李明亮，李俊，汪鑫，曹東偉，平樹江

(1.交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院，北京市 100088；2.大連理工大學(xué)；3.中路高科(北京)公路技術(shù)有限公司)

易密實(shí)瀝青混凝土(以下簡稱ECA)罩面是一種骨架-密實(shí)結(jié)構(gòu)類型的超薄磨耗層，近年來在中國不同地區(qū)均有一定規(guī)模的工程應(yīng)用。ECA罩面用于瀝青路面罩面時(shí)可以有效填補(bǔ)車轍，提高舊路面的高溫穩(wěn)定性能。但是ECA罩面的厚度較薄，例如ECA-10罩面一般厚度僅為2.5 cm，故其作為一種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，主要作用是作為功能層填補(bǔ)車轍、恢復(fù)路表抗滑性能等，而非起到主要承載作用的結(jié)構(gòu)層，這就意味著如果在ECA罩面上直接加鋪罩面，則ECA層有可能會(huì)以薄弱夾層的形式存在于面層結(jié)構(gòu)中。隨著ECA罩面設(shè)計(jì)使用年限的臨近，以及舊路面性能進(jìn)一步衰減，ECA罩面瀝青路面出現(xiàn)了車轍、裂縫等病害，如何科學(xué)地對含ECA罩面的舊路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修還處于前期探索階段，相關(guān)研究參考較少。

就地?zé)嵩偕鳛橐环N綠色環(huán)保的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，近年來在瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程中得到大規(guī)模的應(yīng)用。瀝青路面就地?zé)嵩偕┕で靶枰_定再生劑和新瀝青混合料(以下簡稱新料)的摻量，以及是否需要摻加新瀝青，并以此完成再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)；施工過程中舊路面加熱則是影響就地?zé)嵩偕┕べ|(zhì)量最為關(guān)鍵的工藝。張友華、馬登成、徐靜等分別對普通瀝青路面的舊瀝青混合料(以下簡稱舊料)礦料級(jí)配優(yōu)化、瀝青還原等進(jìn)行了研究。SMA瀝青路面已經(jīng)逐步成為高速公路的主要面層結(jié)構(gòu)形式，考慮到SMA瀝青混合料中高黏度瀝青瑪蹄脂增加了就地?zé)嵩偕氖┕るy度，楊彥海、趙博等對其再生瀝青混合料的路用性能進(jìn)行了研究。張建、張懷宇、盧勇等則分別介紹了含微表處或薄層罩面的瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)研究現(xiàn)狀。ECA罩面瀝青混合料一般采用高強(qiáng)瀝青，并摻加纖維和易密實(shí)劑，其混合料成分比較復(fù)雜，因此對含ECA罩面的瀝青路面進(jìn)行就地?zé)嵩偕募夹g(shù)難度較大。徐東、符適、徐菲等對ECA罩面瀝青路面就地?zé)嵩偕M(jìn)行了初步技術(shù)性探索，在室內(nèi)設(shè)計(jì)了再生瀝青混合料的配合比，并且為了論證施工可行性也鋪筑了小規(guī)模的試驗(yàn)段。

該文采用整形再生和復(fù)拌再生兩種就地?zé)嵩偕桨福謩e對應(yīng)設(shè)計(jì)兩種方案再生瀝青混合料的配合比，并在江蘇省G2513淮徐高速公路修筑約2.5 km的實(shí)體工程，據(jù)此對ECA罩面瀝青路面就地?zé)嵩偕氖┕た尚行赃M(jìn)行論證。

1 再生瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

使用微波加熱方法在路面現(xiàn)場取舊料(ECA-10和SMA-13的混合材料)，采用JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中“T0722-1993瀝青混合料中瀝青含量試驗(yàn)”對舊料進(jìn)行抽提試驗(yàn)確定其油石比，然后再分別采用“T0726-2011從瀝青混合料中回收瀝青的方法(旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器法)”回收舊瀝青進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)；采用“T0725-2000瀝青混合料的礦料級(jí)配檢驗(yàn)方法”通過篩分試驗(yàn)分析舊料的礦料級(jí)配現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行再生瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)。

1.1 再生劑摻量確定

摻加不同用量再生劑的再生瀝青技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果如表1所示，其中0%的摻量即為舊瀝青。

表1 不同再生劑摻量的再生瀝青技術(shù)指標(biāo)

注：*采用的技術(shù)要求為江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)DB32/T 3134-2016《瀝青路面就地?zé)嵩偕┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》。

由表1可知：經(jīng)車輛荷載、氣候環(huán)境等反復(fù)作用，舊瀝青已經(jīng)發(fā)生了較嚴(yán)重的老化，針入度不滿足相關(guān)規(guī)范的技術(shù)要求，延度在試驗(yàn)溫度下剛啟動(dòng)試驗(yàn)即發(fā)生脆斷。隨著再生劑摻量的增加，舊瀝青的針入度和延度不斷增大、軟化點(diǎn)不斷減小，表明摻加再生劑有效調(diào)和了舊瀝青的各組分比例，老化瀝青得到一定程度的還原。但是當(dāng)再生劑摻量大于3%時(shí)，舊瀝青軟化點(diǎn)的變化量已經(jīng)超過了10 ℃，考慮到軟化點(diǎn)減小過多會(huì)對瀝青路面高溫性能產(chǎn)生不利的影響，而且瀝青過軟在施工過程中易發(fā)生泛油等問題，因此將再生劑摻量確定為3%。

