摘要：根据官西线旧路的抽芯强度检测和现状交通量调查和预测，分析旧路病害的成因，并通过计算提出路面维修结构设计，对比研究岩沥青改性沥青新材料和泡沫沥青冷再生新技术在旧路维修方面的应用。
　　关键词：旧路维修；岩沥青；泡沫沥青；应用
　　Abstract: according to the regulation of the old road of core-pulling strength testing and current situation traffic survey and the forecast and analysis of the old road disease causes, and put forward by calculating the pavement maintenance structure design, contrast research rock asphalt modified asphalt new materials and new technology bubble asphalt cold regeneration in the old road maintenance in the application.
　　Keywords: old road maintenance; Rock asphalt; Foam asphalt; application
　　
　　中图分类号：TU535文献标识码：A 文章编号：
　　1 概述
　　南海区官西线（丹横路）路面维修工程，位于佛山市南海区丹灶镇，所处的南海区官西线属于县道X512线，全长约50Km，是南海区公路网中的重要交通要道，是连系西樵与官窑的重要通道。本工程范围为X512线的K35+755~K37+100及K39+047～K40+939段，全长3.165公里。
　　本工程道路为双向四车道的二级公路，设计速度60公里/小时，设计年限12年，40cm厚瀝青混凝土路面结构自上而下依次为：5cm厚细粒式沥青混凝土面层；15cm厚水泥稳定碎石基层；20cm厚水泥稳定碎石底基层。
　　2 旧路现状及试验分析
　　由于官西线道路运营已有近十年，路段有明显的坑洞、下沉和纵横裂纹，路面结构出现较严重破坏，严重影响道路的正常使用，对行车安全造成一定的影响。通过现场调查、抽芯试验、弯沉检测及交通量分析及预测，针对现状路面破坏情况，充分了解旧路路面结构的使用性能。
　　2.1 抽芯检测
　　针对现状路面情况，为充分了解现状路面的结构性能，对现状路面进行抽芯试验，共抽取8处，取其中两个较完整的基层芯样进行了抗压强度试验，得出试验强度值分别为18.0MPa和21.1MPa，强度代表值为19.6MPa。
　　2.2 弯沉检测
　　为充分了解旧路路面结构的承载力并为结构设计取得回弹模量基本数据，采用5.4米贝克曼梁测定回弹弯沉试验。左幅共测122点，平均弯沉值53.95（0.01mm），代表弯沉值91.10（0.01mm）；右幅共测122点，平均弯沉值44.55（0.01mm），代表弯沉值76.93（0.01mm）。
　　2.3 交通量分析及预测
　　根据现场对交通量的观察与调查，计算得到年平均日交通量为19979pcu/d，年增长率约为6%。到2022年，预测年平均日交通量为31925pcu/d。按照现场调查得到的年平均日交通量计算得出12年的年平均日交通量。
　　2.4 病害分析
　　根据现状路面破坏情况，通过现场抽芯试验及车流量分析，造成路面破坏比较严重的原因为原有旧路路面结构较为单薄，水泥稳定碎石基层经过一定的运营时间出现较多裂缝（从抽取芯样的情况可得知基层破坏情况严重），导致有较多的裂缝反射到路面面层，致使沥青面层出现较多的纵向裂缝和网状裂缝，导致沥青路面破坏严重见图1、图2。
　　
　　图 1 旧路纵横裂缝、坑洞图 2 抽芯芯样破坏严重
　　3 路面结构层计算
　　2011年一个车道上日平均当量轴次为4995次/每日，设计年限内一个车道的累计当量轴次为1.34×107 ，属于中等交通。根据设计年限累计当量标准轴数，依据设计弯沉与设计年限累计当量标准轴数的关系进行路面设计弯沉计算。路面计算弯沉值为：25.5（0.01mm）。 根据弯沉检测，计算原路面当量回弹模量值，左幅为150.5Mpa，右幅为180.2Mpa，采用较小值为计算参数。采用沥青冷再生技术时，原路面底基层顶面当量回弹模量值约为200 Mpa左右。
　　表 1 路面结构设计基本参数
　　
　　
　　（1）劈裂强度及容许拉应力计算见表2：
　　表 2 劈裂强度及容许拉应力
　　
　　
　　（2）改建路面补强厚度计算：
　　公路等级:二级加铺路面的层数:2路面设计层层位:2设计层最小厚度:15 (cm)
　　按设计弯沉值计算设计层厚度 :
　　LD= 25.5 (0.01mm)：H( 2 )= 25 cm，LS= 27 (0.01mm)；H( 2 )= 30 cm，LS= 23 (0.01mm)
　　按容许拉应力验算设计层厚度 :
　　H( 2 )= 26.9 cm(第 1 层和第 2 层底面拉应力验算满足要求)
　　通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: 水泥稳定碎石27 cm
　　3.2 方案二计算：
　　（1） 劈裂强度及容许拉应力计算见表3：
　　表 3 劈裂强度及容许拉应力
　　
　　
　　（2）改建路面补强厚度计算
　　加铺路面的层数:3路面设计层层位:1 设计层最小厚度:5 (cm)
　　按设计弯沉值计算设计层厚度 :
　　LD= 25.5 (0.01mm)：H( 1 )= 5 cm ，LS= 19.7 (0.01mm)
　　由于设计层厚度 H( 1 )=Hmin时 LS<=LD,故弯沉计算已满足要求 .
