何昆鵬

（上海弘路建設(shè)發(fā)展有限公司，上海市 200000）

0 引言

一般城市交通要道連接著城市各個(gè)城區(qū)的主要工業(yè)、物流園區(qū)，整體交通流量大，加之經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，進(jìn)一步加劇了道路的運(yùn)載壓力。因此，各條主要交通要道極易出現(xiàn)各類病害，包括：裂縫、沉陷、車轍、擁包等。其中各交叉道口由于長(zhǎng)期受車輛起步、剎車時(shí)水平應(yīng)力的影響，容易導(dǎo)致各類病害產(chǎn)生，其中車轍病害尤為突出和嚴(yán)重[1]。

目前對(duì)于車轍病害的主要維修方案為銑刨加罩，依據(jù)病害特點(diǎn)、取芯芯樣狀態(tài)、路面彎沉等病害調(diào)查情況，進(jìn)而確定病害維修方式。目前常用的瀝青混凝土結(jié)構(gòu)為密實(shí)-懸浮的瀝青混凝土、骨架-空隙結(jié)構(gòu)的排水式瀝青混凝土或密實(shí)-骨架結(jié)構(gòu)的瀝青瑪蹄脂類，雖然可以采用改性石油瀝青作為基質(zhì)瀝青，但此類瀝青混凝土仍為柔性路面結(jié)構(gòu)。因此，其承載能力較低，抗變形能力較差，無(wú)法滿足道路交叉口車輛反復(fù)啟停但不產(chǎn)生車轍的要求。

半柔性路面作為一種新型的路面材料，近幾年隨著國(guó)內(nèi)學(xué)者研究的深入，已經(jīng)漸漸應(yīng)用于路面病害修復(fù)。半柔性瀝青混合料結(jié)構(gòu)是一般是由孔隙率在20%～35% 之間的粗集料以及添加基質(zhì)瀝青后具備一定力學(xué)強(qiáng)度的復(fù)合形成的道路結(jié)構(gòu)面層的材料，其能克服傳統(tǒng)瀝青混凝土路面在溫差較大的環(huán)境下抗變形能力較弱與強(qiáng)度降低等不利因素[2]。因此，其延遲車轍產(chǎn)生時(shí)間、降低車轍病害程度的能力遠(yuǎn)大于普通瀝青混凝土路面。半柔性路面添加的基漿材料目前主要采用水泥漿作為空隙填充材料，國(guó)內(nèi)學(xué)者已經(jīng)作了充分的研究并付諸實(shí)踐[3]。但水泥基類半柔性路面經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，其施工完畢后，水泥基材與瀝青材料之間黏結(jié)的內(nèi)應(yīng)力無(wú)法抵抗兩種材料之間熱脹冷縮產(chǎn)生的應(yīng)力[4]，進(jìn)而可能出現(xiàn)裂縫、沉陷等病害。本文主要以2 個(gè)試驗(yàn)段為案例，應(yīng)用本文研究的灌注水性環(huán)氧材料+特種水泥膠結(jié)料而形成的半柔性路面結(jié)構(gòu)，降低城市道路尤其是重載交通的交叉口處車轍病害的出現(xiàn)的時(shí)間和程度水平，并明確其施工技術(shù)。

1 半柔性瀝青混凝土的基本技術(shù)參數(shù)

1.1 瀝青

本次研究中選用改性瀝青，改性劑與基質(zhì)瀝青的質(zhì)量比為12∶88。其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 A-70# 基質(zhì)瀝青技術(shù)指標(biāo)值