1.2 礦料級(jí)配優(yōu)化

1.2.1 舊料的礦料級(jí)配現(xiàn)狀

舊料的礦料級(jí)配篩分結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知：舊料的礦料級(jí)配與SMA-13礦料級(jí)配范圍相比呈現(xiàn)細(xì)化的趨勢，尤其是起到關(guān)鍵骨架作用的9.5、4.75 mm兩檔粗集料含量明顯偏少，這與瀝青路面在車輛荷載反復(fù)作用下粗集料發(fā)生不同程度的破碎有關(guān)；另一方面，由于篩分的礦料試樣為ECA-10和SMA-13中礦料的混合物，ECA-10中小粒徑的粗集料(主要是4.75 mm粗集料)也影響了混合礦料中粗集料的相對含量。

圖1 舊瀝青混合料的礦料級(jí)配

總之舊料的礦料級(jí)配現(xiàn)狀與SMA-13瀝青混合料相差較大，如果僅針對舊瀝青路面的車轍、裂縫等病害采用整形再生方案進(jìn)行處治，可能存在礦料級(jí)配改良不足的問題。基于此考慮，該文設(shè)計(jì)6.5 cm的整形再生方案和6.5 cm+1.5 cm的復(fù)拌再生方案，對比分析不同再生方案的技術(shù)可行性。

文中提及的6.5 cm的整形再生方案，是指經(jīng)再生瀝青加熱后翻松深度為6.5 cm，即2.5 cmECA-10罩面+4.0 cmSMA-13上面層(下同)，然后摻加部分新料，達(dá)到一次性攤鋪6.5 cm厚度(壓實(shí)厚度)再生瀝青路面的目的，該方案主要起到填補(bǔ)車轍、修復(fù)裂縫等作用。6.5 cm+1.5 cm的復(fù)拌再生方案，是指經(jīng)再生瀝青加熱后翻松深度為6.5 cm，然后摻加部分新料，達(dá)到一次性攤鋪8 cm厚度(壓實(shí)厚度)再生瀝青路面的目的。該方案除了起到填補(bǔ)車轍、修復(fù)裂縫等作用之外，由于新料摻量較大，同時(shí)改善了再生瀝青混合料路用性能，而且通過增加結(jié)構(gòu)層厚度亦提高了再生瀝青路面的承載能力，達(dá)到結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的目的。

1.2.2 新料摻量確定

(1)修補(bǔ)車轍需要的摻量

舊瀝青路面一般均有不同程度的車轍，在再生過程中為了保證路面標(biāo)高不變，需要摻加一定量的新料修補(bǔ)車轍。經(jīng)分析實(shí)體工程的路面車轍檢測數(shù)據(jù)可知，施工路段的平均車轍深度為7 mm。由江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)DB32/T 3134-2016《瀝青路面就地?zé)嵩偕┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》中經(jīng)驗(yàn)公式，即式(1)進(jìn)行計(jì)算。

放任6～8年的大櫻桃樹，不僅長勢較強(qiáng)，大枝也多，樹上大枝多達(dá)8～12個(gè)，主側(cè)枝分布混亂，枝條交叉重疊嚴(yán)重，透光透氣性能差。應(yīng)用逐年疏枝的辦法，疏除交叉枝、重疊枝和病蟲枝。放任樹疏剪后，每株保留大枝6～8個(gè)，各大枝層間距40～50 cm，保證樹冠下部枝多，上部枝少，無交叉重疊枝，通風(fēng)透光好，以利于花芽及優(yōu)質(zhì)芽形成，促進(jìn)開花結(jié)果。

P1=0.033 5m2+4.35+2.5h

(1)

式中：P1為新料摻量(%)；m為車轍深度(mm)；h為路面標(biāo)高提高值(mm)，一般取2 mm。

(2)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)需要的摻量

結(jié)合歷年相關(guān)工程的設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)，采用式(2)預(yù)估結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)需要摻加的新料用量。通過計(jì)算可知：為了達(dá)到提高1.5 cm舊路面標(biāo)高的效果，需要摻加的新料用量約為20%。

(2)

式中：P2為新料摻量(%)；h1為新料壓實(shí)厚度(cm)；ρ1為新料毛體積相對密度，實(shí)測；h2為舊路面翻松深度(cm)；ρ2為舊料毛體積相對密度，實(shí)測。

綜上所述，對于整形再生方案需要摻加的新料用量為P1=11%；對于復(fù)拌再生方案需要摻加的新料用量為P1+P2=31%。

1.2.3 礦料級(jí)配選擇

表2 不同方案再生瀝青混合料的礦料級(jí)配

表3 不同方案再生瀝青混合料的體積指標(biāo)

