摘要 由于傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)技術(shù)對(duì)農(nóng)村公路進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)的工藝復(fù)雜且所用材料較多，導(dǎo)致農(nóng)村公路的養(yǎng)護(hù)成本一直居高不下。針對(duì)上述問(wèn)題，文章研究提出農(nóng)村公路瀝青混凝土路面就地冷再生養(yǎng)護(hù)技術(shù)。通過(guò)建立公路瀝青混凝土路面性能評(píng)價(jià)模型，設(shè)計(jì)瀝青混凝土冷再生配合比，確定瀝青混凝土形成強(qiáng)度并采用就地冷再生技術(shù)對(duì)路面裂縫等病害進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)，保證了混合料的質(zhì)量和性能均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。在充分利用舊瀝青路面材料的基礎(chǔ)上，既減少了對(duì)養(yǎng)護(hù)材料的消耗，也降低了公路養(yǎng)護(hù)成本。

關(guān)鍵詞 農(nóng)村公路；瀝青混凝土路面；冷再生；性能評(píng)價(jià)模型；養(yǎng)護(hù)技術(shù)

中圖分類號(hào) TH12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）04-0144-03

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)主義新農(nóng)村的建設(shè)不斷邁向深層次發(fā)展，農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展取得長(zhǎng)足進(jìn)展，對(duì)農(nóng)村地區(qū)的道路通行質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)也提出了新要求。面對(duì)農(nóng)村公路的通行標(biāo)準(zhǔn)和不斷增長(zhǎng)的通行壓力，要及時(shí)開展對(duì)農(nóng)村公路的維修及養(yǎng)護(hù)。瀝青混凝土路面就地冷再生養(yǎng)護(hù)技術(shù)是一種具有較高價(jià)值的養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)，具有較高的環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)利用原有的瀝青混凝土路面材料進(jìn)行原地再生，可以在短時(shí)間內(nèi)完成路面的改造，既提高了施工效率、避免了舊路面材料的浪費(fèi)，也大幅降低了施工成本^[1]?；诖?，該文展開了對(duì)就地冷再生技術(shù)在農(nóng)村公路瀝青混凝土路面維修養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究。

1 路面性能評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

根據(jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》要求，建立了公路瀝青混凝土路面性能評(píng)價(jià)模型，將農(nóng)村公路路面使用狀況評(píng)估為五個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)，分別是通行質(zhì)量指數(shù)（RQI）、路面狀態(tài)指數(shù)（PCI）、路面強(qiáng)度指數(shù)（SSI）、側(cè)向力系數(shù)（SFC）和擺值儀擺值（BPN），以此構(gòu)成一種綜合指標(biāo)路面質(zhì)量指數(shù)（PQI）^[2]。其性能評(píng)價(jià)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

傳統(tǒng)的道路平整度測(cè)量主要是利用車載快檢裝置，而小型路面抽樣可以利用連續(xù)型平坦機(jī)或3 m尺測(cè)量，將多種測(cè)試手段的測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換成國(guó)際平直度指數(shù)（IRI），由RQI和IRI的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到RQI的值，RQI可以通過(guò)以下公式計(jì)算。

RQI=11.5?0.75IRI （1）

式中，RQI的取值通常應(yīng)在0～10之間的范圍內(nèi)。當(dāng)IRI為負(fù)數(shù)時(shí)，RQI為0；大于10時(shí)，RQI為10，IRI與其他設(shè)備檢測(cè)值的標(biāo)定關(guān)系為：

IRI=a+b×BI （2）

式中，BI——平直度試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)結(jié)果；a、b——校準(zhǔn)因子。按照《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》中的規(guī)定，評(píng)定方法如表1所示。

在《公路技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》中，以PCI、PQI、路面車轍深度（RDI）、路面抗滑性能（SRI）和抽樣評(píng)定指標(biāo)（PSSI）五項(xiàng)指標(biāo)來(lái)衡量瀝青混凝土路面的綜合使用性能^[3]，單獨(dú)計(jì)算與評(píng)定PSSI公式如下。

式中，ω₁、ω₂、ω₃、ω₄——路面分項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，由此農(nóng)村公路瀝青混凝土路面性能評(píng)價(jià)模型構(gòu)建完成。

2 確定瀝青混凝土形成強(qiáng)度

建立農(nóng)村公路瀝青混凝土路面性能評(píng)價(jià)模型后，再確定瀝青混凝土的形成強(qiáng)度。在常規(guī)室溫下，由于瀝青具有較好的流動(dòng)性，能夠與濕集料直接結(jié)合形成瀝青混凝土，然后碾壓成型。瀝青混合料的強(qiáng)度主要由內(nèi)摩擦阻力和內(nèi)摩阻力組成，但其內(nèi)部黏聚力、內(nèi)摩擦阻力隨時(shí)間的推移而變化，對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響也不盡相同，內(nèi)摩阻力以集料間的嵌擠與摩擦為主要特征^[4]。利用摩爾—庫(kù)侖包絡(luò)線公式，可由三軸實(shí)驗(yàn)法得到混合料的剪切強(qiáng)度，公式計(jì)算如下。

