室內(nèi)成型試樣對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果。

結(jié)合圖1進(jìn)行分析，相較于AC-13混合料，試驗(yàn)室內(nèi)混合料在5 ℃、25 ℃、55 ℃情況下的動(dòng)態(tài)模量較為優(yōu)秀，這種情況的出現(xiàn)是由于研究對(duì)象高速公路路段路面在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后，輕質(zhì)芳香分揮發(fā)、膠質(zhì)老化成瀝青，老化變硬現(xiàn)象的一定程度出現(xiàn)使得瀝青混合料與新料在動(dòng)態(tài)模量上存在較大差距。

圖1 路面取芯與室內(nèi)成型試樣對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

3 瀝青老化性能檢測(cè)試驗(yàn)

為明確瀝青老化程度，試驗(yàn)用芯樣取自主車(chē)道，由此圍繞瀝青膠結(jié)料開(kāi)展了針對(duì)性試驗(yàn)，主要包括回收瀝青三大指標(biāo)試驗(yàn)、回收瀝青四組分試驗(yàn)。

3.1 回收瀝青三大指標(biāo)試驗(yàn)

瀝青老化程度的評(píng)價(jià)多采用回收瀝青的三大指標(biāo)確定，因此本文研究重點(diǎn)開(kāi)展了回收瀝青的三大指標(biāo)試驗(yàn)，回收瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、延度分別用于評(píng)價(jià)其感溫性能、高溫性能以及低溫性能。通過(guò)收集資料，研究獲得了交通組成相似、通車(chē)年限相近的高速公路路面回收瀝青三大指標(biāo)數(shù)據(jù)。本文研究高速公路路段回收瀝青的針入度(25 ℃)、軟化點(diǎn)、延度(5 ℃)分別為18、68.5、3，收集資料同類(lèi)高速公路路面回收瀝青的針入度(25 ℃)、軟化點(diǎn)、延度(5 ℃)分別為20、66.0、5，具體對(duì)比如圖2所示。結(jié)合回收瀝青三大指標(biāo)試驗(yàn)不難發(fā)現(xiàn)，研究對(duì)象高速公路路段瀝青材料的延度、針入度均已經(jīng)無(wú)法滿足規(guī)范要求，而相較于同類(lèi)工程，其瀝青老化程度更高、低溫抗裂性能衰減更為嚴(yán)重，這種情況的出現(xiàn)與自然環(huán)境、重交通荷載存在較為緊密聯(lián)系。

圖2 回收瀝青三大指標(biāo)對(duì)比

3.2 回收瀝青四組分試驗(yàn)

為明確回收瀝青成分，研究基于回收瀝青開(kāi)展了四組分試驗(yàn)，由此可確定回收瀝青的瀝青質(zhì)、芳香分、膠質(zhì)、飽和分的占比分別為42.6%、27.9%、14.9%、29.9%，參考值分別為20.0%、40.0%、25.0%、10.0%，圖3直觀展示了回收瀝青四組分試驗(yàn)結(jié)果。

圖3 回收瀝青四組分試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

結(jié)合圖3不難發(fā)現(xiàn)，受長(zhǎng)時(shí)間的老化影響，研究對(duì)象高速公路路段回收瀝青的瀝青質(zhì)和飽和分含量實(shí)現(xiàn)了成倍增長(zhǎng)，而芳香分和膠質(zhì)含量則出現(xiàn)了明顯降低，這種變化便屬于瀝青老化的典型表現(xiàn)，瀝青的抗疲勞性能和低溫抗裂性能必然會(huì)因此出現(xiàn)大幅下降。

基層芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)及總結(jié)

4.1 基層芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

開(kāi)展基層芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，可得出表2所示的試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合表2所示的水穩(wěn)基層抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，從研究對(duì)象高速公路路段現(xiàn)場(chǎng)取出的完整芯樣在基層強(qiáng)度方面的表現(xiàn)較為出色，因此路段尚能滿足高速公路的正常運(yùn)行需要。

表2 基層芯樣抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

4.2 試驗(yàn)總結(jié)

結(jié)合上述試驗(yàn)結(jié)果分析，可得出以下試驗(yàn)結(jié)論：(1)結(jié)論一。結(jié)合疲勞裂縫處的面層抽提試驗(yàn)，可發(fā)現(xiàn)該處存在細(xì)集料偏多、級(jí)配相對(duì)偏細(xì)不足，瀝青老化速度因此大幅提升，最終引發(fā)了表層的細(xì)小裂縫。(2)結(jié)論二。結(jié)合動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)，可確定瀝青原材料在長(zhǎng)時(shí)間使用后出現(xiàn)了一定程度的老化變硬，其動(dòng)態(tài)模量因此受到了較為負(fù)面影響。(3)結(jié)論三。結(jié)合低溫小梁彎曲試驗(yàn)，可確定高速公路路面瀝青混合料低溫抗裂性能出現(xiàn)了大幅下降。(4)結(jié)論四。結(jié)合三大指標(biāo)試驗(yàn)，可確定高速公路路面面層瀝青材料出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的老化，其延度和針入度無(wú)法滿足使用需求。(5)結(jié)論五。結(jié)合四組分試驗(yàn)，可確定瀝青材料的抗疲勞性能和低溫抗裂性能出現(xiàn)了顯著下降，老化程度較為嚴(yán)重。(6)結(jié)論六。完整芯樣基層強(qiáng)度可滿足正常使用需求。

5 結(jié) 論

綜上所述，高速公路路面取芯試驗(yàn)的開(kāi)展能夠較好為病害的明確及處理提供支持，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的礦料級(jí)配試驗(yàn)、低溫小梁彎曲試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)、三大指標(biāo)試驗(yàn)、四組分試驗(yàn)、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)等內(nèi)容，則提供了可行性較高的路面取芯試驗(yàn)開(kāi)展路徑，而為了更好處理高速公路路面病害，基于實(shí)際的試驗(yàn)方法選擇必須得到重視。