由表2可知：復(fù)拌再生瀝青混合料的礦料級(jí)配中9.5、4.75和2.36 mm關(guān)鍵篩孔的通過率在SMA-13級(jí)配中值附近，合成級(jí)配曲線呈現(xiàn)較好的“S”形曲線。對于整形再生瀝青混合料，由于新料摻量較少，合成礦料級(jí)配整體上偏細(xì)，但是同樣滿足了SMA-13礦料級(jí)配范圍的要求。由表3可知：兩種方案再生瀝青混合料的空隙率均滿足SMA-13的技術(shù)要求。

1.3 新料油石比確定

實(shí)體工程中新料運(yùn)輸距離較長，一般高溫運(yùn)輸時(shí)間在6 h以上。考慮到新料中粗集料含量高達(dá)80%以上，為了避免在運(yùn)輸過程中粗集料表面的瀝青發(fā)生嚴(yán)重析漏，從而影響路面性能，將新料油石比的選取原則調(diào)整為：在控制再生瀝青混合料合理空隙率的前提下，采用析漏試驗(yàn)確定新料油石比，即選取新料析漏損失增長趨勢的突變點(diǎn)作為最佳油石比。

分別以4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%共5組油石比拌制新料，新料析漏損失與油石比的關(guān)系如圖2所示。將不同油石比的新料與舊料按照設(shè)定比例混合，拌制再生瀝青混合料，不同油石比再生瀝青混合料的體積指標(biāo)檢測結(jié)果如表4所示。

圖2 不同油石比新料的析漏損失

表4 不同油石比再生瀝青混合料的體積指標(biāo)

由圖2知：新料析漏損失的突變點(diǎn)為油石比5.0%，此條件下整形、復(fù)拌兩種再生瀝青混合料空隙率均滿足相關(guān)技術(shù)要求，因此新料最佳油石比取5.0%。

1.4 路用性能驗(yàn)證

不同方案再生瀝青混合料的路用性能檢測結(jié)果如表5所示。

由表5可知：無論是采用整形再生方案還是復(fù)拌再生方案的再生瀝青混合料，其路用性能均滿足SMA瀝青混合料的技術(shù)要求。其中采用復(fù)拌再生方案的再生瀝青混合料各項(xiàng)路用性能較整形再生方案整體上又有進(jìn)一步提升，這與復(fù)拌再生方案的新料摻量較大，對舊料礦料級(jí)配改良和老化瀝青還原的效果更佳有關(guān)。

表5 不同方案再生瀝青混合料的路用性能

2 工程應(yīng)用

不同方案再生瀝青路面的現(xiàn)場檢測結(jié)果如表6所示。此外在就地?zé)嵩偕┕がF(xiàn)場，分別取整形再生和復(fù)拌再生兩種方案的再生瀝青混合料試樣進(jìn)行各項(xiàng)路用性能試驗(yàn)，檢測結(jié)果如表7所示。

表6 不同方案再生瀝青路面的現(xiàn)場檢測結(jié)果

表7 不同方案再生瀝青混合料現(xiàn)場取樣的路用性能

由表6可知：對整形、復(fù)拌兩種就地?zé)嵩偕桨福渎访娆F(xiàn)場檢測結(jié)果均滿足相關(guān)技術(shù)要求，表明采用就地?zé)嵩偕桨葛B(yǎng)護(hù)維修ECA罩面瀝青路面，可以保證路面施工質(zhì)量。由表7可知：復(fù)拌再生方案的再生瀝青混合料其各項(xiàng)路用性能反而差于整形再生方案。

在就地?zé)嵩偕┕み^程中，對舊料翻松效果和再生瀝青混合料的拌和效果進(jìn)行了實(shí)時(shí)跟蹤觀測，發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用6.5 cm的翻松深度時(shí)，舊料翻松之后路槽溫度只有80 ℃左右，且舊料出現(xiàn)集料破碎、漏白現(xiàn)象，表明由于加熱溫度不足，舊料在外力作用下發(fā)生了破壞。此外對于復(fù)拌再生方案，由于新料摻量較大，導(dǎo)致再生主機(jī)的拌缸基本上處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，拌缸的吞吐能力無法完全滿足需求，可能造成攪拌后再生瀝青混合料存在均勻性不足問題。復(fù)拌再生方案的再生瀝青混合料路用性能差于整形再生方案與此有關(guān)。

3 結(jié)論

(1)在室內(nèi)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，兩種方案的再生瀝青混合料各項(xiàng)路用性能指標(biāo)均能滿足SMA瀝青混合料的技術(shù)要求，并且由于復(fù)拌再生方案的新料摻量較大，對舊料礦料級(jí)配改良和瀝青還原的效果更佳，因此其路用性能要優(yōu)于整形再生方案。

(2)復(fù)拌再生方案存在加熱效果不足、拌和不均勻等問題，導(dǎo)致實(shí)際施工時(shí)其路用性能反而差于整形再生方案。針對ECA罩面瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)，建議改進(jìn)其加熱工藝，并對適宜的翻松深度開展進(jìn)一步研究。