公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用分析

0 引言

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展，高速公路里程逐年遞增，既有高速公路瀝青路面如裂縫、變形、磨光等病害問(wèn)題也隨之增加。在此背景下，人們公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)越來(lái)越引起重視，許多研究人員針對(duì)公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施及應(yīng)用效果評(píng)價(jià)進(jìn)行了研究。

牛艷和高軍利[依托公路加寬預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程項(xiàng)目，采用泡沫輕質(zhì)土技術(shù)對(duì)拓寬公路進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，并對(duì)施工效果進(jìn)行了驗(yàn)證。李海蓮等[基于云模型改進(jìn)證據(jù)理論，建立了瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。石澤雄[3]以某國(guó)道實(shí)驗(yàn)路段為例，將滲固磨耗層技術(shù)應(yīng)用于高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中，并檢測(cè)了養(yǎng)護(hù)后公路的滲水系數(shù)、摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度系數(shù)，驗(yàn)證了該技術(shù)的有效性。李夢(mèng)林等[4采用鋼渣和玄武巖兩種集料類(lèi)型制備了兩種級(jí)配類(lèi)型的薄層罩面，并開(kāi)展了一系列試驗(yàn)，探究了不同集料種類(lèi)、不同級(jí)配類(lèi)型對(duì)薄層罩面水穩(wěn)定性、抗滑性能、層間剪切性能和抗彎拉性能的影響規(guī)律。李海蓮等[5]基于瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)指標(biāo)及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，建立了基于判斷性指標(biāo)、綜合性指標(biāo)和控制性指標(biāo)的三級(jí)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)判斷標(biāo)準(zhǔn)，并開(kāi)展了實(shí)例分析驗(yàn)證。王靖等[6]依托G7511部分路段開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，研究了采用CAP再生瀝青抗滑封層技術(shù)進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后道路的抗滑性能和抗車(chē)轍性能。

本文以某高速公路項(xiàng)目為例，對(duì)公路病害類(lèi)型進(jìn)行了調(diào)查，在此技術(shù)上，采用改進(jìn)瀝青罩面技術(shù)對(duì)瀝青路面進(jìn)行了預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，并開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的路用性能進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。

1工程概況

本文依托某高速公路項(xiàng)目，該公路采用了半剛性基層路面結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)形式如表1所示。目前，該高速公路已運(yùn)營(yíng)10年，路面整體狀況出現(xiàn)一定下降趨勢(shì)，出現(xiàn)不同程度的病害，影響公路行車(chē)安全。

表1路面結(jié)構(gòu)形式

2病害調(diào)查類(lèi)型

針對(duì)該高速公路項(xiàng)目，對(duì)路面病害進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)查，并采取了一些養(yǎng)護(hù)措施。但由于受到雨季以及凍融期等原因的影響，仍存在一定的路面損壞，主要包含裂縫類(lèi)、變形類(lèi)、表面損害和其他損害5種類(lèi)型。

2.1 裂縫類(lèi)

裂縫類(lèi)主要包含橫向裂縫和縱向裂縫2種損壞形式。根據(jù)產(chǎn)生原因進(jìn)行劃分，橫向裂縫可分為半剛性基層反射裂縫和溫度裂縫，縱向裂縫可分為沉降裂縫和荷載裂縫。受到交通荷載的作用，路面易發(fā)生縱向開(kāi)裂，同時(shí)伴有其他不良反應(yīng)。除此之外，在反復(fù)荷載作用下，路面易出現(xiàn)疲勞破壞，出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象。

2.2 變形類(lèi)

變形類(lèi)主要包含路面沉陷和車(chē)轍2種損壞形式。其中，當(dāng)路面壓實(shí)不足或出現(xiàn)裂縫不及時(shí)修補(bǔ)，在外部荷載的作用下，易發(fā)生路面沉陷。車(chē)轍是路面受到交通荷載反復(fù)作用下變形累計(jì)的現(xiàn)象，其受高溫和重載影響較大。

2.3 表面損壞

表面損壞主要包含路面磨光和坑槽2種類(lèi)型。磨光是指路面集料在多次行車(chē)作用下路面出現(xiàn)非常光滑的現(xiàn)象，出現(xiàn)磨光現(xiàn)象后路面摩擦系數(shù)降低，從而出現(xiàn)交通安全隱患。其主要是由于骨料耐磨性差、硬度小導(dǎo)致的?？硬壑饕霈F(xiàn)在面層，是指路面瀝青混合料被行車(chē)或雨水帶離后的坑洞。其主要是由于路面松散或裂縫處理不當(dāng)所導(dǎo)致的。

