就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

陳 元

(廣西交投宏冠工程咨詢(xún)有限公司,廣西 南寧 530022)

0 引言

在國(guó)家當(dāng)前推行“雙碳”發(fā)展目標(biāo)的戰(zhàn)略背景下,公路交通領(lǐng)域也愈發(fā)強(qiáng)調(diào)綠色低碳的發(fā)展思路,許多能夠促進(jìn)資源能源節(jié)約集約利用的新技術(shù)也開(kāi)始得到更多的關(guān)注。就地?zé)嵩偕夹g(shù)作為高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù),不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)原瀝青路面材料的全部再生利用,在節(jié)約能源及環(huán)境保護(hù)等方面也極具優(yōu)勢(shì),更重要的是其施工速度較快,能夠?qū)崿F(xiàn)占道施工對(duì)交通影響的最小化。因此,愈來(lái)愈多的高速公路養(yǎng)護(hù)從業(yè)單位開(kāi)始推進(jìn)這一技術(shù)的普及應(yīng)用[1-2]。

就地?zé)嵩偕夹g(shù)機(jī)械化集約程度較高,主要是將加熱、銑刨、拌和及壓實(shí)等多個(gè)機(jī)組聯(lián)合開(kāi)展施工作業(yè),通過(guò)對(duì)原路面加熱、翻松后獲得銑刨料,再通過(guò)加入一定量的新材料與銑刨料進(jìn)行拌和、加鋪及壓實(shí)[3-4]。目前從業(yè)者主要關(guān)注機(jī)械設(shè)備及再生劑材料研發(fā)等方面,對(duì)施工過(guò)程中涉及的配合比設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量控制等方面則關(guān)注較少。為探究就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的實(shí)施應(yīng)用效果,本文依托廣西某高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程開(kāi)展應(yīng)用總結(jié)分析,為養(yǎng)護(hù)行業(yè)從業(yè)者應(yīng)用該技術(shù)時(shí)提供借鑒思路。

1 工程概況

廣西某雙向四車(chē)道高速公路K1002+000～K1025+300段于2016年通車(chē)運(yùn)營(yíng),全線設(shè)計(jì)行車(chē)速度為100 km/h。隨著區(qū)域經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,該路段的通行車(chē)輛不斷增加,尤其是重車(chē)所占比例增加明顯,較重的通行壓力導(dǎo)致該路段出現(xiàn)較多如車(chē)轍、坑槽等早期病害。從檢測(cè)指標(biāo)來(lái)看,該路段整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度良好,其PSSI指數(shù)達(dá)到90,滿(mǎn)足PSSI>80的就地?zé)嵩偕夹g(shù)適用要求,而該路段最主要問(wèn)題的是RDI指數(shù)不達(dá)標(biāo),路段最大車(chē)轍深度達(dá)到26 mm。就地?zé)嵩偕夹g(shù)作為以修復(fù)車(chē)轍及其他非結(jié)構(gòu)承載力不足引起的表層病害為主的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù),其作用效果與該路段的病害處治需求較為吻合。在充分比選預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案的基礎(chǔ)上,項(xiàng)目方擬采用就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面技術(shù)對(duì)該路段進(jìn)行4 cm的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處治。

2 就地?zé)嵩偕鶶MA-13原材料

2.1 原路面銑刨料

2.1.1 集料級(jí)配

就地?zé)嵩偕鸀r青混合料是以銑刨料為主體進(jìn)行制備的,所以必須充分了解銑刨料的級(jí)配組成及其舊瀝青性能。如圖1所示,銑刨料級(jí)配整體在SMA-13的規(guī)范控制范圍內(nèi),但2.36 mm、4.75 mm及9.5 mm等篩孔的通過(guò)率已接近規(guī)范上限值,這表示原路面銑刨料的級(jí)配在車(chē)輛荷載反復(fù)碾壓及銑刨破碎作用下變細(xì)。

圖1 銑刨料級(jí)配曲線圖

2.1.2 舊瀝青性能

通過(guò)離心分離法測(cè)定原路面銑刨料的油石比為4.1%,對(duì)抽提后的舊瀝青進(jìn)行三大指標(biāo)測(cè)試并與新瀝青指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比(見(jiàn)表1)。舊瀝青在經(jīng)過(guò)多年使用后老化明顯,其針入度及延度出現(xiàn)較大衰減,軟化點(diǎn)則顯著增加,雖然高溫穩(wěn)定性有所增強(qiáng),但低溫抗裂性出現(xiàn)明顯損害,后續(xù)必須利用再生劑對(duì)其進(jìn)行性能恢復(fù)。