1.2 骨料和填料

粗骨料采用玄武巖；細(xì)集料選用石灰?guī)r。骨料規(guī)格采用0～3 mm、3～5 mm、5～10 mm、10～16 mm四檔料。

1.3 灌漿料

采用水性環(huán)氧材料+特種水泥膠結(jié)料結(jié)合而成的灌漿料。根據(jù)其他各學(xué)者的研究結(jié)論及工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于半柔性瀝青混凝土路面的灌漿材料，考慮到其路用性能的要求，因此其各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)滿足以下要求：（1）早強(qiáng)快凝，半柔性路面的灌漿材料需2～3 h內(nèi)快速形成強(qiáng)度，達(dá)到開(kāi)放交通的要求；（2）流動(dòng)度高，和易性好，以保證其灌漿時(shí)的飽滿度；（3）抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度高，保證路面結(jié)構(gòu)在交叉口反復(fù)荷載的作用下，不易產(chǎn)生車轍及變形；（4）干縮、溫縮特性較小，以降低氣候條件變化導(dǎo)致的路面開(kāi)裂病害。

根據(jù)以上要求，提出灌漿料性能要求，并制作試件，經(jīng)檢測(cè)得到數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。結(jié)果表明：該灌漿材料3 h 強(qiáng)度已到17.5 MPa，達(dá)1 d 強(qiáng)度的73.5%，達(dá)28 d強(qiáng)度的42.1%。達(dá)到了施工3 h 后實(shí)開(kāi)放交通的要求。

表2 灌漿料的性能檢測(cè)結(jié)果及指標(biāo)要求

2 大孔隙瀝青混凝土的配合比設(shè)計(jì)

（1）礦料級(jí)配擬定

灌入式瀝青混凝土使用性能一方面受基體瀝青混合料性能的影響，另一方面受到灌入的水泥漿性能和水泥漿的填隙率的影響，因此，應(yīng)保證其具備良好的體積特性。資料顯示，對(duì)于此類灌入式瀝青混凝土的級(jí)配及技術(shù)指標(biāo)要求，其空隙率一般要求在25%～35% 之間，因此根據(jù)灌漿對(duì)空隙率的要求，本研究擬以25% 為目標(biāo)空隙率，通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)，確定其瀝青用量[5]。

（2）最佳油石比確定

本研究確定采用馬歇爾試驗(yàn)最佳油石比，大空隙瀝青混合料的指標(biāo)要求見(jiàn)表3，主要通過(guò)控制其空隙率確定混合料的最佳油石比。

表3 基體瀝青混合料的指標(biāo)要求

以25% 為目標(biāo)空隙率，按表2.3.7 確定的級(jí)配組成，分別以油石比為2.5%、3.0%、3.5%、4.0% 的馬歇爾試件，測(cè)定各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，見(jiàn)表4。

表4 不同油石比下馬歇爾技術(shù)指標(biāo)

由表4 可知，當(dāng)混合料的油石比為3.5% 時(shí)，其空隙率為25.5%，最接近25%，此時(shí)連通空隙率為20.1%，基本達(dá)到總空隙率的80%，且毛體積密度、穩(wěn)定度也都滿足要求，因此，確定本文研究的混合料油石比為3.5%。

3 交叉口半柔性瀝青混凝土抗剪性能研究

考慮到道路交叉口由于行車的特殊性，承受的荷載遠(yuǎn)高于其他非等待的路段，因此在外來(lái)荷載的影響下，對(duì)瀝青混凝土的抗剪性能要求尤為嚴(yán)格。而目前交叉口面的抗剪切推移能力不足使得車轍成為路面的主要病害之一，因此，為獲得使用性能良好、耐久性良好的交叉口路面，要求道路交叉口的材料組成及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須具有高抗剪切性能。

（1）瀝青混合料車轍試驗(yàn)

道路交叉口由于車輛在此頻繁啟停，水平應(yīng)力反復(fù)作用，導(dǎo)致其剪切變形較一般路段更為嚴(yán)重。因此，在半柔性瀝青混凝土的材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須將抗剪切性能作為重要數(shù)據(jù)指標(biāo)。

