辽宁省高速公路沥青路面技术方案使用效果评价

刘 楠，刘婧一，黄硕磊，任俊达

(1.辽宁省交通科学研究院有限责任公司 沈阳市 110015； 2.高速公路养护技术交通运输行业重点实验室 沈阳市 110015)

截止2018年底，辽宁省高速公路通车里程已达到4331km。科研人员经过近30年的不断探索、巩固和提高，积累了一定的建设和管理经验，在路面结构设计、新材料、新技术、新工艺的应用等方面形成了一套自己的理论和方法，针对多种路面病害现象，从道路材料和路面结构组合方法上进行了大量研究[1]，包括高模量技术、柔性基层、泡沫沥青冷再生技术等，为应对路面病害问题提供了多种解决方案。通过对应用上述技术铺筑的试验路进行长期观测，从实际数据出发，分析其技术特点，比较分析几种技术手段对应不同病害类型的有效性，为从经济和技术角度应用该技术提供依据[2]。

1 高模量技术

辽宁省在2006年开始推广使用高模量沥青混凝土技术，先后在抚南高速公路(2006年)、沈彰高速公路(2007年)，本辽高速公路(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)应用，取得了显著的抗车辙效果。高模量沥青混凝土技术是通过使用高模量低标号沥青或者加入聚合物改性剂来提高沥青混凝土的模量，从而大幅提高混合料高温抗车辙能力。

高模量沥青混合料与基质沥青、SBS改性沥青混合料的抗车辙性能、抗疲劳性能、抗低温性能对比如表1～表3所示。

表1 混合料车辙试验汇总

由表1可以看出，高模量沥青混合料拥有良好的高温抗车辙能力，尤其是外加剂类高模量沥青混合料表现最为出色，60℃车辙动稳定度基本是SBS改性沥青的2倍以上。

表2 高模量混凝土抗疲劳能力对比

由表2可知，总体上高模量沥青混凝土的初始劲度高于SBS改性沥青混凝土，相同应变水平下，SBS改性沥青混凝土抗疲劳性能最好。但在实际路面结构中，由于高模量混凝土本身模量较高，荷载向下面层扩散的角度增大，其自身承受的应变水平没有SBS改性沥青混凝土大，因此通过适当的结构组合及厚度设计，采用高模量沥青混凝土的路面结构也可以实现与SBS改性沥青路面结构相当的疲劳寿命。

表3 高模量沥青混凝土低温性能对比

表3为采用低温小梁弯曲试验来评价高模量沥青混凝土抗低温开裂能力对比。可知高模量沥青混合料低温性能明显低于SBS改性沥青混合料。因此，单纯从低温性能角度看，高模量沥青混凝土不适合应用在高速公路的上面层。

2014年对辽宁省所有应用高模量沥青混凝土技术的高速公路进行了路况调查，发现结构形式相同，仅在中面层使用高模量沥青混凝土代替SBS改性沥青混凝土的路段与SBS改性沥青混凝土路段相比，裂缝率基本相当，即高模量沥青混凝土对于结构的低温抗开裂性能影响较小，但是路面车辙情况确有显著不同。使用高模量沥青混凝土技术的路段车辙深度明显小于SBS改性沥青路段，如图1所示。由图可知，应用高模量技术后，路表车辙均处于可接受水平，不会触发因车辙导致的路面中修。

图1 高模量工程应用车辙深度对比图

2 柔性基层技术

所谓柔性基层就是采用热拌或冷拌沥青混合料、沥青碎石或不加任何结合料的粒料类等材料铺筑的基层，能够减少半刚性基层沥青路面的反射裂缝，丰富沥青路面结构，提高路面服务质量，降低路面全寿命周期成本[3]。辽宁省于2002年开始开展柔性基层沥青路面的材料和结构研究。2003年在沈阳外环高速公路铺筑了1.2km试验路；2005年在丹庄高速公路铺筑了3km级配碎石柔性基层试验路。2011年在丹通高速公路铺筑了ATB-25联结层的柔性基层路段。柔性基层沥青路面横向裂缝调查结果见表4～表6。

表4 沈阳绕城高速公路柔性基层试验路横向裂缝观测结果

由表4～表6可知，ATB-25作为联结层的柔性基层结构可以明显减少沥青路面横向裂缝的产生，且增长趋势明显比普通三层面层的半刚性基层沥青路面慢；观测期内，柔性基层能够有效减少半刚性基层路面的反射裂缝。

3 泡沫沥青冷再生技术

泡沫沥青又叫膨胀沥青，是将一定的常温水注入热沥青，使其发生膨胀，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，沥青泡沫间化为数以万计的“小颗粒”，散布于细集料的表面，形成黏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[4]。

2014年，在沈本高速公路k190+300～k193+300修筑了泡沫沥青冷再生基层试验段。作为长期性能观测段，2016年泡沫沥青冷再生段的路面状况调查结果如表7所示。由表可知，在上下面层厚度和材料相同条件下，泡沫沥青混合料作为上基层的路面对应的横向裂缝较多，而传统的辽宁省高速公路典型半刚性基层沥青路面结构则表现出了相对较好的抵抗横向裂缝和纵向开裂的能力。因此，对于泡沫沥青冷再生技术应进一步加强研究，明确其适用性和质量保证方法。

表5 丹庄高速公路柔性基层试验路裂缝观测结果

表6 丹通高速公路柔性基层路段横向裂缝观测结果

表7 沈本高速公路泡沫沥青冷再生路段观测结果

4 结语

(1)就抗车辙性能而言，高模量沥青混凝土技术在不显著增加横向裂缝数量的前提下，可有效提高高温重载路段的抗车辙能力，是治理车辙问题的有效技术方案之一。

(2)柔性基层技术体现了较好的横向裂缝抑制能力。

(3)泡沫沥青冷再生技术在高速公路的实际应用效果仍离预想状态存在差距，应进一步对辽宁省该项技术的应用效果进行更为广泛的调查，特别是补充其在普通公路应用效果数据，同时加强其适用性和质量保证措施研究。