灌入式復合路面應用的技術要求和工程應用分析

文∕姚利

1 前言

灌入式復合路面是通過在大孔隙瀝青混合料中灌入水泥基特殊漿劑填充瀝青混凝土中的空隙而形成的復合路面，其利用骨料的嵌擠作用和水泥膠漿凝結后的抗壓強度共同為路面提供支撐力，以此顯著提升路面的抗壓性能和抗變形能力，且高溫穩定性能、低溫抗裂性能、抗疲勞性能和抗滑耐磨性能均優于傳統瀝青混凝土[1]。由于其突出的抗變形性能，灌入式復合路面逐漸在城市道路的交叉口、公交站臺、重載車輛較多的路面建設中得到應用，而且應用效果較好。基于灌入式復合路面的技術特點和本路段常規養護手段效果不理想的現狀，提出灌入式復合路面結構（如表1）進行路面養護，以提高瀝青路面耐久性[2]。

表1 灌入式復合路面結構

2 灌入式復合路面的技術要求

2.1 原材料

按照規定頻率和《灌入式復合路面施工指導意見》的相關要求對瀝青路面的瀝青、集料、礦粉、水泥、特細砂等原材料的各項性能進行了全面檢測，并通過對原材料的全面檢測，有效防止不合格產品的使用，確保了公路的建設質量。

2.2 基體瀝青混合料的設計要求

在灌入式復合路面結構中，以大孔隙瀝青混合料為基體，其應具有骨架結構和大孔隙的特點；同時，利用骨架的嵌擠作用支撐整個路面結構，并預留足夠的孔隙灌入水泥基特殊漿劑。為保證基體瀝青混合料的孔隙和骨架結構，必須做好基體瀝青混合料的級配范圍設計和確定，并按照施工指導意見要求確定的級配上限和下限基礎上，成型馬歇爾試件，實測瀝青混合料的空隙率，并進行馬歇爾試驗，驗證基體瀝青混合料的基本性能要求。

與傳統密級配瀝青混合料不同，大孔隙瀝青混合料需要采用良好粘結性能的瀝青和抗壓破碎能力較強的集料制備，同時其性能要求也應按照大孔隙瀝青混合料的相關性能指標要求進行測試和評定；另外，參考國內外OGFC 體積指標要求，應對空隙率、穩定度、析漏和飛散試驗等關鍵指標進行測試分析[3]。

大孔隙瀝青混合料的填充料少，集料表面黏附的瀝青也較少。若瀝青用量過多，則會導致瀝青流淌；而瀝青用量過小，也容易導致集料的黏結性能差，因此必須采取合適的設計方法控制瀝青用量。大孔隙瀝青混合料屬于骨架-空隙結構，不宜采用馬歇爾試驗法確定瀝青用量；而其與開級配抗滑表層（OGFC）的技術特點較為接近，因此我們考慮參考OGFC 的設計方法進行基體瀝青混合料的級配和瀝青用量設計。在配合比設計時，主要采用空隙率、析漏、飛散損失率等3 個指標為主要設計指標，在瀝青混合料滿足空隙率、瀝青不流淌的基礎上，測試馬歇爾穩定度、浸水馬歇爾穩定度、動穩定度等指標，進而確定基體瀝青混合料的最佳瀝青用量。

2.3 灌入材料設計要求

大孔隙瀝青混凝土自身抗車轍性能有限，而且大孔隙結構的存在會導致其耐老化性能和抗水損害性能較差。通過向孔隙中注入水泥基材料，不僅可以填充瀝青混凝土的孔隙，而且能夠加強其抗壓性能和抗變形特性；若直接灌入水泥凈漿材料，則會因水泥凈漿的收縮大而導致瀝青混凝土與水泥凝固體分離，進而造成水分下滲，并在孔隙水壓力的作用下，引發路面結構的破損。相比水泥凈漿，水泥砂漿采用水泥和砂拌和而成，其收縮較小、粘結力較大，更適合作為灌注材料。為保證灌入式復合路面的技術性能要求，水泥砂漿必須將瀝青混合料的孔隙完全填充，因此水泥砂漿除要具有足夠的抗壓強度、抗折強度和粘結力外，還應具有良好的流動性、收縮性[4]。