2.4路面泛油

路面泛油是指面層受熱后游離狀態(tài)的瀝青發(fā)生膨脹，填滿(mǎn)空氣后從而溢出的現(xiàn)象。泛油現(xiàn)象主要是由于瀝青含量過(guò)高或孔隙率太低，同時(shí)受高溫影響較為嚴(yán)重，此外，泛油現(xiàn)象不可逆。

3瀝青薄層罩面改進(jìn)方案

根據(jù)路面病害類(lèi)型，采用瀝青薄層罩面的方式進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，瀝青薄層罩面主要通過(guò)集料填料、瀝青膠結(jié)料和層間黏結(jié)劑構(gòu)成，在傳統(tǒng)瀝青薄層罩面技術(shù)的基礎(chǔ)上，本工程對(duì)該技術(shù)進(jìn)行一定的改進(jìn)，從而提升路用性能。

3.1集料選取

集料主要為玄武巖，細(xì)集料采用粒徑 0～3mm 的機(jī)制砂，粗集料選擇粒徑 3～5mm 碎石和 5～10mm 碎石。

3.2瀝青膠結(jié)料選取

瀝青膠結(jié)料方面，本工程采用了一種改性超黏韌瀝青，表2給出了與市面上SBS改性瀝青和高黏瀝青基礎(chǔ)性能試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比情況。從表1中可以看出，改性超黏韌瀝青基礎(chǔ)性能試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)較佳，高溫性能優(yōu)于SBS改性瀝青，延度優(yōu)于高黏瀝青和SBS改性瀝青，且軟化點(diǎn)差為 1.3^°C ，小于規(guī)范規(guī)定的 2.5^°C 限值。彈性恢復(fù)方面，改性超黏韌瀝青在3種材料里面表現(xiàn)最好，因此將改性超黏韌瀝青作為瀝青膠結(jié)料的性能最佳。

表23種材料基礎(chǔ)性能試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

3.3層間黏結(jié)劑選取

層間黏結(jié)劑方面，本工程采用了超黏乳化瀝青作為層間黏結(jié)劑，并與市面上傳統(tǒng)的層間黏結(jié)劑材料進(jìn)行對(duì)比。3種層間黏結(jié)劑抗拔試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。從表3中可以看出，相比之下，超黏乳化瀝青的抗拔強(qiáng)度高于改性乳化瀝青和特殊黏層油，將超黏乳化瀝青作為層間黏結(jié)劑其黏結(jié)效果最好。

表33種層間黏結(jié)劑抗拔強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比單位：kPa

4路用性能現(xiàn)場(chǎng)分析

在采用改進(jìn)瀝青薄層罩面對(duì)路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)之前，需對(duì)原有路面進(jìn)行一定的預(yù)處理，包括路面清掃和標(biāo)志、標(biāo)線(xiàn)清除。為確保養(yǎng)護(hù)層與原有路面之間的平滑過(guò)渡，避免這兩出現(xiàn)較大的不均勻沉降，應(yīng)在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)路段和未養(yǎng)護(hù)路段之間設(shè)置過(guò)渡段，并對(duì)過(guò)渡段進(jìn)行銑刨。

4.1 路面擺值

圖1給出了各行車(chē)道原路面與養(yǎng)護(hù)后路面的路面擺值對(duì)比情況。從圖1可以看出，采用改進(jìn)瀝青薄層罩面養(yǎng)護(hù)后的路面擺值明顯大于原有路面。在開(kāi)展預(yù)防性養(yǎng)護(hù)之前，原有路面的平均路面擺值僅為52.22BPN，與規(guī)范要求的最低擺值50BPN較為接近，若不采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，該公路難以在后續(xù)的使用過(guò)程中滿(mǎn)足抗滑需求。采用改進(jìn)瀝青薄層罩面養(yǎng)護(hù)后，5條車(chē)道路面擺值均出現(xiàn)明顯的增加，最小擺值為60.7BPN，平均擺值為70.22BPN，較養(yǎng)護(hù)前增加了 33.6% ，增強(qiáng)效果較為明顯。

上述結(jié)果表明，采用改進(jìn)瀝青薄層罩面對(duì)公路進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后，由于罩面采用了半開(kāi)級(jí)配，使得車(chē)輛與路面間的摩擦力增大，從而顯著提高了路面的抗滑性能。