　　按容许拉应力验算设计层厚度 :
　　H( 1 )= 5 cm(第 1 层和第 2 层底面拉应力验算均满足要求)
　　通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: 细粒式沥青混凝土5 cm
　　4 路面结构设计
　　4.1 方案一：岩沥青改性沥青混凝土上面层
　　上面层：5cm细粒式岩沥青改性沥青混凝土（AC-13C）
　　上基层：15cm5.5%水泥稳定级配碎石
　　下基层：15cm4.0%水泥稳定级配碎石
　　4.2 方案二：泡沫沥青冷再生混合料下基层
　　面层：5cm细粒式改性沥青混凝土（AC-13C）
　　上基层：15cm5%水泥稳定碎石
　　下基层：20cm泡沫沥青冷再生混合料
　　4.3 设计方案对比（见表4）
　　表 4 方案优缺点对比表
　　序号 优点 缺点
　　方案一 岩沥青具有良好的抗滑、耐磨和抗车辙、抗裂及防水性能，耐高温，抗车辙，抗水损坏能力强。施工条件较易得到满足，施工进度较快。在旧路基层上加铺基层形成连续基层，有利于路面基层结构稳定。 全线路面标高提升较大，对路面附属设施影响较大。
　　方案二 泡沫沥青增加材料的剪切强度和水稳定性，混合料较水泥处治粒料更有柔性、耐疲劳，节约能源，仅需加热沥青，集料不需加热和烘干，存放时间较长，施工受季节和气候影响小。 结构层基层为泡沫沥青，施工工艺技术要求较高，施工质量不易保证。工程造价较高。
　　
　　5 新材料新技术性能及应用
　　5.1 岩沥青
　　5.1.1 岩沥青材料性能
　　岩沥青是一种天然沥青，它是古代石油渗透到岩层间，经过长期的海底沉淀、承受压力和地质变化而形成沥青岩，挖掘后经破碎而形成微细颗粒状粉末，呈浅褐色，其中沥青含量约为20％，其余均为石灰岩类矿物质。岩沥青具有高温抗车辙、抗水毁剥离、低温抗裂、抗老化四大特点。
　　高温稳定性：采用油石比4.6%，掺入矿料总质量1%的岩沥青混合料的动稳定度达到4265次/mm，既能满足规范大于2800次/mm的要求，又明显优于基质沥青混合料的动稳定度1671次/mm。
　　水稳定性：采用油石比4.6%，掺入矿料总质量1%的岩沥青混合料马歇尔试验的各项指标都达到规范的要求。其中，浸水马歇尔残留稳定度91%高于规范要求的大于85%的要求；冻融劈裂残留强度比87.3%高于规范要求的大于80%的要求。
　　低温抗裂性：采用油石比4.6%，掺入矿料总质量1%的岩沥青混合料-10℃小梁弯曲破坏应变3026.37με大于基质沥青混合料2305.39με，符合规范中不小于2500µε的要求。
　　5.1.2 施工工艺
　　岩沥青改性沥青混合料的拌和、施工温度、摊铺和碾压工艺和SBS改性沥青混合料的要求基本一致，仅在拌和楼增加一个矿粉料仓，拌和过程中干拌比普通沥青混合料延长5-10s，以确保岩沥青与热矿料的充分拌和。应按照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40--2004）要求进行，要控制好各个施工工序的施工温度。
　　对于岩沥青改性沥青混合料，它们的压实应在摊铺后紧接着进行，不得等混合料冷却后碾压。正常施工时，初压温度不应低于150℃，在150~160℃之间。气温较低时，其碾压温度还应比上述控制温度高10~15℃，而且初压和复压工序应紧密衔接进行。终压温度不小于90℃。碾压完毕后封闭交通，待路面温度降至50℃以下方可通车。岩沥青改性沥青混合料生产温度控制见表5。
　　表 5 岩沥青改性沥青混合料生产温度控制表
　　项 目 温度 备注
　　矿料加热温度 185~195℃ —
　　沥青加热温度 155~165℃ —
　　拌和好的沥青混合料拌和温度 160~175℃ 超过190℃废弃
　　混合料运输到现场温度 ≥160℃ —
　　5.2 泡沫沥青
　　5.2.1 泡沫沥青性能
　　泡沫沥青又叫膨胀沥青，是将一定的水注入热沥青使其体积发生膨胀，形成大量的沥青泡沫，经过很短的时间沥青泡沫破裂。当泡沫沥青与集料接触时，沥青泡沫瞬间化为数以百万计的“小颗粒”，散布于细粒料（特别是粒径小于0.075mm）的表面，形成粘有大量沥青的细料填缝料，经过拌和压实，这些细料能填充于湿冷的粗料之间的空隙并形成类似砂浆的作用，使混合料达到稳定。
