淺談瀝青路面就地?zé)嵩偕?/h1>
2017-02-28 20:31:33謝韜
大陸橋視野·下 2016年11期
謝韜
【摘 要】本文主要介紹了就地?zé)嵩偕賹r青路面處理前各種路面病害的調(diào)查分析，原材料選用，瀝青用量，再生混合料的設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】集料要求；瀝青標(biāo)號及用量； 混合料設(shè)計
一、前言
就地?zé)嵩偕喎QHIR，是一種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，具有可實(shí)現(xiàn)瀝青路面材料100%的再生利用、施工速度快、對交通影響小、節(jié)約能源、利于環(huán)保、坑槽和車轍得以填充，集料集配和瀝青含量得到合理調(diào)整性能提高、運(yùn)輸成本低等優(yōu)點(diǎn)。它利用專用的就地?zé)嵩偕O(shè)備對瀝青路面進(jìn)行現(xiàn)場加熱、翻松，摻入一定數(shù)量的新集料，新瀝青、再生劑等，經(jīng)混拌、攤鋪、碾壓等工序，一次性實(shí)現(xiàn)對表面一定深度范圍內(nèi)的舊瀝青混凝土路面再生。通過瀝青路面的就地?zé)嵩偕梢孕迯?fù)瀝青路面表面層病害，恢復(fù)瀝青表面層物理力學(xué)性能，恢復(fù)瀝青路面平整度，修復(fù)瀝青路面車轍，實(shí)現(xiàn)舊路瀝青材料的就地再利用。
二、路面病害調(diào)查，原因分析
京藏高速G6線K1332+000-K1351+300段自修建以來，由于交通量的不斷增加，尤其重載汽車的快速增加，使得路面承載能力顯著下降，路面龜網(wǎng)裂、縱橫裂縫、車轍、擁包、坑槽等面層病害明顯。
1.裂縫成因分析
瀝青路面上的裂縫有多種，其形成的原因也是多樣，有時是多種原因共同作用造成的，裂縫有橫向、縱向、網(wǎng)裂和龜裂。裂縫的危害在于從裂縫處滲入的水分使基層甚至路基軟化，導(dǎo)致路面承載能力下降，引發(fā)相關(guān)病害，加速路面破壞。
現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，橫向裂縫每隔12～20m一道，局部路段橫向裂縫6～10m一道，裂縫最大寬度為1cm。橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類；荷載性裂縫主要是由于基底彎拉破壞引起的路面反射裂縫；非荷載性裂縫主要是由于溫縮或干縮引起的。
縱向裂縫可分為兩種情況：一種是由于路基壓實(shí)度不均勻，產(chǎn)生不均勻沉降或凍漲作用所造成的。另一種是瀝青面層分幅攤鋪時，攤鋪時間過長，或接縫處理不當(dāng)，接縫處壓實(shí)度未達(dá)到要求，在形成荷載作用下形成的。
當(dāng)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不均勻，局部范圍的路基路面整體強(qiáng)度不足或基層失穩(wěn)以及瀝青面層老化，就會形成荷載型裂縫。這種裂縫一般表現(xiàn)為網(wǎng)裂，并在行車作用下發(fā)展為塊狀龜裂。因路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性引起的網(wǎng)裂和龜裂，通常還伴隨有路面沉陷變形。
裂縫的產(chǎn)生破壞了瀝青路面的整體性和連續(xù)性，水分通過裂縫滲入基層，侵蝕路基，導(dǎo)致路面承載力降低，為凍融提供了條件。路面荷載日漸加大，路面老化、路面雨水作用，是產(chǎn)生縱向裂縫、龜裂破壞的主要原因。
2.坑槽成因分析
（1）表面層瀝青混凝土施工空隙率過大，級配控制不嚴(yán)，瀝青混合料拌和不均勻，碾壓不夠密室，局部壓實(shí)不足，增大了表面空隙，當(dāng)雨水通過瀝青面層空隙侵入到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部不能及時排出，滯留在瀝青混凝土的空隙中時，水分濕潤瀝青和集料，使瀝青剝落而導(dǎo)致坑槽。
（2）在行車荷載作用下，進(jìn)入結(jié)構(gòu)層的水會成為動力水，沖刷材料，使各結(jié)構(gòu)層變形增加，強(qiáng)度降低，瀝青面層材料產(chǎn)生唧漿現(xiàn)象，出現(xiàn)剝落、松散等病害，最后行車坑槽。瀝青材料與骨料的粘結(jié)力不足，在行車荷載作用下將導(dǎo)致細(xì)集料剝落，增大了路表面的空隙，引起瀝青混合料的抗水損壞的能力降低，形成坑槽。