τ=C+σtanφ （5）

式中，τ——混合料的剪切強(qiáng)度；C——水泥砂漿的粘合強(qiáng)度；φ——內(nèi)摩阻力；σ——正應(yīng)力。進(jìn)行碾壓成型時(shí)，由于瀝青黏著力差而出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致混凝土的內(nèi)聚性較差。混凝土的早期強(qiáng)度主要來(lái)自混合料內(nèi)部的摩擦阻力，而內(nèi)摩阻力對(duì)混凝土的作用要比內(nèi)摩阻力大得多。在其他條件相同的前提下，粗級(jí)配混凝土的早期強(qiáng)度要比密級(jí)配高，但在后期的強(qiáng)度要比細(xì)級(jí)配差得多。為了提高瀝青混凝土的早期強(qiáng)度，要選擇一定的礦料組成，使其具有良好的內(nèi)摩擦性能。摻入水泥后，水泥—瀝青混合料的抗壓強(qiáng)度（含穩(wěn)定度、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，均低于水泥—乳化瀝青混合料），其早期強(qiáng)度增幅較低，在于早期水泥膠結(jié)與水泥石的生成已基本完成。因此，其強(qiáng)度構(gòu)成了混合物強(qiáng)度的很大一部分，后期由于瀝青黏結(jié)的持續(xù)作用，其強(qiáng)度也會(huì)不斷增加^[5]。在農(nóng)村公路瀝青混凝土路面養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，確定瀝青混凝土形成強(qiáng)度至關(guān)重要，該強(qiáng)度的確定有助于評(píng)估路面承載能力和使用壽命，為農(nóng)村公路的維修養(yǎng)護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

3 設(shè)計(jì)瀝青混凝土冷再生配合比

采取隨機(jī)抽樣方式獲得足量銑刨料，采用低溫干燥法測(cè)定原料含水率。選取具有代表性的銑刨料試樣，通過(guò)離心泵送到試驗(yàn)室進(jìn)行抽提及篩分，得到銑刨料級(jí)配、瀝青含量及原料含水率。如果老料級(jí)配不能達(dá)到規(guī)定的級(jí)配，就需要添加一些新的材料，使其達(dá)到所需的級(jí)配范圍，最后得到設(shè)計(jì)級(jí)配合比。以5種不同含水率的銑刨料（或銑刨/水）為研究對(duì)象，采用土工壓實(shí)方法測(cè)定試樣的干密度，通過(guò)對(duì)試樣干密度—含水量關(guān)系曲線的線性回歸，獲得最大干密度和相應(yīng)的最優(yōu)液含率（以最優(yōu)液含率為控制指標(biāo)）。在此基礎(chǔ)上，以最優(yōu)含水量為控制指標(biāo)，選擇5種不同比例的瀝青，根據(jù)最優(yōu)含水量計(jì)算得到相應(yīng)摻入量^[6]，采用馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)確定瀝青的摻量，按以下方法確定乳化瀝青用量：

（1）制備低溫干燥的銑刨料試樣，根據(jù)以上5種瀝青摻量，在保證最優(yōu)含水量的基礎(chǔ)上將其摻入到銑刨料和新集料中，再攪拌均勻。混合料中應(yīng)加入水量按下式計(jì)算：

將充分拌和的材料稱量，得到63.5±1.5 mm的壓實(shí)高度（一般1 150 g），置于試驗(yàn)箱內(nèi)，在常溫養(yǎng)護(hù)24 h后用插刀環(huán)向內(nèi)插15下，中間10下，將其平整為凸弧，按照馬歇爾試樣的成形工藝（每側(cè)75個(gè)）。采用脫料板將試樣取下并放置于40 ℃通風(fēng)爐中72 h^[7]。根據(jù)規(guī)范進(jìn)行劈裂強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)即為瀝青混凝土冷再生配合比。冷再生混合料配比工藝流程如圖2所示。

4 裂縫填封養(yǎng)護(hù)

通過(guò)裂縫填封方式開展對(duì)路面的維修養(yǎng)護(hù)，提高了路面的平整度和使用壽命，為農(nóng)村公路的安全運(yùn)行提供了保障。

施工前要做好裂縫檢查，如果路段出現(xiàn)裂縫、網(wǎng)裂較為嚴(yán)重的病害，要對(duì)其進(jìn)行挖補(bǔ)處理。在對(duì)瀝青混凝土進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行鋪筑量控制，灑水1 h后即可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)冷再生施工，要確定適宜的用水量再進(jìn)行攤鋪，攤鋪施工要遵循連續(xù)性和平穩(wěn)性原則，確保各個(gè)部位的平整度，還要有效控制攤鋪機(jī)的轉(zhuǎn)速，一般在2～5 m/min為宜，不能有過(guò)快的加速，也不能急停，要密切觀察路面的再生層厚度，調(diào)整松鋪厚度時(shí)，要注意橫坡的控制，避免出現(xiàn)局部積水。

