公路水泥路面加铺超薄改性沥青层路用性能评价

董海洋

（山西交通控股集团有限公司 运城南高速公路分公司，山西 运城 044000）

0 引言

以往对水泥路面的加铺改造，通常选用直接在处理后的水泥路面上加铺沥青面层或预先设置土工织物再加铺基层和面层的方式，直接加铺后的沥青面层极容易出现反射裂缝，而加铺土工织物只能在短期起到延缓反射裂缝的作用[1]。高弹改性沥青应力吸收防水黏结层可以有效吸收水泥路面开裂部位的应力，还可以提高路面防水性能，有效防止反射裂缝。另外，在其上部加铺一定厚度的沥青面层，可以进一步提高路面结构的稳定性，快速恢复路面使用性能，提高行车舒适性和安全性[2]。以某高速公路水泥路面大修养护为研究背景，根据路况调查结果制定超薄沥青加铺层养护方案，并在养护后对路面渗水性能、构造深度和抗滑性能进行检测，作为评价路面改造效果的主要依据。

1 旧水泥路面路况调查与养护方案

1.1 依托项目简介

某高速公路路面结构采用水泥混凝土路面，双向四车道设计，路基宽度24.5 m，设计车速为120 km/h，设计基准期为30年。高速公路经过多年的运营使用后出现了裂缝、露骨、断板等病害，对行车舒适性和安全通畅产生了一定影响。为了恢复路面使用性能，拟在原水泥路面上加铺超薄沥青层进行养护维修。

1.2 旧水泥路面路况调查

旧水泥路面路况调查主要从破损情况、混凝土强度、接缝传荷能力等方面进行，调查结果如下。

1.2.1 水泥路面破损情况调查

采用徒步调查的方式，对施工全线水泥路面的破损情况进行记录，并留影像资料。调查发现，旧水泥路面主要存在板角断裂、局部沉降、裂缝、露骨等病害，部分病害破损程度较严重，需要经过处治后方可进行沥青面层施工。水泥混凝土面板调查总数为62 904块，其中出现板角断裂和严重开裂的板块为1 321块，主要集中在行车道位置，占比为2.1%；局部沉降面板为107块，数量较少；露骨板块为1 529块，占比为2.4%.桥头部位和行车道水泥路面面板病害较多，路肩部位病害较少。部分接缝出现嵌缝料脱落、张开等问题，修复不及时会使地表水渗入造成路面病害进一步恶化。

1.2.2 混凝土强度测试

旧水泥路面混凝土强度可采用无损弯沉试验和钻芯取样的方式进行测试，该项目采用钻芯取样对路面混凝土强度进行检测[3]。检测结果表明路面混凝土强度均满足《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG D40—2011）中不低于5 MPa的要求。贝克曼梁弯沉试验检测结果表明，路面结构承载力较好。

1.2.3 接缝传荷能力

为了避免或降低反射裂缝的影响，对旧水泥路面接缝传荷能力进行检测评定。选取400块水泥路面面板作为试验对象，对接缝传荷能力进行检测评定，其中248块评定等级为“优良”，占比为62%；95块评定等级为“中”，占比为23.75%；62块评定等级为“次”，占比为15.5%；剩余5块评定等级为“差”，占比为1.25%.虽然60%以上板块评定等级为“优良”，但仍有部分面板传荷能力评定等级较低，分析原因是由于接缝破损和板块脱空造成的，需要进行维修加固。

1.3 养护维修方案

根据旧水泥路面路况调查结果，设计采用超薄沥青加铺层进行养护维修。首先根据路况调查结果，对旧水泥路面病害进行处治：维修裂缝、板块脱空等病害，重新灌封填缝料等。为防止产生反射裂缝，采用高弹改性沥青应力吸收防水黏结层进行处治，其中高弹改性沥青由SBS改性沥青和增溶剂按照一定比例混合得到。路面结构采用2.5 cm厚高弹改性沥青应力吸收防水黏结层+4.5 cm厚AC-13C沥青混合料面层，总厚度为7 cm。

2 超薄沥青加铺层配合比设计

2.1 高弹改性沥青

2.1.1 SBS改性沥青

为提高路面使用性能，该项目超薄沥青加铺层黏结料选用SBS改性沥青，其主要技术指标检测结果如表1所示。

表1 SBS改性沥青主要技术指标检测结果

2.1.2 增容剂

该项目所选增容剂型号为Z1，高弹改性沥青掺量为0.8%，主要技术指标如表2。

表2 增容剂相关参数

2.2 集料

该项目超薄沥青加铺层集料选用花岗岩，以保证面层的强度和耐磨性。填料选择石粉和水泥，其中石粉掺量为2.0%，水泥选用PO 32.5普通硅酸盐水泥，掺量为1.0%.粗集料和细集料主要技术指标检测结果如表3所示，各指标均满足《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）要求。

表3 粗细集料主要技术指标检测结果

2.3 沥青混合料配合比设计

该项目沥青加铺层采用AC-13C改性沥青混凝土，矿料级配如表4所示。通过马歇尔试验确定最佳油石比为5.2%.

表4 沥青加铺层上面层AC-13C矿料合成级配

3 沥青加铺层施工质量评价

3.1 路面渗水性能

为了检验路面渗水性能，选取有代表性路段在超薄沥青加铺层完工后开展渗水试验，采用渗水试验仪检测路面渗水性能[4]，本文选取K13+200—K14+400作为试验段，每200 m检测一处，检测结果如表5所示。

表5 超薄沥青加铺层渗水系数检测结果 mL/min

路面渗水性能检测结果如表5所示，各测点渗水系数平均值最大值为79 mL/min，满足《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2017）中规定的路面渗水系数不高于200 mL/min的要求，得出路面渗水性能满足要求。

3.2 构造深度

沥青加铺层构造深度采用铺砂法进行检测，每200 m检测一个断面[5]，各检测断面构造深度检测结果如表6所示。

表6 超薄沥青加铺层构造深度检测结果 mm

分析表6所示构造深度检测结果，各测点路面构造深度平均值最小值为0.79 mm，满足《公路沥青路面养护技术规范》（JTG 5142—2019）中路面构造深度不低于0.6 mm的要求，说明路面构造深度满足要求。

3.3 抗滑性能

沥青加铺层路面抗滑性能检测指标主要为摆值，试验中采用摆式仪检测摆值，并进行温度修正，每公里检测5个点，测量时路面温度为38℃，试验结果如表7所示。

表7 超薄沥青加铺层抗滑值检测结果 BPN

分析表7所示路面抗滑值检测结果，路面各测点摆值FBT平均值最小值为58 BPN，温度修正后FB20最小值为64 BPN，满足《公路沥青路面养护技术规范》（JTG 5142—2019）中路面摆值不小于45 BPN的要求，说明路面抗滑性能满足要求。

4 结语

结合某高速公路水泥路面养护实践，通过路况调查确定原路面仅局部破损严重、混凝土强度合格、部分接缝传荷能力不足，根据调查结果制定超薄沥青加铺层养护方案，养护后进行质量检测，分析试验数据得出以下结论：

a）各测点路面渗水系数平均值最大值为79 mL/min，满足《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2017）中不高于200 mL/min的要求，说明路面渗水性能满足要求。

b）各测点构造深度平均值最小值为0.79 mm，满足《公路沥青路面养护技术规范》（JTG 5142—2019）中不低于0.6 mm的要求，说明路面构造深度满足要求。

c）各测点摆值平均值修正后FB20最小值为64 BPN，满足《公路沥青路面养护技术规范》（JTG 5142—2019）中不小于45 BPN的要求，说明路面抗滑性能满足要求。