（3） 由于瀝青面層和基層之間封層施工質(zhì)量差，未能有效阻止雨水的繼續(xù)下滲，而滲入水無法排出，長期浸泡基層，在冬季凍漲春季融化和車輛荷載的作用下，致使基層強(qiáng)度喪失，路面基層和面層產(chǎn)生唧漿、坑槽。
（4）大量超載車輛行駛造成路面坑槽破壞。
3.車轍成因分析
車轍是瀝青路面的一種主要損壞形式，多半是發(fā)生在實(shí)行渠化交通的等級公路上。經(jīng)過分析，總結(jié)車轍形成有幾方面原因：
（1）瀝青與集料的粘結(jié)力不強(qiáng)，骨料骨架作用減弱、瀝青用量較大，是車轍產(chǎn)生的主要原因。因此增強(qiáng)瀝青與集料的粘結(jié)力，采用強(qiáng)度較高的碎石，提高骨料的骨架作用，控制瀝青含量。
（2）由于高溫季節(jié)車輛反復(fù)碾壓瀝青面層形成的塑性流動變形和永久變形，主要是高溫時的車輛荷載應(yīng)力超過瀝青面層混合料自身的穩(wěn)定應(yīng)力的極限原因。
（3）縱坡、車速的影響，有些路段由于縱坡較長而且連續(xù)出現(xiàn)時，對行車尤其是超載重車，降低了車速，延長了荷載作用時間，瀝青混合料內(nèi)部的剪應(yīng)力逐漸增加，剪應(yīng)力作用的深度也將逐漸增加，從而產(chǎn)生車轍。
三、集料技術(shù)要求
1.粗集料技術(shù)要求
面層骨料應(yīng)該潔凈、干燥、表面粗糙、形狀接近立方體，且無風(fēng)化、無雜質(zhì)，并具有足夠的強(qiáng)度、耐磨耗性、抗凍性、耐腐蝕性、抗沖擊性以及瀝青的良好粘附性。不得使用篩選礫石、礦渣及軟質(zhì)集料。其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004要求。
2.細(xì)集料技術(shù)要求
細(xì)集料可采用由制砂機(jī)專門生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂。細(xì)集料應(yīng)干凈、堅硬、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)和其他有害物質(zhì)，并有良好的顆粒形狀和級配。其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004要求。
3.礦粉技術(shù)要求
瀝青混合料的礦粉必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，原石料中的泥土雜質(zhì)應(yīng)清楚干凈。礦粉必須干燥、潔凈，其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004要求。當(dāng)上面層粗集料與瀝青粘附性達(dá)不到5級時，除應(yīng)添加抗剝落劑外，還應(yīng)摻加干燥的石灰或水泥作為填料的一部分替代礦粉，其用量不超過礦料總量的3%。
四、瀝青再生劑
再生劑是指摻加到再生混合料中用于恢復(fù)已老化瀝青性能的添加劑。是否摻加再生劑，主要取決于回收瀝青路面材料（RAP）中瀝青老化程度、瀝青含量、回收瀝青路面材料（RAP）摻配比例、再生劑與瀝青的配伍性，需綜合選擇。最終的判別標(biāo)準(zhǔn)為：再生混合料的馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004中的相關(guān)要求。本次項(xiàng)目不需要摻加再生劑。
五、再生瀝青標(biāo)號及瀝青用量
（1）瀝青的選擇
由于再生瀝青混合料的品質(zhì)要求比普通瀝青混合料的品質(zhì)要求更高一些，所以對再生瀝青標(biāo)號的選擇也應(yīng)該比普通瀝青路面對瀝青標(biāo)號的選擇要求更嚴(yán)。本次就地?zé)嵩偕こ趟诘鼗驹趯幭狞S河流域，夏季炎熱，冬季寒冷，氣候干燥少雨，屬2-2-4氣候分區(qū)。所以本次要求瀝青使用90號A級重交道路石油瀝青。
（2）再生混合料最佳瀝青用量的確定
按就地?zé)嵩偕鸀r青混合料AC-16C級配設(shè)計試驗(yàn)結(jié)果RAP：S10：S15：礦粉=85：8：5：2的情況下，取油石比在0.4%0.7%、1.0%、1.3%的條件下分別進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，以確定就地?zé)嵩偕罴延褪取?/p>
