遼寧省高速公路瀝青路面技術方案使用效果評價

劉 楠，劉婧一，黃碩磊，任俊達

(1.遼寧省交通科學研究院有限責任公司 沈陽市 110015； 2.高速公路養護技術交通運輸行業重點實驗室 沈陽市 110015)

截止2018年底，遼寧省高速公路通車里程已達到4331km。科研人員經過近30年的不斷探索、鞏固和提高，積累了一定的建設和管理經驗，在路面結構設計、新材料、新技術、新工藝的應用等方面形成了一套自己的理論和方法，針對多種路面病害現象，從道路材料和路面結構組合方法上進行了大量研究[1]，包括高模量技術、柔性基層、泡沫瀝青冷再生技術等，為應對路面病害問題提供了多種解決方案。通過對應用上述技術鋪筑的試驗路進行長期觀測，從實際數據出發，分析其技術特點，比較分析幾種技術手段對應不同病害類型的有效性，為從經濟和技術角度應用該技術提供依據[2]。

1 高模量技術

遼寧省在2006年開始推廣使用高模量瀝青混凝土技術，先后在撫南高速公路(2006年)、沈彰高速公路(2007年)，本遼高速公路(2008年)、沈山高速公路(2009年)、丹海高速公路(2011年)、沈彰高速公路(2012年)應用，取得了顯著的抗車轍效果。高模量瀝青混凝土技術是通過使用高模量低標號瀝青或者加入聚合物改性劑來提高瀝青混凝土的模量，從而大幅提高混合料高溫抗車轍能力。

高模量瀝青混合料與基質瀝青、SBS改性瀝青混合料的抗車轍性能、抗疲勞性能、抗低溫性能對比如表1～表3所示。

表1 混合料車轍試驗匯總

由表1可以看出，高模量瀝青混合料擁有良好的高溫抗車轍能力，尤其是外加劑類高模量瀝青混合料表現最為出色，60℃車轍動穩定度基本是SBS改性瀝青的2倍以上。

表2 高模量混凝土抗疲勞能力對比

由表2可知，總體上高模量瀝青混凝土的初始勁度高于SBS改性瀝青混凝土，相同應變水平下，SBS改性瀝青混凝土抗疲勞性能最好。但在實際路面結構中，由于高模量混凝土本身模量較高，荷載向下面層擴散的角度增大，其自身承受的應變水平沒有SBS改性瀝青混凝土大，因此通過適當的結構組合及厚度設計，采用高模量瀝青混凝土的路面結構也可以實現與SBS改性瀝青路面結構相當的疲勞壽命。

表3 高模量瀝青混凝土低溫性能對比

表3為采用低溫小梁彎曲試驗來評價高模量瀝青混凝土抗低溫開裂能力對比。可知高模量瀝青混合料低溫性能明顯低于SBS改性瀝青混合料。因此，單純從低溫性能角度看，高模量瀝青混凝土不適合應用在高速公路的上面層。

2014年對遼寧省所有應用高模量瀝青混凝土技術的高速公路進行了路況調查，發現結構形式相同，僅在中面層使用高模量瀝青混凝土代替SBS改性瀝青混凝土的路段與SBS改性瀝青混凝土路段相比，裂縫率基本相當，即高模量瀝青混凝土對于結構的低溫抗開裂性能影響較小，但是路面車轍情況確有顯著不同。使用高模量瀝青混凝土技術的路段車轍深度明顯小于SBS改性瀝青路段，如圖1所示。由圖可知，應用高模量技術后，路表車轍均處于可接受水平，不會觸發因車轍導致的路面中修。

圖1 高模量工程應用車轍深度對比圖

2 柔性基層技術

所謂柔性基層就是采用熱拌或冷拌瀝青混合料、瀝青碎石或不加任何結合料的粒料類等材料鋪筑的基層，能夠減少半剛性基層瀝青路面的反射裂縫，豐富瀝青路面結構，提高路面服務質量，降低路面全壽命周期成本[3]。遼寧省于2002年開始開展柔性基層瀝青路面的材料和結構研究。2003年在沈陽外環高速公路鋪筑了1.2km試驗路；2005年在丹莊高速公路鋪筑了3km級配碎石柔性基層試驗路。2011年在丹通高速公路鋪筑了ATB-25聯結層的柔性基層路段。柔性基層瀝青路面橫向裂縫調查結果見表4～表6。

表4 沈陽繞城高速公路柔性基層試驗路橫向裂縫觀測結果

由表4～表6可知，ATB-25作為聯結層的柔性基層結構可以明顯減少瀝青路面橫向裂縫的產生，且增長趨勢明顯比普通三層面層的半剛性基層瀝青路面慢；觀測期內，柔性基層能夠有效減少半剛性基層路面的反射裂縫。

3 泡沫瀝青冷再生技術

泡沫瀝青又叫膨脹瀝青，是將一定的常溫水注入熱瀝青，使其發生膨脹，形成大量的瀝青泡沫，經過很短的時間，瀝青泡沫破裂。當泡沫瀝青與集料接觸時，瀝青泡沫間化為數以萬計的“小顆粒”，散布于細集料的表面，形成黏有大量瀝青的細料填縫料，經過拌和壓實，這些細料能填充于粗料之間的空隙，并形成類似砂漿的作用，使混合料達到穩定[4]。

2014年，在沈本高速公路k190+300～k193+300修筑了泡沫瀝青冷再生基層試驗段。作為長期性能觀測段，2016年泡沫瀝青冷再生段的路面狀況調查結果如表7所示。由表可知，在上下面層厚度和材料相同條件下，泡沫瀝青混合料作為上基層的路面對應的橫向裂縫較多，而傳統的遼寧省高速公路典型半剛性基層瀝青路面結構則表現出了相對較好的抵抗橫向裂縫和縱向開裂的能力。因此，對于泡沫瀝青冷再生技術應進一步加強研究，明確其適用性和質量保證方法。

表5 丹莊高速公路柔性基層試驗路裂縫觀測結果

表6 丹通高速公路柔性基層路段橫向裂縫觀測結果

表7 沈本高速公路泡沫瀝青冷再生路段觀測結果

4 結語

(1)就抗車轍性能而言，高模量瀝青混凝土技術在不顯著增加橫向裂縫數量的前提下，可有效提高高溫重載路段的抗車轍能力，是治理車轍問題的有效技術方案之一。

(2)柔性基層技術體現了較好的橫向裂縫抑制能力。

(3)泡沫瀝青冷再生技術在高速公路的實際應用效果仍離預想狀態存在差距，應進一步對遼寧省該項技術的應用效果進行更為廣泛的調查，特別是補充其在普通公路應用效果數據，同時加強其適用性和質量保證措施研究。