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        CAP在欽東高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究

        2024-07-10 09:47:47王靖蘭姣艷曾慶華杜洪良
        西部交通科技 2024年4期
        關(guān)鍵詞:預(yù)防性養(yǎng)護(hù)高速公路

        王靖 蘭姣艷 曾慶華 杜洪良

        摘要:為提升老化瀝青路面的性能,提升廢棄路面材料的回收利用率,文章依托G7511部分路段實(shí)施魁道瀝青還原劑(CAP)試驗(yàn)段,持續(xù)跟蹤實(shí)施后的抗滑性能和抗車轍性能。結(jié)果表明:路面實(shí)施CAP再生瀝青抗滑封層時(shí),需對(duì)前期準(zhǔn)備工作、CAP和抗磨砂灑鋪、養(yǎng)生、碾壓等施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制;實(shí)施CAP再生瀝青抗滑封層后,車轍深度指數(shù)RDI和抗滑性能指數(shù)SRI大幅提升,路面性能得到很好的改善,能夠做到原有路面材料全利用。該試驗(yàn)段實(shí)施CAP再生瀝青抗滑封層后兩年與交工時(shí)相比,車轍深度指數(shù)RDI和抗滑性能指數(shù)SRI衰減較小,展現(xiàn)出優(yōu)異的抗滑耐久性能和抗車轍耐久性能,因此CAP再生瀝青抗滑封層技術(shù)值得進(jìn)一步推廣。

        關(guān)鍵詞:高速公路;CAP;路面車轍;路面抗滑;預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

        中圖分類號(hào):U418.5? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        文章編號(hào):1673-4874(2024)04-0037-03

        0 引言

        交通運(yùn)輸部《“十四五”公路養(yǎng)護(hù)管理發(fā)展綱要》中提到,未來要加大綠色低碳養(yǎng)護(hù)技術(shù)的推廣和應(yīng)用,大力推動(dòng)廢舊路面材料、工業(yè)廢棄物等再生利用,提升資源利用效率,建立綠色低碳養(yǎng)護(hù)體系。因此,提升瀝青路面材料的回收利用率是亟須解決的工程問題與環(huán)境問題。

        魁道瀝青還原劑(CAP)是一種老化瀝青的還原劑,撒布到瀝青路面后可激活瀝青的膠質(zhì),撒布抗磨砂、養(yǎng)生、碾壓后可恢復(fù)路面性能,無須對(duì)瀝青路面進(jìn)行銑刨。目前,已有部分關(guān)于魁道瀝青復(fù)原劑(CAP)的研究。屈春秀[1]將CAP還原劑摻入老化瀝青和老化瀝青混合料中,測試瀝青的三大指標(biāo)及瀝青混合料的路用性能后發(fā)現(xiàn),適量瀝青還原劑(CAP)對(duì)恢復(fù)瀝青及瀝青混合料的性能具有很好的作用;劉偉宏[2]開展了CAP再生抗滑封層研究,對(duì)比了CAP試驗(yàn)段施工前和交工后的使用性能、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益,結(jié)果表明:CAP抗滑封層試驗(yàn)段竣工后具備良好的路面抗滑性能、防水性能,經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益也較好;周展勤[3]開展了CAP復(fù)原劑在柳州北環(huán)瀝青路面的應(yīng)用研究,結(jié)果表明:CAP再生瀝青抗滑封層可以很好地解決路面病害,提升路面的抗滑性能指標(biāo),降低路面養(yǎng)護(hù)成本和原材料消耗,加大瀝青路面的廢物回收利用率。

        目前的研究表明,CAP還原劑可一定程度改善路面使用性能,但當(dāng)前CAP還原劑在瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用仍然較少,且缺乏對(duì)CAP還原劑應(yīng)用后的路面性能的持續(xù)跟蹤,CAP再生瀝青路面的耐久性能仍然需要得到進(jìn)一步論證。

        1 項(xiàng)目概況

        G7511欽東高速公路欽州至東興段(以下簡稱欽東高速公路),為國家高速公路網(wǎng)主干線蘭海高速公路的聯(lián)絡(luò)線,于2013-12-20全線建成通車。經(jīng)過8年的運(yùn)行,道路產(chǎn)生瀝青老化、路面抗滑性下降能現(xiàn)象,局部路段出現(xiàn)車轍、裂縫類病害。為提升路面材料的廢物利用率,廣西北部灣投資集團(tuán)沿海高速公路分公司于2021年對(duì)G7511欽東高速公路K22+000~K23+000、K25+000~K26+000、K62+000~K67+000、K68+000~K69+000實(shí)施CAP試驗(yàn)段,并對(duì)CAP試驗(yàn)段施工前、交工時(shí)、2022年和2023年的路面抗滑性能與抗車轍性能進(jìn)行持續(xù)跟蹤,探究CAP再生抗滑封層路面的耐久性能。

