水泥路面“白改黑”高性能乳化瀝青冷拌聯結層技術應用

■楊 芳

（福州交建高速公路養護有限公司，福州 350001）

水泥路面“白改黑”高性能乳化瀝青冷拌聯結層技術應用

■楊 芳

（福州交建高速公路養護有限公司，福州 350001）

本文以S203省道水泥路面“白改黑”改造工程為背景，從路面結構方案設計、原材料試驗評價、混合料設計及性能評價驗證、試驗段鋪筑等方面進行試驗研究，創新性的提出了水泥路面“白改黑”改造工程采用一層冷拌聯結層+一層熱拌瀝青面層結構方案，通過在試驗鋪筑路段檢測數據和后期跟蹤觀測效果分析可知，該結構方案有效可行，在類似工程中具有很好應用前景。

水泥路面 “白改黑”結構 高性能乳化瀝青 冷拌聯結層

1 概述

高性能乳化瀝青冷拌聯結層技術是交通運輸部公路科學研究所承擔的西部交通科技項目 “西部地區高等級公路養護技術研究（2007 318 223 02）”成果之一，已在我國浙江、吉林、上海等多個省份水泥路面“白改黑”改造工程中得到推廣應用。根據我省S203省道水泥路面結構狀況和高性能乳化瀝青冷拌聯結層技術成果，借鑒水泥路面“白改黑”工程國內外技術成果，提出冷拌聯結層技術用于S203省道水泥路面“白改黑”結構方案。該方案的主要思路是對技術狀況較好的舊水泥路面進行病害處治后，鋪筑熱瀝青碎石封層（或粘結層+土工格柵）和 10cm高性能乳化瀝青冷拌聯結層，經高溫養生并噴灑改性乳化瀝青粘結層后，加鋪4cmAC-13瀝青面層，冷卻后即可開放交通。該方案中高性能乳化瀝青冷拌聯結層具有高抗車轍與抗反射裂縫性能，減少“白改黑”的結構厚度，可有效的節約工程成本。通過試驗段檢測和后期跟蹤觀測，高性能乳化瀝青冷拌聯結層試驗段鋪筑和通車運行三年多獲得了良好的效果。

2 原材料檢測

2.1 膠結料的選用與檢測

水泥優先采用32.5級或42.5級道路硅酸鹽水泥，在沒有道路硅酸鹽水泥的情況下，可采用32.5級或42.5級硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。水泥初凝時間應在3h以上，終凝時間宜在6h以上。

高性能乳化瀝青冷拌聯結層膠結料是由高性能乳化瀝青和水泥組成的雙膠結料，其中高性能乳化瀝青檢測結果及技術要求如表1所示。由表可得知，高性能乳化瀝青各項指標檢測結果均能滿足技術要求。

表1 高性能乳化瀝青檢測結果及技術要求

2.2 新集料的級配篩分與檢測

高性能乳化瀝青冷拌聯結層混合料配合比設計時采用20～30mm、15～20mm、10～15mm、5～10mm和0～5mm等五檔粗細集料，具體檢測指標如表2所示，新集料干法篩分結果如表3所示。可以得知，粗、細新集料的各項指標檢測結果均能滿足技術要求。

表2 粗細新集料各項指標檢測結果

表3 新集料的級配篩分檢測結果

3 配合比設計

3.1 礦料級配設計

S203省道水泥路面“白改黑”工程的高性能乳化瀝青冷拌聯結層混合料需滿足AC-25型礦料級配范圍。礦料級配設計時應依據路面大中修結構類型、交通量水平、氣候條件、聯結層厚度并結合工程經驗，對粗細集料和水泥進行優化組合，通常設計成骨架密實型級配。通過對該聯結層原材料比例進行計算，得出兩條目標礦料合成級配，材料組成比例及礦料合成級配結果見表4～表5所示。

