路面狀況調(diào)查
某高速公路由于交通量大，重車超載嚴(yán)重，雖然未達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限，但是路面破損嚴(yán)重，不得不進(jìn)行維修。在維修之前，首先對路面的病害狀況做了詳細(xì)調(diào)査，路面存在的病害主要是坑槽、車轍、唧漿、橫縱縫、網(wǎng)裂和沉陷等路面破壞形式。此外，由于此段道路存在兩個(gè)爬坡段，每個(gè)爬坡段都產(chǎn)生嚴(yán)重車轍，且路面挖方段水損害較嚴(yán)重。
在路況調(diào)査的基礎(chǔ)上，進(jìn)行路面取芯。取出的芯樣主要有呈現(xiàn)以下幾種狀態(tài)：
水穩(wěn)基層較完好，能取出較完整芯樣，瀝青面層與基層之間無有效地層間連接，瀝青面層間粘結(jié)較好。取芯位置的裂縫貫穿基層和面層；基層破碎，無法取出完整芯樣，面層與基層間無有效連接。車轍處面層厚度較��；基層破碎，無法取出完整芯樣，面層與基層間無有效連接。車撤處面層厚度較��；取芯地點(diǎn)無明顯病害，但是取芯時(shí)發(fā)現(xiàn)基層泥沙含量高，瀝青層明顯進(jìn)行過罩面處理，罩面以下的瀝青面層已經(jīng)劈碎，基層已經(jīng)破碎，并有脫空現(xiàn)象；病害較嚴(yán)重，且無法鉆出完整芯樣，基層材料破碎；(6)在車轍路段鉆取芯樣，芯樣發(fā)生破碎，面層進(jìn)行罩面處理，罩面以下部分已經(jīng)破碎，基層無法取出，已經(jīng)松散。
維修方案
根據(jù)路面狀況調(diào)査和芯樣鉆取結(jié)果，決定采用冷再生路面結(jié)構(gòu)維修方案。本方案主要適用于基層破損較嚴(yán)重，無法滿足使用要求，且交通量較大、車載較重的路段。在具有環(huán)保、充分利用舊路面銑刨料和總成本較低等特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，且具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、抗車轍性能好等優(yōu)點(diǎn)。
泡沫瀝青的定義及特點(diǎn)
泡沫瀝青作為道路材料現(xiàn)場冷再生的一種再生劑和穩(wěn)定劑，在瀝青路面維修中得到廣泛應(yīng)用。其主要優(yōu)勢表現(xiàn)在：能夠節(jié)約大量的瀝青、砂石等原材料，節(jié)省工程投資，同時(shí)有利于處理廢料、保護(hù)環(huán)境，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)、環(huán)境效益，因此越來越受到人們的重視。
泡沫瀝青又叫膨脹瀝青，是將一定的水注人熱瀝青使其體積發(fā)生膨脹，形成大量的瀝青泡沫，經(jīng)過很短的時(shí)間瀝青泡沫破裂。這一過程只是瀝青的物理變化，沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)泡沫瀝青與集料接觸時(shí)瀝青泡沫瞬間化為數(shù)以百萬計(jì)的小顆粒，散布于細(xì)粒料特別是粒徑小于0.075mm的表面，形成粘有大量瀝青的細(xì)料填縫料，經(jīng)過拌和壓實(shí)，這些細(xì)料能填充于濕冷的粗料之間的空隙并形成類似砂漿的作用，使混合料達(dá)到穩(wěn)定。
泡沫瀝青與其它穩(wěn)定劑相比，優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：
增加材料的剪切強(qiáng)度和水穩(wěn)定性，這類混合料較水泥處治粒料更有柔性、耐疲勞；泡沫瀝青處治應(yīng)用廣泛；節(jié)約能源，僅需加熱瀝青，集料不需加熱和烘干；存放時(shí)間長(一般可放1-3個(gè)月)；施工受季節(jié)和氣候影響小。
試驗(yàn)研究
發(fā)泡瀝青的選擇
發(fā)泡瀝青選用70號A級道路石油瀝青，普通石油瀝青技術(shù)指標(biāo)如所示，用于發(fā)泡的普通石油瀝青基本技術(shù)指標(biāo)滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。
目前通常用膨脹率和半衰期兩個(gè)指標(biāo)評價(jià)發(fā)泡瀝青的發(fā)泡效果。膨脹率越大，拌和時(shí)發(fā)泡瀝青與集料越能充分接觸，拌制的混合料質(zhì)量越好；半衰期越長，泡沫越不容易衰減，與集料有更長的試件接觸及拌和，越能提高拌和后混合料的質(zhì)量，而且瀝青類型不同，發(fā)泡用水量通常也不同。根據(jù)上述因素綜合考慮，確定瀝青發(fā)泡用水量為3.0%，佳發(fā)泡溫度165-170℃，測試發(fā)泡瀝青的膨脹率為12左右，半衰期為10s左右，滿足瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范的要求。
現(xiàn)場銑刨料預(yù)處理
將原路面銑刨材料在室內(nèi)篩分為(0-5)、(5-10)、(10-20)三檔。
與抽提前銑刨料級配相比，抽提后集料級配料流行的觀點(diǎn)是，將回收料顆粒作為“黑色顆�！被蚣蟻韺Υ�。這種觀點(diǎn)在現(xiàn)行的冷再生設(shè)計(jì)中被廣泛采用，而且在道路鋪筑早期運(yùn)營中回收料也確實(shí)發(fā)揮了集料的作用。
原材料集料試驗(yàn)結(jié)果來看，粗、細(xì)集料的表觀密度及吸水率滿足路面施工規(guī)范要求；水穩(wěn)基層料粗集料壓碎值較大，結(jié)果為24.52，水穩(wěn)基層料及面層料壓碎值均滿足路面施工規(guī)范要求。
泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定基層混合料擊實(shí)試驗(yàn)
眾多研究表明，冷再生混合料存在一個(gè)佳含水量，在此含水量和一定的擊實(shí)功下，混合料達(dá)到佳的壓實(shí)效果，因此進(jìn)行泡沫瀝青冷再生穩(wěn)定基層混合料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)。
在實(shí)驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)時(shí)，首先固定一個(gè)瀝青用量，變化不同含水量，進(jìn)行重型擊實(shí)試驗(yàn)，通過不同含水量下干密度的變化，得出大干密度下的含水量作為擊實(shí)試驗(yàn)確定的佳含水量和大干密度；在上述試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，再根據(jù)混合料的狀態(tài)結(jié)合擊實(shí)試驗(yàn)得到的佳含水量綜合確定，得出終的佳含水量。
泡沫瀝青冷再生混合料配合比設(shè)計(jì)
首先進(jìn)行級配確定，根據(jù)篩分結(jié)果，確定設(shè)計(jì)級配。
設(shè)計(jì)采用馬歇爾設(shè)計(jì)法及旋轉(zhuǎn)壓實(shí)設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)。馬歇爾設(shè)計(jì)法：試件成型方法為雙面擊實(shí)75次，然后帶模養(yǎng)生，其中養(yǎng)生方法為：60℃鼓風(fēng)烘箱養(yǎng)生48h，室溫下放置12h以上，然后脫模；旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型法：試件成型后脫模，常溫放置12h后置于60t鼓風(fēng)供箱養(yǎng)生48h，然后室溫下放置12h以上。
試件評價(jià)指標(biāo)采用凍融劈裂、干濕劈裂等強(qiáng)度指標(biāo)及空隙率等體積指標(biāo)，結(jié)合現(xiàn)場施工經(jīng)濟(jì)性方面的考慮，綜合進(jìn)行評定，通過不同瀝青用量及不同級配下，上述各指標(biāo)的變化，確定終級配及終瀝青用量。
混合料終設(shè)計(jì)結(jié)果為：佳用水量為5.0%，外加新料為(10%-20%)石灰?guī)r，水泥用量為1.5%，泡沫瀝青用量為3.0%，外加新料摻加量為14%，礦粉摻加量為4%。
工程實(shí)際應(yīng)用
現(xiàn)場與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果的差別及調(diào)整
根據(jù)維修方案和設(shè)計(jì)要求，在其高速公路維修中采用了16cm的泡沫瀝青再生混合料層。由于浙青銑刨料的變異性較大，會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)與室內(nèi)試驗(yàn)有差別。在含水率方面，根據(jù)現(xiàn)場與室內(nèi)佳含水率試驗(yàn)結(jié)果的比較，泡沫瀝青冷再生混合料的試驗(yàn)結(jié)果平均值為5.3%，比室內(nèi)佳含水率大0.1%。同一種混合料不同時(shí)間取樣橫向?qū)Ρ葋砜矗菽闱嗖煌瑫r(shí)間含水率與佳含水率偏差大值為0.2%。此外，原材料級配也是關(guān)系拌和后再生料質(zhì)量的一個(gè)非常重要的因素，通過篩分結(jié)果得出現(xiàn)場各檔原材料級配存在一定的波動(dòng)，特別是隨著銑刨料粒徑的增大，級配上下變異增大，舊瀝青路面不同路段的維修狀況、原施工情況不同以及現(xiàn)場銑刨時(shí)銑刨機(jī)參數(shù)設(shè)置不同，導(dǎo)致上述原材料篩分結(jié)果的變異。
試驗(yàn)路段性能檢測
壓實(shí)度檢測
現(xiàn)場取芯，烘干后測試件毛體積相對密度，并利用抽真空法得到理論大相對密度，計(jì)算試件壓實(shí)度及空隙率。
泡沫瀝青冷再生試件現(xiàn)場芯樣空隙率平均值為8.4%，對于冷再生混合料，我國現(xiàn)行規(guī)范提出的現(xiàn)場壓實(shí)空隙率應(yīng)低于10%，從上表試驗(yàn)結(jié)果可以看出，泡沫瀝青冷再生試件現(xiàn)場壓實(shí)達(dá)到了較高的壓實(shí)度。通�，F(xiàn)場壓實(shí)試件的密實(shí)程度與試件的各項(xiàng)路用使用性能呈正相關(guān)關(guān)系，壓實(shí)程度越高，試件的強(qiáng)度、水穩(wěn)定性能及抗疲勞性能均較高，從現(xiàn)場壓實(shí)程度來推測混合料的各項(xiàng)路用性能均較好。
干濕劈裂強(qiáng)度檢測
對現(xiàn)場芯樣實(shí)驗(yàn)室切割后進(jìn)行干濕劈裂試驗(yàn)。
試件劈裂強(qiáng)度平均值為0.87MPa，均滿足設(shè)計(jì)大于0.5MPa的設(shè)計(jì)要求。
結(jié)論
從試驗(yàn)結(jié)果及性能驗(yàn)證來看，各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足要求。泡沫瀝青冷再生混合料的性能技術(shù)指標(biāo)是滿足使用要求的，可以用于高等級公路的柔性基層使用。