        2 原材料、施工工藝及試驗(yàn)方法

        2.1 原材料

        2.1.1 CAP還原劑

        CAP還原劑由乳化瀝青、樹脂、表面活性材料等組成,根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)中規(guī)定的方法對(duì)CAP還原劑的恩格拉黏度、蒸發(fā)殘留物含量、篩上剩余量、常溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性、與水混合穩(wěn)定性、針入度和延度進(jìn)行測試,測試結(jié)果如表1所示。

        2.1.2 精制抗磨砂

        母巖為輝綠巖,粒徑為1~4 mm,經(jīng)過分級(jí)破碎、篩分、除塵、水洗等工藝加工而成,莫氏硬度≥5級(jí),壓碎值≤8%,其余指標(biāo)滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)文件的要求,精制抗磨砂的粒徑分布曲線如圖1所示。

        2.2 施工工藝

        2.2.1 交通管制

        CAP再生瀝青路面施工需要嚴(yán)格控制交通流量,確保施工安全和路面的施工質(zhì)量。施工前需要對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行全面的清理和準(zhǔn)備工作,包括清除路面上的雜物、修補(bǔ)損壞的地方以及調(diào)整路面的平整度等。

        2.2.2 起止點(diǎn)保護(hù)

        為了確保瀝青路面的施工質(zhì)量和施工安全,需要對(duì)施工區(qū)域的起點(diǎn)和終點(diǎn)進(jìn)行保護(hù),防止車輛和行人進(jìn)入施工區(qū)域,造成安全事故。

        2.2.3 CAP+抗磨砂撒鋪

        在這個(gè)環(huán)節(jié)中,從同步封層車上將CAP還原劑和抗磨精制砂均勻地撒鋪在路面上,同時(shí)還需要對(duì)撒鋪的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢查和控制,確保材料分布均勻、厚度一致,以確保路面的耐磨性和穩(wěn)定性。

        2.2.4 檢查缺陷并及時(shí)修復(fù)

        當(dāng)撒鋪完成后,需要對(duì)路面進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)任何缺陷或問題,需要及時(shí)進(jìn)行修復(fù)和調(diào)整。如果發(fā)現(xiàn)路面存在坑洼或者凸起,需要進(jìn)行填補(bǔ)或刮平。

        2.2.5 養(yǎng)生1~2 h

        在修復(fù)完成后,需對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)生處理,具體養(yǎng)生時(shí)間受氣溫和干濕條件影響,養(yǎng)生時(shí)間通常為1~2 h,直至混合料不粘手為止。

        2.2.6 壓路機(jī)碾壓2遍

        在養(yǎng)生完成后,使用壓路機(jī)對(duì)路面進(jìn)行碾壓,以保證路面的密實(shí)度,碾壓次數(shù)通常為2遍,具體次數(shù)需要根據(jù)施工情況和設(shè)計(jì)要求來確定。

        2.2.7 CAP面層油撒鋪

        將CAP面層油均勻地撒鋪在路面上,需要對(duì)撒鋪的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和控制,確保材料分布均勻、厚度一致。

        2.2.8 再次養(yǎng)生1~2 h

        在CAP面層油撒鋪完成后,需要對(duì)路面進(jìn)行再次養(yǎng)生處理,保證CAP還原劑充分滲透,還原老化瀝青的性能。養(yǎng)生時(shí)間通常為1~2 h,具體時(shí)間需要根據(jù)施工情況和氣候條件來確定。

        2.2.9 二次碾壓及開放交通

        在再次養(yǎng)生完成后,需要再次使用壓路機(jī)對(duì)路面進(jìn)行碾壓。碾壓次數(shù)通常為2遍,在碾壓完成后,可以開放交通。

        2.3 抗滑和抗車轍性能檢測

        為了持續(xù)追蹤C(jī)AP抗滑封層試驗(yàn)段的抗滑性能和抗車轍性能,根據(jù)《路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTG 3450-2019)(以下簡稱《測試規(guī)程》)T 0973-2019中規(guī)定的方法對(duì)試驗(yàn)段施工前、交工時(shí)、2022年和2023年的抗車轍性能進(jìn)行測試;根據(jù)《測試規(guī)程》T 0965-2008中規(guī)定的方法對(duì)試驗(yàn)段施工前、交工時(shí)、2022年和2023年的抗滑性能進(jìn)行測試;根據(jù)《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG 5210-2018)對(duì)試驗(yàn)段的車轍深度指數(shù)RDI和抗滑性能指數(shù)SRI進(jìn)行評(píng)定。路面車轍的檢測設(shè)備為激光車轍儀,安裝于多功能檢測車上,路面抗滑的檢測設(shè)備為單輪式橫向力系數(shù)檢測車。

        3 檢測結(jié)果及討論

        圖2~5分別為G7511上行K22+000~K23+000段、K25+000~K26+000段、K62+000~K67+000段、K68+000~K69+000段路面車轍深度指數(shù)RDI變化情況。

        由圖2~5可知,當(dāng)對(duì)以上路段實(shí)施CAP試驗(yàn)段后,G7511上行K22+000~K23+000段一、二車道的車轍深度指數(shù)RDI平均值提升3.05分,K25+000~K26+000段一、二車道的RDI平均值提升3.17分,K62+000~K67+000段一、二車道的RDI平均值提升4.38分,K68+000~K69+000段一、二車道的RDI平均值提升5.62分。2022年、2023年的車轍深度指數(shù)RDI和交工時(shí)相比,沒有出現(xiàn)明顯衰減,說明CAP試驗(yàn)段具備良好的抗車轍性能。