碾壓施工分三個(gè)壓實(shí)階段，一次壓實(shí)的長(zhǎng)度應(yīng)控制在40 m左右，采用單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，連續(xù)進(jìn)行2～3次的碾壓，碾壓過(guò)程中的最優(yōu)含水量要比實(shí)際含水量高1%～2%，在施工中如果出現(xiàn)水分蒸發(fā)過(guò)快，可以采用噴水的方法進(jìn)行處理。使用橡膠輪壓路機(jī)對(duì)路面進(jìn)行復(fù)壓施工，要對(duì)混合料性能和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境決定碾壓遍數(shù)，一般需要3～6次。最后，采用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行終壓施工，采用靜力壓密的方式連續(xù)碾壓1～2次。在振動(dòng)過(guò)程中，如果路面結(jié)構(gòu)能夠一直保持穩(wěn)定，則可以采用振型碾壓方式。最后進(jìn)行接縫處理，在進(jìn)行二次再生施工時(shí)，要嚴(yán)格控制水和瀝青等物料的用量，按照既定的用量進(jìn)行連續(xù)噴灑，控制縱向重疊區(qū)的厚度，避免出現(xiàn)高低差異，同時(shí)對(duì)橫向接縫進(jìn)行處理。最后，對(duì)再生層的養(yǎng)護(hù)，冷再生路面的養(yǎng)護(hù)周期一般為7 d，在養(yǎng)生期內(nèi)要用養(yǎng)生袋對(duì)路面進(jìn)行遮蓋并禁止通行。

5 實(shí)驗(yàn)論證分析

5.1 工程概況及實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

以貴州省赫章縣一條總長(zhǎng)度為36.25 km的鄉(xiāng)村公路路面改建工程為例，改建后的路基長(zhǎng)度為24 m，寬度為23.4 m，在原路基上鋪設(shè)天然砂墊層20 cm、水泥穩(wěn)定碎石20 cm、瀝青混凝土5 cm。自通車運(yùn)行以來(lái)，此公路在通車荷載、降雨及材料性能退化等多種因素影響下，部分路段瀝青路面產(chǎn)生了多類型的質(zhì)量缺陷問(wèn)題，對(duì)公路通行造成了極大影響。為了提高鄉(xiāng)村公路的使用質(zhì)量，對(duì)老舊瀝青路面進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)，并在某些路段進(jìn)行了冷再生技術(shù)處理。施工開始前，對(duì)原鋪面料進(jìn)行了配合比設(shè)計(jì)，利用冷再生方法對(duì)材料進(jìn)行車削處理，在不添加新料的情況下，磨碎料級(jí)配符合設(shè)計(jì)要求，其抗壓強(qiáng)度為9.6%，水泥摻量4.6%（摻入骨料后的0.5%），最大干重為2.247 kg/m³，含水率為5.5%。施工所需機(jī)械設(shè)備如表2所示。

5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

為了驗(yàn)證農(nóng)村公路瀝青混凝土路面就地冷再生養(yǎng)護(hù)技術(shù)在養(yǎng)護(hù)成本中的優(yōu)勢(shì)，開展對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析。選取三組路段，一組為使用該文技術(shù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的路段，一組為使用稀漿封層技術(shù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的路段，一組為使用熱再生技術(shù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的路段，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用就地冷再生養(yǎng)護(hù)技術(shù)對(duì)農(nóng)村公路進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，僅使用了20%新料，80%是基于舊料；稀漿封層技術(shù)在對(duì)農(nóng)村公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)，使用了100%新料；熱再生技術(shù)在對(duì)農(nóng)村公路進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)，50%為新料，50%為舊料。通過(guò)材料成本對(duì)比，可以看出該文的公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)使大部分舊的瀝青混合料得以回收并重新利用，大幅節(jié)省了材料成本。而在公路養(yǎng)護(hù)施工成本方面，該文養(yǎng)護(hù)方法為30～50元/m²，結(jié)合材料成本和施工過(guò)程中產(chǎn)生的成本綜合來(lái)看，路面就地冷再生養(yǎng)護(hù)技術(shù)可以大幅降低公路維修養(yǎng)護(hù)成本。

6 結(jié)語(yǔ)

就地冷再生施工技術(shù)是公路瀝青混凝土路面施工中的關(guān)鍵技術(shù)，與傳統(tǒng)路面施工技術(shù)相比更具經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，為農(nóng)村公路瀝青混凝土路面施工質(zhì)量控制提供可靠的基礎(chǔ)。瀝青混凝土路面就地冷再生養(yǎng)護(hù)技術(shù)具有顯著的節(jié)能環(huán)保和成本降低的優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)制定更加科學(xué)規(guī)范的施工方案及工藝流程，全面提升農(nóng)村公路瀝青混凝土路面的施工質(zhì)量，進(jìn)一步延長(zhǎng)農(nóng)村公路的使用壽命。

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收稿日期：2023-12-04

作者簡(jiǎn)介：聶闖（1985—），男，本科，工程師，從事農(nóng)村公路或橋梁養(yǎng)護(hù)工作。