檢測結(jié)果：根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，取密度最大值、穩(wěn)定度最大值、目標(biāo)空隙率三者均值作為OAC1，即OAC1=0.74%，OAC2=0.46%，最佳油石比OAC=（OAC1+ OAC2）/2=0.60%。最終確定最佳油石比為0.60%，換算為新瀝青與新集料油石比為4.15%。
六、再生混合料設(shè)計
本次就地?zé)嵩偕こ搪范蔚穆访娼?jīng)查閱設(shè)計文件原面級配范圍多為AK-16型級配，使用瀝青以90號A為主，現(xiàn)規(guī)范對原規(guī)范AK-16級配進(jìn)行了調(diào)整，并改名為AC-16C，AC-16C的級配篩孔尺寸范圍為：
由于熱再生技術(shù)100%利用原路面舊料，因此，新料的摻加量較小，因而處理前后的混合料類型基本變化不大，級配方面可以調(diào)整的余地較小，原則上主要是針對舊料的局部細(xì)化狀況，在新料的級配上予以一定彌補(bǔ)，所以舊路的混合料類型基本決定了再生混合料的類型，當(dāng)舊料的級配符合現(xiàn)行規(guī)范要求時，可選取與之相同類型和最接近的級配，并使合成后的級配符合現(xiàn)行規(guī)范要求。如舊料級配不符合現(xiàn)行規(guī)范要求，或該級配導(dǎo)致了原路面的明顯病害而需要進(jìn)行大幅度調(diào)整時，可根據(jù)實(shí)際情況，采用特殊類型（如單一粒徑）級配以進(jìn)行有針對性的彌補(bǔ)。
七、結(jié)束語
全國公路的舊路改造，維護(hù)保養(yǎng)的高峰期即將到來就地?zé)嵩偕夹g(shù)必將大規(guī)模的應(yīng)用。因此，針對瀝青路面就地?zé)嵩偕椒ㄟM(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用的研究，蘊(yùn)含巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，是順應(yīng)交通行業(yè)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。
參考文獻(xiàn) ：
[1]《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTJ F41-2008
[2]《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004
謝韜
【摘 要】本文主要介紹了就地?zé)嵩偕賹r青路面處理前各種路面病害的調(diào)查分析，原材料選用，瀝青用量，再生混合料的設(shè)計。
【關(guān)鍵詞】集料要求；瀝青標(biāo)號及用量； 混合料設(shè)計
一、前言
就地?zé)嵩偕喎QHIR，是一種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，具有可實(shí)現(xiàn)瀝青路面材料100%的再生利用、施工速度快、對交通影響小、節(jié)約能源、利于環(huán)保、坑槽和車轍得以填充，集料集配和瀝青含量得到合理調(diào)整性能提高、運(yùn)輸成本低等優(yōu)點(diǎn)。它利用專用的就地?zé)嵩偕O(shè)備對瀝青路面進(jìn)行現(xiàn)場加熱、翻松，摻入一定數(shù)量的新集料，新瀝青、再生劑等，經(jīng)混拌、攤鋪、碾壓等工序，一次性實(shí)現(xiàn)對表面一定深度范圍內(nèi)的舊瀝青混凝土路面再生。通過瀝青路面的就地?zé)嵩偕梢孕迯?fù)瀝青路面表面層病害，恢復(fù)瀝青表面層物理力學(xué)性能，恢復(fù)瀝青路面平整度，修復(fù)瀝青路面車轍，實(shí)現(xiàn)舊路瀝青材料的就地再利用。
二、路面病害調(diào)查，原因分析
京藏高速G6線K1332+000-K1351+300段自修建以來，由于交通量的不斷增加，尤其重載汽車的快速增加，使得路面承載能力顯著下降，路面龜網(wǎng)裂、縱橫裂縫、車轍、擁包、坑槽等面層病害明顯。
1.裂縫成因分析
瀝青路面上的裂縫有多種，其形成的原因也是多樣，有時是多種原因共同作用造成的，裂縫有橫向、縱向、網(wǎng)裂和龜裂。裂縫的危害在于從裂縫處滲入的水分使基層甚至路基軟化，導(dǎo)致路面承載能力下降，引發(fā)相關(guān)病害，加速路面破壞。
現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，橫向裂縫每隔12～20m一道，局部路段橫向裂縫6～10m一道，裂縫最大寬度為1cm。橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類；荷載性裂縫主要是由于基底彎拉破壞引起的路面反射裂縫；非荷載性裂縫主要是由于溫縮或干縮引起的。