表4 目標礦料級配的原材料組成比例

表5 目標礦料級配的合成結果

3.2 最佳液體含量

采用高性能乳化瀝青作為冷拌聯結層混合料的膠結料時，混合料中的潤滑劑是裂化前的高性能乳化瀝青和水的混合液。冷拌聯結層混合料配合比設計時，依據工程經驗初擬水泥劑量2.0%，高性能乳化瀝青用量4.0%，試驗過程中保持混合料的高性能乳化瀝青用量不變，變化外加用水量來確定冷拌聯結層混合料的最大干密度和最佳含水量。結合工程經驗，選取4個不同含水量的擊實試驗獲得冷拌聯結層混合料干密度隨含水量變化的曲線，即可得冷拌聯結層混合料的最佳含水量（OWC），如表6所示。圖1中粗色為最大干密度曲線，細色為擬合曲線y=0.054x2+0.551x+0.805。根據曲線可確定最大干密度為2.211g/cm3，對應的最佳含水量5.2%。

根據冷拌聯結層混合料干密度隨含水量變化曲線，可確定合成級配1混合料的最大干密度為2.211g/cm3，對應的混合料最佳含水量5.2%（最佳液體含量為7.6%，拌和時需外加水量3.6%）；結合工程經驗，合成級配2混合料的最大干密度和對應的最佳含水量可采用合成級配1的試驗結果。

表6 合成級配-1擊實試驗結果

圖1 合成級配-1擬合曲線圖

3.3 配合比設計性能驗證

根據工程經驗，確定了合成級配1和合成級配2的最佳高性能乳化瀝青用量為4.0%，進行冷拌聯結層混合料體積指標、馬氏穩定度、水穩定性和劈裂強度等性能驗證，冷拌聯結層混合料在最佳高性能乳化瀝青用量4.0%條件下的性能驗證結果如表7所示。

綜合分析上述試驗結果，合成級配1浸水馬歇爾殘留穩定度達不到技術要求，雖標準馬歇爾穩定度高，但浸水馬歇爾殘留穩定度降幅大。因此，結合已有研究與工程經驗，確定203省道水泥路面“白改黑”工程的冷拌聯結層混合料配合比設計采用合成級配2，其各項路用性能指標均能滿足設計技術要求。

表7 冷拌聯結層混合料性能試驗驗證結果

4 試驗段技術應用及跟蹤觀測

4.1 混合料試拌

在配合比設計基礎上，對拌和樓進行生產配合比調試與混合料試拌，試拌的冷拌聯結層混合料如圖2所示。

圖2 冷拌聯結層混合料試拌結果

4.2 試驗段鋪筑

根據粗、細集料及水泥混合骨料篩分（見表8）和試拌結果，對拌和樓生產配合比進行微調后正式拌料，在S203省道水泥路面“白改黑”樁號K75+992～K76+494路段進行冷拌聯結層試驗段鋪筑，基本達到預期效果，如圖3所示。

圖3 冷拌聯結層混合料鋪筑與壓實效果

表8 拌和樓取混合料的篩分級配

4.3 試驗段檢測

對正式拌料的冷拌聯結層混合料進行各項試驗，同時對鋪筑的試驗段進行灌砂法壓實度檢測，如表9所示。由表可得知，冷拌聯結層混合料各項指標均達到技術要求，現場灌砂法壓實度達到技術要求，獲得了良好的結果。

4.4 跟蹤觀測評價

S203省道水泥路面“白改黑”工程高性能乳化瀝青冷拌聯結層實施后，于S2013年11月正式投入運行。根據每年干線公路路況檢測數據，對其使用效果進行跟蹤評價分析，如表10所示。由表可得知，S203省道水泥路面“白改黑”工程運行效果良好，與相鄰路段常規方案相當。

表9 冷拌聯結層試驗段試驗檢測結果

表10 S203省道水泥路面“白改黑”工程跟蹤分析結果

5 結語

我省S203省道水泥路面“白改黑”改造工程采用冷拌聯結層和熱拌瀝青面層結構方案，通過原材料試驗和混合料性能驗證可知，高性能乳化瀝青冷拌聯結層滿足技術要求，具有高抗車轍與抗反射裂縫性能，減少“白改黑”的結構厚度，從而有效的節約了工程成本，具有較好的應用前景。

[1]李福普.JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規范實施手冊[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]趙懷志.JTG H20-2007，公路技術狀況評定指南[S].北京：人民交通出版社，2004.