圖1原路面與養(yǎng)護(hù)后路面的路面擺值對(duì)比

4.2平整度

路面平整度是反映行車(chē)舒適性的關(guān)鍵指標(biāo)，圖2給出了各行車(chē)道原路面與養(yǎng)護(hù)后路面的平整度對(duì)比情況。

圖2原路面與養(yǎng)護(hù)后路面的平整度對(duì)比

從圖2可以看出，未開(kāi)展預(yù)防性養(yǎng)護(hù)前，由于施工過(guò)程中壓實(shí)不足或重載車(chē)輛較為頻繁碾壓等原因，路面平均平整度僅為 0.68mm ，整體平整度較低。采用改進(jìn)瀝青薄層罩面對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)后，路面平整度出現(xiàn)了較為明顯的改善，平均平整度達(dá)到了 1.93mm ，提升幅度接近2倍。

分析認(rèn)為，養(yǎng)護(hù)后瀝青薄層罩面提供了一層具有彈性和較強(qiáng)黏結(jié)力的保護(hù)層，能夠?qū)β访姹砻姘枷莺图?xì)微裂縫進(jìn)行有效填補(bǔ)，并改善了路面結(jié)構(gòu)均勻性和密實(shí)度，使得路面抗變形性能提高，從而提高了路面平整度。

4.3滲水系數(shù)

在原有路面結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)較為緊實(shí)，基本不具備滲水能力，其滲水系數(shù)幾乎為0。圖3給出了養(yǎng)護(hù)后路面各測(cè)點(diǎn)滲水系數(shù)的測(cè)試結(jié)果。從圖3可以看出，采用改進(jìn)瀝青薄層罩面對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)后3個(gè)測(cè)點(diǎn)路面平均滲水系數(shù)約為681mL/min，滲水系數(shù)達(dá)到了830mL/min，最小滲水系數(shù)為 552mL /min，從而使路面具備了一定的滲水性能。

圖3養(yǎng)護(hù)后路面各測(cè)點(diǎn)滲水系數(shù)測(cè)試結(jié)果

良好的滲水性能可以有效提高路面抗滑能力，同時(shí)雨天能夠更為快捷的排出雨水，降低了車(chē)輛打滑風(fēng)險(xiǎn)，提高行車(chē)安全性能。因此采取改進(jìn)瀝青薄層罩面對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，能夠較好的提升路面排水性能。

綜上所述，采用改進(jìn)瀝青薄層罩面對(duì)路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后，路面擺值、平整度和排水性能均出現(xiàn)了明顯的提高，從多個(gè)方面改善了公路瀝青路面的性能，降低了路面病害出現(xiàn)的概率，提升了道路行車(chē)安全性。

5結(jié)論

本文依托某高速公路工程項(xiàng)目，對(duì)傳統(tǒng)的瀝青薄層罩面進(jìn)行改進(jìn)，并開(kāi)展了一系列室內(nèi)試驗(yàn)，評(píng)價(jià)了改進(jìn)后瀝青薄層罩面的性能。得出主要結(jié)論如下：

1）改性超黏韌瀝青基礎(chǔ)性能試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)較佳，高溫性能優(yōu)于SBS改性瀝青，延度優(yōu)于高黏瀝青和SBS改性瀝青，且軟化點(diǎn)差為 1.3^°C ，小于規(guī)范規(guī)定的 2.5^°C 限值。彈性恢復(fù)方面，改性超黏韌瀝青在3種材料里面表現(xiàn)最好。

2）采用改進(jìn)瀝青薄層罩面養(yǎng)護(hù)后，5條車(chē)道路面擺值均出現(xiàn)了明顯的增加，最小擺值為60.7BPN，平均擺值為70.22BPN，較養(yǎng)護(hù)前增加了 33.6% ，增強(qiáng)效果較為明顯。3）養(yǎng)護(hù)后瀝青薄層罩面提供了一層具有彈性和較強(qiáng)黏結(jié)力的保護(hù)層，使得路面抗變形性能得到提高，從而提高路面平整度，平均平整度達(dá)到了 1.93mm ，較養(yǎng)護(hù)前提升幅度接近2倍。4）采用改進(jìn)瀝青薄層罩面對(duì)路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后，路面擺值、平整度和排水性能均出現(xiàn)了明顯的提高，整體路用性能良好。

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