　　泡沫沥青增加材料的剪切强度和水稳定性，混合料较水泥处治粒料更有柔性、耐疲劳；泡沫沥青处治应用广泛；节约能源，仅需加热沥青，集料不需加热和烘干；存放时间相当长（一般可放1～3个月）；施工受季节和气候影响小。泡沫沥青冷再生混合料设计技术要求见表6。
　　表 6 泡沫沥青冷再生混合料设计技术要求
　　試验项目 技术要求
　　15℃劈裂试验 劈裂强度（MPa） 不小于 0.4（基层、底基层）
　　 干湿劈裂强度比（%）不小于 75
　　马歇尔稳定度试验（40℃） 马歇尔稳定度 （kN）不小于 5.0（基层、底基层）
　　 浸水马歇尔残留稳定度 不小于 75
　　冻融劈裂强度比TSR（%）不小于 70
　　5.2.2 施工工艺
　　按照计算好的用量，把水泥均匀撒布在需要再生的路面上。路面的铣刨、破碎、拌和、摊铺、整平、初压都由再生机械完成，随后，钢轮震动压路机和胶轮压路机对再生路面进行必要的压实，使其达到规定的压实度。施工简易工艺流程如下：
　　（1）首先根据再生设计，在旧路面上用平地机摊撒所需要的新骨料（如需要）和水泥。
　　（2）用铁管将乳化沥青（或泡沫沥青）罐车和水罐车与再生机连接成一体。
　　（3）根据再生设计，设定再生机的进水、进乳化沥青（或泡沫沥青）用量。
　　（4）再生机对路面进行再生。
　　（5）首先采用18T的压路机进行实质性的碾压，采用高幅低频，碾压大概2～3遍，使用平地机进行整平。然后采用光轮压路机以低幅高频模式，由光轮压路机进行3～4遍的碾压。最后则是胶轮压路机，调整路面的平整度，挤压沥青混合料。大概4～6遍，可以喷洒适量的水。
　　（6）养生。时间一般为3～4天，最好依据压实度检测结果。
　　6 结语
　　岩沥青和泡沫沥青在世界一些国家和地区（特别是发达国家）应用已非常广泛，我国部分地区已开始进行试验路摊铺。目前我国正处于经济增长方式转型阶段，大力支持低能耗低消耗环保节能的新材料新工艺，随着我国城市化进程的加快和道路里程的增加，需要旧路维修养护的任务也会越来越重，岩沥青和泡沫沥青等新材料新工艺会在道路维修养护方面大范围推广应用。
　　参考文献：
　　[1]同济大学. 布墩天然岩沥青改性沥青路面应用技术规程（DBJ/CT085-2010）［S］.上海：上海市建筑建材业市场管理总站，2010.
　　 [2]长沙理工大学.泡沫沥青冷再生技术研究报告［R］.
　　
　　
　　Talk About Rock Bitumen and Foamed Asphalt in Road Repair Application
　　DONG Xiao-bo
　　(Guangdong transit municipal engineering design Co., Ltd .,Foshan 528000,China)
　　Abstract:According to the GuanXi line of the old road pumping core strength test and the current traffic volume survey and prediction of the old road, analysis of disease cause, and by calculating the present pavement repair structure design, comparative study of rock asphalt modified asphalt material and foamed asphalt cold regeneration technology in the old road repair applications.
　　Key words: the old road repair ; rock bitumen ; foamed asphalt ; application
　　
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。