        對(duì)以上路段實(shí)施CAP試驗(yàn)段后,CAP還原劑會(huì)與高速公路上面層的老化瀝青發(fā)生氧化還原反應(yīng),老化瀝青的膠質(zhì)被激活后軟化,瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、延度等性能可恢復(fù)至老化前的水平,經(jīng)壓路機(jī)碾壓后,原有的車轍被填補(bǔ),路面車轍病害得到明顯改善。軟化后的混合料經(jīng)碾壓后重新粘結(jié)、嵌擠,交工兩年后車轍深度指數(shù)RDI仍然無明顯衰減。

        圖6~9分別為各路段抗滑性能指數(shù)SRI變化情況柱狀圖。

        由圖6~9可知,實(shí)施CAP試驗(yàn)段后,G7511上行K22+000~K23+000段一、二車道的抗滑性能指數(shù)SRI平均值提升了17.5分,K25+000~K26+000段一、二車道的SRI平均值提升了18.5分,K62+000~K67+000段一、二車道的SRI平均值提升了12.4分,K68+000~K69+000段一、二車道的SRI平均值提升了17.5分,所有試驗(yàn)段SRI提升幅度均>10分,路面抗滑性能指數(shù)SRI評(píng)價(jià)等級(jí)由“良”等或“中”等提升至“優(yōu)”等,說明路面實(shí)施CAP試驗(yàn)段后抗滑性能大幅提升。2022年、2023年的抗滑性能指數(shù)SRI和交工時(shí)相比,無明顯衰減,說明CAP試驗(yàn)段具備良好的抗滑耐久性能。

        高速公路在長期雨水侵蝕、陽光照射等條件下瀝青發(fā)生老化,此時(shí)瀝青的脆性和硬度均增大,在車輛荷載和橫向摩擦的作用下,集料表面包裹的瀝青逐漸被磨損殆盡,集料外露,后期在長期車輛荷載的作用下,集料表面的棱角和紋理被磨平,此時(shí)車輛行駛時(shí)輪胎與路面的橫向摩擦力系數(shù)較低,導(dǎo)致路面的抗滑性能指數(shù)SRI逐漸降低。當(dāng)路面實(shí)施CAP試驗(yàn)段后,被還原的瀝青、CAP還原劑、集料和精制抗磨砂重新嵌擠,此時(shí)精制抗磨砂表面豐富的棱角結(jié)構(gòu)將發(fā)揮很好的抗滑作用,因此養(yǎng)護(hù)后抗滑性能大幅提升。和普通SMA路面、AC路面相比,精制抗磨砂不易被磨平、磨掉,因此CAP試驗(yàn)段實(shí)施兩年后仍無路面損壞現(xiàn)象,路面平整密實(shí),無泛油、松散、脫皮、坑槽現(xiàn)象,瀝青和集料包裹較好,路面存在輪跡印,無明顯車轍出現(xiàn),SRI幾乎沒有出現(xiàn)衰減,展現(xiàn)出優(yōu)異的抗滑耐久性能。

        4 結(jié)語

        (1)路面實(shí)施CAP試驗(yàn)段時(shí),需對(duì)準(zhǔn)備工作、CAP和抗磨砂撒鋪、養(yǎng)生、碾壓等施工工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制,實(shí)施CAP再生瀝青抗滑封層后,車轍深度指數(shù)RDI和抗滑性能指數(shù)SRI將大幅提升,路面性能極大改善,能夠做到原有的路面材料全利用。

        (2)路面實(shí)施CAP試驗(yàn)段后兩年與交工時(shí)相比,車轍深度指數(shù)RDI和抗滑性能指數(shù)SRI變化較小,展現(xiàn)出優(yōu)異的抗車轍耐久性能和抗滑耐久性能,因此CAP再生瀝青抗滑封層技術(shù)值得進(jìn)一步推廣。

        參考文獻(xiàn)

        [1]屈春秀.瀝青路面預(yù)養(yǎng)護(hù)材料再生還原劑性能研究[D].重慶:重慶交通大學(xué),2015.

        [2]劉偉宏.CAP再生抗滑封層技術(shù)應(yīng)用研究[J].西部交通科技,2021(6):39-41.

        [3]周展勤.CAP再生抗滑封層技術(shù)在柳州北環(huán)瀝青路面的應(yīng)用研究[J].西部交通科技,2021(6):25-28.

        基金項(xiàng)目:2022年度廣西交通運(yùn)輸行業(yè)重點(diǎn)科技項(xiàng)目清單“基于局部修補(bǔ)的廠拌熱再生瀝青混合料技術(shù)研究”(交辦科技函〔2022〕107號(hào))

        作者簡介:王 靖(1982—),高級(jí)工程師,主要從事高速公路養(yǎng)護(hù)管理工作。

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