分節(jié)進(jìn)行60℃和80℃的車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，動(dòng)穩(wěn)定度均大于20 000，遠(yuǎn)高于其它瀝青混凝土，這表明從動(dòng)穩(wěn)定度這一試驗(yàn)結(jié)果表明，本文研究混合料的高溫條件下的穩(wěn)定性及抗高溫衰變性能遠(yuǎn)強(qiáng)于一般瀝青混合料。

（2）瀝青混合料灌入剪切試驗(yàn)

本試驗(yàn)中，制備水灰比為0.5 的水性環(huán)氧瀝青早強(qiáng)水泥漿與普通水泥漿并進(jìn)行灌注，水性環(huán)氧瀝青水性環(huán)氧瀝青早強(qiáng)水泥漿灌注試件養(yǎng)生期為5 h，普通水泥漿灌注試件養(yǎng)生期為28 d，不同條件下進(jìn)行貫入剪切試驗(yàn)。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，本試驗(yàn)中采用的水性環(huán)氧瀝青水性環(huán)氧瀝青早強(qiáng)水泥漿灌注后養(yǎng)生5 h 后的試件在25℃時(shí)抗剪強(qiáng)度可達(dá)同條件下養(yǎng)生28 d 后的試件抗剪強(qiáng)度的70% 以上，說(shuō)明此水性環(huán)氧瀝青早強(qiáng)水泥早期強(qiáng)度增長(zhǎng)非?？?，5 h 齡期在25℃的抗剪強(qiáng)度值大于4 MPa，60℃高溫下的抗剪強(qiáng)度亦大于1.6 MPa，此時(shí)的抗剪強(qiáng)度已滿足交叉路口抗剪性能基本要求。

4 工程實(shí)例及應(yīng)用

4.1 工程概況

上海市奉賢區(qū)新奉公路、航塘公路作為區(qū)內(nèi)重要的交通運(yùn)輸通道，交通流量逐年增大，車輛荷載也在逐年增大，特別是在與團(tuán)青公路等重要道路的交叉口位置由于汽車啟停等剪切力作用，各個(gè)交叉口均出現(xiàn)了較深的車轍，最大車轍深度已達(dá)10 cm，極大地影響了車輛通行的舒適性，并存在一定的安全隱患。據(jù)此，奉賢區(qū)公路市政管理所決定對(duì)上述路口進(jìn)行搶修，為了避免病害反復(fù)，決定采用半柔性路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行車轍修復(fù)。修復(fù)區(qū)域及面積見(jiàn)表6。

表6 半柔性路面道路交叉口修復(fù)面積一覽表

4.2 路口病害調(diào)查及修復(fù)方案

該項(xiàng)目實(shí)施前，對(duì)原瀝青混凝土路面進(jìn)行全面檢測(cè)，主要檢測(cè)內(nèi)容包括以下三個(gè)質(zhì)量指標(biāo)：檢測(cè)原路面彎沉值，評(píng)價(jià)原路面承載能力；測(cè)量原路面車轍深度、開(kāi)裂面積、開(kāi)裂形式、坑槽面積評(píng)價(jià)原路面狀況；通過(guò)取芯驗(yàn)證原瀝青混凝土的級(jí)配、強(qiáng)度，分析其結(jié)構(gòu)及材料設(shè)計(jì)的合理與可靠性。具體檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表7。最后，在次基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)本路段交通量、交通構(gòu)成以及軸載特點(diǎn)，并綜合原道路的結(jié)構(gòu)性能和交通狀況，優(yōu)化兩個(gè)試驗(yàn)段的抗車轍處治方案。根據(jù)上述內(nèi)容，該次道路交叉口的車轍修復(fù)采取如下方案，見(jiàn)表8。

表7 道路車轍病害超強(qiáng)養(yǎng)護(hù)應(yīng)用研究施工前數(shù)據(jù)檢測(cè)

表8 灌注式瀝青混凝土道面結(jié)構(gòu)