結合灌入式復合路面的技術特點和工程應用需要，選擇符合建筑工程標準的42.5 級水泥和特細砂。為保證拌制的水泥砂漿流動性能滿足工程施工要求，必須對水泥砂漿的流動度進行測試，參考當前國內外流動度測定方法，采用流動度儀進行測定。另外，滲透性也是確保水泥砂漿填充瀝青混凝土孔隙的基本要求，在工程施工中除利用水泥砂漿自身流動性灌入瀝青混凝土孔隙外，還要應用工程機械配合碾壓，在外壓作用下充滿瀝青混凝土孔隙；此外，還應對水泥砂漿的抗壓強度、抗折強度等常規指標進行測試和驗證。

考慮以上原則，參照《灌入式復合路面施工指導意見》，對灌入式復合路面灌注的水泥砂漿技術指標提出要求，具體要求見表2。

表2 抗車轍型灌入式復合路面用水泥砂漿技術指標要求

2.4 抗車轍型灌入式復合混合料性能驗證要求

將水泥砂漿材料灌入大孔隙瀝青混凝土后，應采取必要的養護措施，減少水泥砂漿的早期開裂；水泥砂漿經過一段時間的養生后，會最終形成偏剛性的復合路面。為保證灌入式復合路面結構的使用性能，必須對其整體結構的路用性能指標進行測試和驗證。

水泥砂漿在骨架-空隙結構的大孔隙瀝青混合料中起到填充和強度增強的作用，不僅可以提升大孔隙瀝青混合料的耐久性，而且還能減少水分的浸入。若水泥砂漿不能完全充滿大孔隙瀝青混凝土的孔隙，就會帶來嚴重后果，導致水分沿著水泥砂漿與瀝青混合料的間隙滲入，最終引起混凝土結構的松散。因此，灌入式復合路面耐久性的前提是保證灌注材料充滿大孔隙瀝青混凝土的孔隙，灌入填充的程度（即灌漿飽滿度）是工程施工的重要指標。在進行灌入式復合混合料的配合比設計時，應通過體積指標對灌漿飽和度進行計算，并采用試驗測試手段驗證灌入式復合路面混合料的灌漿飽滿度。作為主要用于抵抗車轍的復合式路面，還應對復合結構的高溫穩定性、低溫抗裂性和水穩定進行測試和驗證，從而保證灌入式復合路面的路用性能要求。

在對國內外相關研究資料和室內大量試驗測試數據分析的基礎上，結合工程應用實際情況，提出了灌入式復合路面的技術指標要求，具體要求見表3。

表3 灌入式復合路面技術指標要求

3 灌入式復合路面的應用

3.1 路面壓實度檢測

采用隨機取樣的方法對鋪設完成的K56+000～K56+500 左幅灌入式復合路面進行鉆取芯樣，取芯的現場空隙率測試結果見表4，各芯樣的孔隙率符合技術要求。

表4 基體路面芯樣厚度及空隙率（體積法）

3.2 灌入后復合路面現場芯樣厚度及芯樣情況

對灌入式復合路面的水泥砂漿進行3 天的養生，養生期間每天進行一次灑水，對樁號為K56+000～K56+500 左幅路段現場鉆取芯樣，厚度結果及芯樣情況見表5。

表5 灌入后芯樣位置及高度匯總

K56+000～K56+007 左幅處底部未能灌入飽滿，其主要是采用小型振動壓路機進行振動灌漿，效果不佳，建議對該處進行處理；其余段落灌入飽滿度均大于90%要求。

4 結語

由于基體瀝青在抗車轍型半硬層中起到骨架支撐作用，基體瀝青混合料不僅具有良好的骨架，還需具有一定的瀝青膜厚度，以保證半硬層的性能。因此在基體瀝青混合料設計中，級配范圍的確定以及油石比的確定和性能驗證是設計的關鍵；除此之外，在施工過程中還應采用合適的壓實機械，以滿足灌入飽滿度的技術要求。