縱向裂縫可分為兩種情況：一種是由于路基壓實(shí)度不均勻，產(chǎn)生不均勻沉降或凍漲作用所造成的。另一種是瀝青面層分幅攤鋪時，攤鋪時間過長，或接縫處理不當(dāng)，接縫處壓實(shí)度未達(dá)到要求，在形成荷載作用下形成的。
當(dāng)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不均勻，局部范圍的路基路面整體強(qiáng)度不足或基層失穩(wěn)以及瀝青面層老化，就會形成荷載型裂縫。這種裂縫一般表現(xiàn)為網(wǎng)裂，并在行車作用下發(fā)展為塊狀龜裂。因路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性引起的網(wǎng)裂和龜裂，通常還伴隨有路面沉陷變形。
裂縫的產(chǎn)生破壞了瀝青路面的整體性和連續(xù)性，水分通過裂縫滲入基層，侵蝕路基，導(dǎo)致路面承載力降低，為凍融提供了條件。路面荷載日漸加大，路面老化、路面雨水作用，是產(chǎn)生縱向裂縫、龜裂破壞的主要原因。
2.坑槽成因分析
（1）表面層瀝青混凝土施工空隙率過大，級配控制不嚴(yán)，瀝青混合料拌和不均勻，碾壓不夠密室，局部壓實(shí)不足，增大了表面空隙，當(dāng)雨水通過瀝青面層空隙侵入到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部不能及時排出，滯留在瀝青混凝土的空隙中時，水分濕潤瀝青和集料，使瀝青剝落而導(dǎo)致坑槽。
（2）在行車荷載作用下，進(jìn)入結(jié)構(gòu)層的水會成為動力水，沖刷材料，使各結(jié)構(gòu)層變形增加，強(qiáng)度降低，瀝青面層材料產(chǎn)生唧漿現(xiàn)象，出現(xiàn)剝落、松散等病害，最后行車坑槽。瀝青材料與骨料的粘結(jié)力不足，在行車荷載作用下將導(dǎo)致細(xì)集料剝落，增大了路表面的空隙，引起瀝青混合料的抗水損壞的能力降低，形成坑槽。
（3） 由于瀝青面層和基層之間封層施工質(zhì)量差，未能有效阻止雨水的繼續(xù)下滲，而滲入水無法排出，長期浸泡基層，在冬季凍漲春季融化和車輛荷載的作用下，致使基層強(qiáng)度喪失，路面基層和面層產(chǎn)生唧漿、坑槽。
（4）大量超載車輛行駛造成路面坑槽破壞。
3.車轍成因分析
車轍是瀝青路面的一種主要損壞形式，多半是發(fā)生在實(shí)行渠化交通的等級公路上。經(jīng)過分析，總結(jié)車轍形成有幾方面原因：
（1）瀝青與集料的粘結(jié)力不強(qiáng)，骨料骨架作用減弱、瀝青用量較大，是車轍產(chǎn)生的主要原因。因此增強(qiáng)瀝青與集料的粘結(jié)力，采用強(qiáng)度較高的碎石，提高骨料的骨架作用，控制瀝青含量。
（2）由于高溫季節(jié)車輛反復(fù)碾壓瀝青面層形成的塑性流動變形和永久變形，主要是高溫時的車輛荷載應(yīng)力超過瀝青面層混合料自身的穩(wěn)定應(yīng)力的極限原因。
（3）縱坡、車速的影響，有些路段由于縱坡較長而且連續(xù)出現(xiàn)時，對行車尤其是超載重車，降低了車速，延長了荷載作用時間，瀝青混合料內(nèi)部的剪應(yīng)力逐漸增加，剪應(yīng)力作用的深度也將逐漸增加，從而產(chǎn)生車轍。
三、集料技術(shù)要求
1.粗集料技術(shù)要求
面層骨料應(yīng)該潔凈、干燥、表面粗糙、形狀接近立方體，且無風(fēng)化、無雜質(zhì)，并具有足夠的強(qiáng)度、耐磨耗性、抗凍性、耐腐蝕性、抗沖擊性以及瀝青的良好粘附性。不得使用篩選礫石、礦渣及軟質(zhì)集料。其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004要求。
2.細(xì)集料技術(shù)要求
細(xì)集料可采用由制砂機(jī)專門生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂。細(xì)集料應(yīng)干凈、堅硬、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)和其他有害物質(zhì)，并有良好的顆粒形狀和級配。其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004要求。
3.礦粉技術(shù)要求