4.3 施工工藝流程

（1）路面銑刨處理、清掃

針對(duì)本路段病害情況，首先需銑刨路面，銑刨深度為10 cm，橫向縫采用垂直接縫，路面銑刨后做好清掃工作，保證路面整潔、無(wú)雜物。如下基層存在較寬裂縫，可加設(shè)土工格柵和防裂貼。

（2）灑布黏層油本次維修的兩個(gè)路口由于經(jīng)過(guò)多次維修及改造，路口瀝青混凝土面層較厚，銑刨10 cm 后，噴灑黏層油，采撒布用量控制在為0.4～0.8 L/m2。

（3）大空隙半柔性瀝青混凝土鋪筑

混合料攤鋪時(shí)的松鋪系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)控制在1.25。碾壓施工中，應(yīng)按表9 要求碾壓成型。碾壓作業(yè)時(shí)，首先使用18 t雙鋼輪壓路機(jī)對(duì)新舊路面搭接處進(jìn)行靜壓，弱振碾壓，碾壓遍數(shù)控制在3～4 遍。對(duì)正常攤鋪的新路面，使用18 t雙鋼輪壓路機(jī)靜壓碾壓，碾壓5 遍，輪跡應(yīng)重疊輪寬的1/3～1/2，壓路機(jī)應(yīng)緩慢均勻的行駛（初壓速度1.4～2.6 km/h）。當(dāng)瀝青表面溫度降低至80℃時(shí)進(jìn)行終壓，以消除輪跡，應(yīng)采用鋼輪壓路機(jī)，嚴(yán)格禁止采用膠輪壓路機(jī)。

表9 大空隙半柔性瀝青混凝土的碾壓成型要求

（4）封邊處理

為防止灌漿過(guò)程中對(duì)處治外圍外的瀝青路面以及其他附屬設(shè)施造成污染，同時(shí)加強(qiáng)提升灌漿飽滿程度，必須采用組合封邊法對(duì)維修處治區(qū)域進(jìn)行封邊處理，此方法具有更高封漿能力，同時(shí)穩(wěn)定性較好。在半柔性瀝青混凝土碾壓完成后，使用清掃車對(duì)處置范圍周圍進(jìn)行清掃，并進(jìn)行封邊處理。通過(guò)封邊處理，能較好的避免灌漿材料流出，同時(shí)還可防止污染處治方位外的路面、路緣石等設(shè)施，并且有利灌漿后的刮漿施工。

（5）灌注水泥基灌漿材料

使用改裝的設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行灌漿料的制備。先制作出水泥基漿，然后加入水性環(huán)氧瀝青繼續(xù)攪拌1 min，形成水性環(huán)氧材料+特種水泥膠結(jié)料結(jié)合而成的灌漿料。碾壓施工完成后待表面溫度自然冷卻2 h 后，即可按要求進(jìn)行灌漿材料的灌漿施工。必須控制灌漿料自流平滲時(shí)間超過(guò)20 s，滲入控制以灌漿料不再下沉、冒氣泡為止。如處置范圍具有縱橫坡，應(yīng)由低向高進(jìn)行水性環(huán)氧水泥基漿推灑，防止因漿體流動(dòng)過(guò)快，導(dǎo)致滲透效果不佳。

（6）表面刮漿處理

完成水性環(huán)氧水泥基漿灌注后，采用自動(dòng)化刮漿設(shè)備+人工掃刷的方式進(jìn)行刮漿處理，清除表面多余的水泥基漿，同時(shí)需保證大孔隙瀝青混凝土的集料凹凸面露出，以提高路面抗滑水平。

（7）養(yǎng)護(hù)

當(dāng)氣溫較低時(shí)，封閉養(yǎng)護(hù)2～3 h 即可開(kāi)房交通。當(dāng)氣溫較高時(shí)，特別是夏季或溫度超過(guò)30℃時(shí)，需在水泥基漿初凝后灑水養(yǎng)生，完成灌漿3 h 左右，即可開(kāi)放交通。