表1 新舊瀝青三大指標(biāo)對(duì)比表

2.2 集料及填料

粗集料采用粒徑為4.75～9.5 mm、9.5～13.2 mm兩檔規(guī)格的玄武巖;細(xì)集料采用粒徑為0～4.75 mm規(guī)格石灰?guī)r;填料采用石灰?guī)r礦粉。相關(guān)物理測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 各粒徑集料物理測(cè)試結(jié)果表

2.3 瀝青及再生劑

新瀝青為成品SBS改性瀝青,瀝青及再生劑的性能檢測(cè)指標(biāo)如表3、表4所示。

表3 SBS改性瀝青指標(biāo)表

表4 再生劑性能檢測(cè)結(jié)果表

2.4 纖維

新?lián)嚼w維為絮狀木質(zhì)素纖維(摻量為瀝青混合料質(zhì)量的0.4%),其性能檢測(cè)結(jié)果如表5所示。

表5 木質(zhì)素纖維測(cè)試結(jié)果表

3 就地?zé)嵩偕鶶MA-13配合比設(shè)計(jì)

3.1 礦料級(jí)配設(shè)計(jì)

考慮銑刨料級(jí)配偏細(xì),在進(jìn)行礦料級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)需要摻入適量粗集料來(lái)恢復(fù)級(jí)配。在SMA-13級(jí)配范圍內(nèi),根據(jù)原路面的級(jí)配及原路面車(chē)轍深度的計(jì)算,確定銑刨料與新集料的摻配比例為8∶2,確定的合成級(jí)配如圖2所示。

圖2 合成礦料級(jí)配曲線圖

3.2 再生劑摻量的確定

從前述分析可知原路面銑刨料中舊瀝青性能出現(xiàn)了明顯衰減,舊瀝青需要通過(guò)摻入再生劑對(duì)其進(jìn)行性能恢復(fù)。為確定再生劑最佳摻量,在廠家推薦摻量范圍內(nèi)選擇3個(gè)不同摻量制備再生瀝青進(jìn)行性能試驗(yàn),具體試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6 不同再生瀝青性能指標(biāo)表

如表6所示,再生劑摻量增多會(huì)導(dǎo)致再生瀝青的針入度和延度增加,軟化點(diǎn)則隨之下降。這說(shuō)明舊瀝青因?yàn)樵偕鷦┑募尤牒芎玫匮a(bǔ)充了自身流失的輕質(zhì)組分,瀝青整體從硬稠變軟,其整體流動(dòng)性能得以提升,所以針入度及延度指標(biāo)會(huì)有所提高。但再生劑的輕質(zhì)組分是以低黏度油分為主的,瀝青在摻入后的黏性成分較彈性成分所占比例更高,所以其高溫抗車(chē)轍性能會(huì)有所降低,直接體現(xiàn)在軟化點(diǎn)指標(biāo)的下降。綜合考慮,選擇4%的再生劑摻量作為最佳摻量,該摻量條件下可以使舊瀝青恢復(fù)接近至新瀝青性能水平。

3.3 最佳油石比確定及路用性能驗(yàn)證

在確定合成級(jí)配與再生劑摻量條件下,參考同類(lèi)型施工經(jīng)驗(yàn)設(shè)立3組不同油石比進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn),以確定最佳油石比。各油石比下馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 不同油石比條件下再生瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果表

從表7可看出,各油石比條件下的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果均符合規(guī)范要求,按照預(yù)估目標(biāo)4%的空隙率及施工經(jīng)驗(yàn),選取5.8%為最佳油石比并對(duì)該油石比下的再生瀝青混合料進(jìn)行路用性能試驗(yàn),測(cè)試結(jié)果如表8所示。

表8 就地?zé)嵩偕鶶MA-13性能驗(yàn)證結(jié)果表

如表8所示,該油石比條件下的就地?zé)嵩偕鶶MA-13瀝青混合料路用性能滿(mǎn)足規(guī)范要求,可將其作為下一步路面實(shí)體鋪設(shè)的依據(jù)。

4 就地?zé)嵩偕┕た刂埔c(diǎn)及質(zhì)量檢測(cè)

4.1 就地?zé)嵩偕┕た刂埔c(diǎn)

依據(jù)設(shè)計(jì)的礦料級(jí)配及最佳油石比,項(xiàng)目在K1002+000～K1025+300段開(kāi)展就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面施工,其主要施工工藝流程如圖3所示。

圖3 就地?zé)嵩偕┕すに噲D

通過(guò)對(duì)養(yǎng)護(hù)路段施工進(jìn)行總結(jié),就地?zé)嵩偕闹饕┕た刂泣c(diǎn)總結(jié)如下:

(1)原路面處理除了路面清掃、防護(hù)橋梁伸縮縫及清除路面標(biāo)線等工序外,更重要的是對(duì)原路面的嚴(yán)重病害如深車(chē)轍、深坑槽及裂縫進(jìn)行處理,這將直接影響到成型路面的平整度質(zhì)量。對(duì)車(chē)轍深度超過(guò)就地?zé)嵩偕幚砩疃鹊穆范?要先對(duì)車(chē)轍兩側(cè)隆起部位進(jìn)行銑刨,以確保就地?zé)嵩偕幚砩疃纫恢隆?duì)深坑槽要進(jìn)行單獨(dú)修補(bǔ),修補(bǔ)深度要達(dá)到損傷深度;對(duì)寬度>0.6 cm且深度>4 cm的裂縫,要進(jìn)行開(kāi)槽處理,先用改性乳化瀝青灌滿(mǎn)槽底,待改性乳化瀝青破乳干燥后再用SBS改性瀝青灌滿(mǎn)縫;對(duì)寬度<0.6 cm的裂縫,直接用改性乳化瀝青分2～3次進(jìn)行灌縫處理。

(2)就地?zé)嵩偕鷻C(jī)組對(duì)原路面進(jìn)行加熱時(shí)要嚴(yán)格做好溫度控制,既要對(duì)原路面進(jìn)行充分均勻加熱,也要防止過(guò)度加熱導(dǎo)致其老化。通過(guò)總結(jié)施工經(jīng)驗(yàn),路表面的加熱溫度應(yīng)控制在<200 ℃,底部的溫度應(yīng)保證在>90 ℃,經(jīng)翻松拌勻后的銑刨料綜合溫度應(yīng)保持在140 ℃～160 ℃。

(3)原路面的翻松厚度是影響再生瀝青混合料級(jí)配與成型路面平整度的關(guān)鍵因素,在施工過(guò)程中應(yīng)安排施工人員做好一定頻次的翻松深度檢測(cè),同時(shí)應(yīng)重點(diǎn)觀測(cè)再生混合料溫度、級(jí)配及油石比是否均勻一致。

(4)再生瀝青混合料的溫度偏低,這也是壓實(shí)質(zhì)量難以控制的主要原因,所以在壓實(shí)過(guò)程中應(yīng)控制好熨平板振搗強(qiáng)度以提高混合料的初始?jí)簩?shí)度。瀝青混合料攤鋪后,碾壓機(jī)械要趁瀝青混合料在較高溫度條件下對(duì)其進(jìn)行充分碾壓以保證壓實(shí)度滿(mǎn)足控制要求。接縫處的施工質(zhì)量要著重控制,避免出現(xiàn)新舊路面連接不平順的情況。

4.2 就地?zé)嵩偕┕べ|(zhì)量檢測(cè)

從就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面的外觀來(lái)看,路面整體施工質(zhì)量較好,未出現(xiàn)推移、離析等病害。對(duì)其進(jìn)行性能檢測(cè),結(jié)果如表9所示。

表9 就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面性能檢測(cè)結(jié)果表

從表9現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)及檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看,原路面在經(jīng)過(guò)就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面處治后,其各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均滿(mǎn)足規(guī)范要求,尤其是車(chē)轍病害得到了有效處治,整個(gè)路面恢復(fù)到了良好的路用水平。這說(shuō)明就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面技術(shù)可以作為一種有效的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)來(lái)恢復(fù)路面性能,對(duì)消除路面原有病害并延長(zhǎng)路面使用壽命有促進(jìn)作用。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面在廣西某高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目的實(shí)施,對(duì)其涉及的應(yīng)用條件、原材料、配合比設(shè)計(jì)及施工控制與質(zhì)量檢測(cè)要點(diǎn)等進(jìn)行了全面總結(jié)分析,結(jié)果顯示就地?zé)嵩偕鶶MA-13路面對(duì)舊路面原有車(chē)轍病害能夠進(jìn)行有效處治,路面整體使用性能得到有效恢復(fù),在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用效果良好。但需要強(qiáng)調(diào)的是,就地?zé)嵩偕鷻C(jī)型設(shè)備、原路面材料性能及相關(guān)再生劑性能等因素均會(huì)對(duì)就地?zé)嵩偕嚓P(guān)技術(shù)的實(shí)施效果造成顯著影響,在具體應(yīng)用該技術(shù)時(shí)要結(jié)合養(yǎng)護(hù)工程實(shí)際情況進(jìn)行綜合運(yùn)用才能保障其施工效果。