瀝青混合料的礦粉必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，原石料中的泥土雜質(zhì)應(yīng)清楚干凈。礦粉必須干燥、潔凈，其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004要求。當(dāng)上面層粗集料與瀝青粘附性達(dá)不到5級時，除應(yīng)添加抗剝落劑外，還應(yīng)摻加干燥的石灰或水泥作為填料的一部分替代礦粉，其用量不超過礦料總量的3%。
四、瀝青再生劑
再生劑是指摻加到再生混合料中用于恢復(fù)已老化瀝青性能的添加劑。是否摻加再生劑，主要取決于回收瀝青路面材料（RAP）中瀝青老化程度、瀝青含量、回收瀝青路面材料（RAP）摻配比例、再生劑與瀝青的配伍性，需綜合選擇。最終的判別標(biāo)準(zhǔn)為：再生混合料的馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004中的相關(guān)要求。本次項(xiàng)目不需要摻加再生劑。
五、再生瀝青標(biāo)號及瀝青用量
（1）瀝青的選擇
由于再生瀝青混合料的品質(zhì)要求比普通瀝青混合料的品質(zhì)要求更高一些，所以對再生瀝青標(biāo)號的選擇也應(yīng)該比普通瀝青路面對瀝青標(biāo)號的選擇要求更嚴(yán)。本次就地?zé)嵩偕こ趟诘鼗驹趯幭狞S河流域，夏季炎熱，冬季寒冷，氣候干燥少雨，屬2-2-4氣候分區(qū)。所以本次要求瀝青使用90號A級重交道路石油瀝青。
（2）再生混合料最佳瀝青用量的確定
按就地?zé)嵩偕鸀r青混合料AC-16C級配設(shè)計試驗(yàn)結(jié)果RAP：S10：S15：礦粉=85：8：5：2的情況下，取油石比在0.4%0.7%、1.0%、1.3%的條件下分別進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，以確定就地?zé)嵩偕罴延褪取?/p>
檢測結(jié)果：根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，取密度最大值、穩(wěn)定度最大值、目標(biāo)空隙率三者均值作為OAC1，即OAC1=0.74%，OAC2=0.46%，最佳油石比OAC=（OAC1+ OAC2）/2=0.60%。最終確定最佳油石比為0.60%，換算為新瀝青與新集料油石比為4.15%。
六、再生混合料設(shè)計
本次就地?zé)嵩偕こ搪范蔚穆访娼?jīng)查閱設(shè)計文件原面級配范圍多為AK-16型級配，使用瀝青以90號A為主，現(xiàn)規(guī)范對原規(guī)范AK-16級配進(jìn)行了調(diào)整，并改名為AC-16C，AC-16C的級配篩孔尺寸范圍為：
由于熱再生技術(shù)100%利用原路面舊料，因此，新料的摻加量較小，因而處理前后的混合料類型基本變化不大，級配方面可以調(diào)整的余地較小，原則上主要是針對舊料的局部細(xì)化狀況，在新料的級配上予以一定彌補(bǔ)，所以舊路的混合料類型基本決定了再生混合料的類型，當(dāng)舊料的級配符合現(xiàn)行規(guī)范要求時，可選取與之相同類型和最接近的級配，并使合成后的級配符合現(xiàn)行規(guī)范要求。如舊料級配不符合現(xiàn)行規(guī)范要求，或該級配導(dǎo)致了原路面的明顯病害而需要進(jìn)行大幅度調(diào)整時，可根據(jù)實(shí)際情況，采用特殊類型（如單一粒徑）級配以進(jìn)行有針對性的彌補(bǔ)。
七、結(jié)束語
全國公路的舊路改造，維護(hù)保養(yǎng)的高峰期即將到來就地?zé)嵩偕夹g(shù)必將大規(guī)模的應(yīng)用。因此，針對瀝青路面就地?zé)嵩偕椒ㄟM(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用的研究，蘊(yùn)含巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，是順應(yīng)交通行業(yè)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。
參考文獻(xiàn) ：
[1]《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTJ F41-2008
[2]《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004