5 項(xiàng)目竣工驗(yàn)收檢測(cè)

5.1 鉆芯取樣

該項(xiàng)目2 個(gè)交叉口竣工后，選取4 個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行鉆芯取樣，檢測(cè)路面結(jié)構(gòu)施工厚度和水性環(huán)氧水泥基漿灌漿深度，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 瀝青混凝土鉆芯取樣檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)以上檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，該項(xiàng)目的兩個(gè)交叉口施工完成后，其空隙率、穩(wěn)定度和流值均滿足相關(guān)規(guī)范要求，交叉口面層結(jié)構(gòu)為灌入式半柔性瀝青混凝土面層，與基層粘結(jié)良好。說(shuō)明本次研究的水性環(huán)氧水泥基半柔性瀝青混凝土路面技術(shù)的應(yīng)用，能夠保證路面施工質(zhì)量，滿足規(guī)范要求。

5.2 彎沉檢測(cè)

該項(xiàng)目2 個(gè)交叉口竣工后，對(duì)路面進(jìn)行彎沉、平整度、擺值等指標(biāo)的測(cè)定，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)結(jié)果見(jiàn)表11。

表11 半柔性瀝青混凝土路面質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知，路面彎沉平均值為17.1（0.01 mm），計(jì)算得平整度的平均值為1.7 mm，擺值平均為68，滲水系數(shù)為27，均滿足相關(guān)規(guī)范的要求。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文研究的半柔性瀝青混合料是耐磨、熱穩(wěn)定、抗車轍能力均優(yōu)于其他瀝青混凝土結(jié)構(gòu)。本文還進(jìn)一步研究了半柔性瀝青混凝土的施工工藝流程，以保證路面結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量，同時(shí)對(duì)道路交叉口的應(yīng)用擴(kuò)展了其使用范圍。因此，本文研究的環(huán)氧瀝青半柔性瀝青混凝土對(duì)處治道路交叉口車轍病害，提升交叉口路面的抗車轍性能，降低城市道路尤其是重載交通的道路交叉口處，其生命周期內(nèi)的運(yùn)營(yíng)成本具有重要意義。

同時(shí)，通過(guò)對(duì)環(huán)氧瀝青半柔性瀝青混合料進(jìn)行路用性能的室內(nèi)試驗(yàn)及實(shí)際的工程應(yīng)用研究及分析，進(jìn)一步得出結(jié)論如下:

（1）水性環(huán)氧材料+特種水泥膠結(jié)料結(jié)合而成的灌漿料3 h 的抗壓強(qiáng)度可達(dá)到17.5 MPa，1 d 抗壓強(qiáng)度的73.1%，達(dá)28 d 抗壓強(qiáng)度的42.5%，早期強(qiáng)度形成較快，為道路交叉口快速施工及及早開(kāi)放交通提供了有利條件。

（2）本文研究的環(huán)氧瀝青半柔性混合料高溫條件下車轍動(dòng)穩(wěn)定度為超過(guò)20 000 次/mm，遠(yuǎn)高于其他包括使用改性機(jī)制瀝青的混合料，表現(xiàn)出了極好的高溫穩(wěn)定性;馬歇爾殘留穩(wěn)定度為達(dá)到了92%，表明其水穩(wěn)定性良好。

（3）本文研究使用灌漿飽滿度來(lái)評(píng)價(jià)環(huán)氧瀝青半柔性路面灌漿的飽滿性，采用灌入的灌漿料的體積占大空隙基體瀝青混凝土空隙的百分比作為表征指標(biāo)，經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果表明，其灌漿飽滿度達(dá)到了90% 以上，由此表明，高流動(dòng)度特種早強(qiáng)型環(huán)氧瀝青水泥基灌漿料對(duì)大空隙瀝青混凝土的填充性良好。