摘要：高速公路瀝青加鋪層改造舊水泥混凝土路面具有工期短、對交通影響小、投資少、行車舒適等優(yōu)點，已成為國內(nèi)外的一種簡單有效的修復(fù)措施。本文結(jié)合高速公路的路況特點，探討了瀝青加鋪層混合材料類型的選擇。為以后水泥混凝土路面的維修和改建方案的設(shè)計、決策提供一些有益的經(jīng)驗和借鑒。
　　關(guān)鍵詞：高速公路；水泥混凝土路面；瀝青加鋪層；設(shè)計
　　
　　水泥混凝土路面具有強度高、耐久性好、使用壽命長、施工簡單、取材方便、造價低廉等優(yōu)點。因此，早期修建的高速公路路面結(jié)構(gòu)大多采用水泥混凝土路面。大部分路面已經(jīng)接近或超過了其設(shè)計年限，大多出現(xiàn)不同程度的損壞，對舊水泥混凝土路面進(jìn)行維修或改建已是必然。舊水泥混凝土路面的加鋪改建工程中，瀝青加鋪層所起的主要作用在于改善路面的表面使用性能，它對降低舊水泥路面板的荷載應(yīng)力很有限，舊路面仍起關(guān)鍵的承載作用。本文將對瀝青加鋪層混合材料類型的選擇進(jìn)行探討。
　　針對高速公路的公路氣候及交通特點，重點解決瀝青罩面層的高溫穩(wěn)定性與水穩(wěn)定性問題。
　　1、上面層
　　目前，上面層主要采用最大公稱尺寸為16mm、13mm的混合料，為了保證路面的均勻性和便于施工控制，趨向于采用最大公稱尺寸為13mm的瀝青混合料�；旌狭霞壟漕愋椭饕�有AC、SMA、AR-AC等。
　　《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2006）中提出了AC-13C型瀝青混合料，它是AK-13A瀝青混合料的改進(jìn)型。將AK型瀝青混合料空隙率由4%~10%降低為3%~5%，將馬歇爾試驗擊實次數(shù)從50次提高到75次，現(xiàn)場空隙率要求小于7%；將原空隙率較大的抗滑面層AK型向密實型調(diào)整，連續(xù)級配AC型向S型調(diào)整，使各地的級配多數(shù)向粗集料為主的骨架密實型級配靠近，這些改變使AK型級配的滲水性大大減小。大量實體工程實踐證明，經(jīng)過對體積指標(biāo)的調(diào)整，AK-13A瀝青混凝土表面層可以達(dá)到粗糙、致密、均勻的效果，調(diào)整后的級配更名為AC-13C。在上面層選擇中，可以將AC-13C型瀝青混合料作為考慮方案。但AC型混合料面層抗滑性能較差，行車安全性能差，尤其是在多雨的珠江三角洲地區(qū)建議慎用。
　　SMA（StoneMasticAsphalt）即瀝青瑪蹄脂碎石混合料，它是按照內(nèi)摩擦角最大的原則，以間斷級配的粗集料形成相互嵌擠的礦料骨架;然后按照空隙率較小的原則，以瀝青瑪蹄脂填充骨架的空隙，形成一種骨架密實結(jié)構(gòu)的瀝青混合料。
　　SMA的級配組成特點：三多一少，即粗集料用量多：70~80%；瀝青用量多：6%；礦粉用量多：8%；細(xì)集料用量少：15~20%。
　　SMA瀝青混合料的特點：
　　嵌擠的骨架——高溫穩(wěn)定性好,抗車轍能力強；
　　粗集料用量多——路表粗糙抗滑、行車安全；
　　空隙率較小——抗水害、耐老化；
　　瀝青用量多——抗裂性好，耐久性好。
　　SMA比常規(guī)的路面結(jié)構(gòu)造價高20%左右，但SMA設(shè)計、施工技術(shù)已經(jīng)成熟，使用SMA路面能夠減少養(yǎng)護(hù)維修費用，延長使用壽命，從全壽命周期成本考慮，對于多雨氣候、超重交通高速公路，SMA路面無疑是非常好的選擇。
　　橡膠瀝青作為一種性能優(yōu)秀的改性瀝青，在國外被廣泛用于水泥路罩面和應(yīng)力吸收層，美國已有1萬多公里的工程應(yīng)用，取得了理想的使用效果。國內(nèi)近年來也開始重視橡膠瀝青的研究，在水泥路加鋪工程中迅速得到了認(rèn)可和應(yīng)用。橡膠瀝青混合料（AR-AC）具有以下性能特點：①優(yōu)秀的彈性和變形能力，尤其適用于對抗疲勞性能要求較高的工程環(huán)境。②針入度減小，軟化點提高，粘度增大。瀝青的高溫穩(wěn)定性提高，對高溫下車轍、推擠現(xiàn)象有明顯改善。③增強粘附性，石料表面粘附的橡膠瀝青膜厚度增加，可提高瀝青路面抗水損害性能，延長公路壽命。④減少和消除廢輪胎堆放導(dǎo)致的公害，同時又得到合理的二次資源利用，獲得資源和環(huán)境的雙重效果。國外研究表明，橡膠瀝青的以上特點決定了橡膠瀝青混合料具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗水損害能力，其抗老化性能和抗疲勞性能更優(yōu)于其它改性瀝青混合料，用橡膠瀝青混合料鋪筑的高速公路有平穩(wěn)、舒適、噪音低等優(yōu)點，能明顯改善路面的質(zhì)量并延長其使用壽命。
　　研究和工程成果表明，橡膠瀝青混合料可以有效減少水泥路面改造項目中反射裂縫的產(chǎn)生，是一種性能優(yōu)良水泥路面加鋪層材料。
　　綜上所述，可結(jié)合高速公路的特點，綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等因素，選擇上面層瀝青混合料的類型為改性瀝青SMA-13混合料，在有條件的情況下可選擇斷級配橡膠瀝青AR-AC13混合料。從層厚與粒徑相匹配的原則出發(fā)，上面層厚度應(yīng)為4cm。
　　2、中、下面層
　　隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和重載及超載交通日益嚴(yán)重，車轍問題逐漸成為瀝青路面主要病害類型，特別是在爬坡路段，重車、超載車多的路段，在持續(xù)高溫的作用下，沿行車道上輪跡帶的路面出現(xiàn)嚴(yán)重的縱向車轍、或推擁變形。據(jù)調(diào)查瀝青混合料的推移、變形主要是產(chǎn)生在中、下面層，少數(shù)在上面層。車轍產(chǎn)生的原因一是運輸車輛嚴(yán)重超重，夏季氣溫持續(xù)高溫，這是外因；二是瀝青混合料設(shè)計或施工不當(dāng)，瀝青混合料的級配中細(xì)料偏多，空隙率偏小，有的瀝青用量偏大，瀝青稠度偏低等。因而對瀝青中、下面層混合料尤為重要。
　　中面層采用SBS改性瀝青能有效提高中面層抗車轍能力，是非常可行的技術(shù)措施。
　　近年來，瀝青混合料由密實懸浮級配轉(zhuǎn)向骨架密實型粗級配，大大提高了瀝青混合料的嵌鎖能力，提高了瀝青混合料的內(nèi)摩擦角。中、下面層宜選擇骨架密實型級配，以提高其熱穩(wěn)性和水穩(wěn)性。AC型瀝青混合料吸收了Superpave的設(shè)計思想，改進(jìn)了傳統(tǒng)AC型混合料的級配，使之靠近“S”型，工程應(yīng)用及試驗研究表明其施工均勻性、密水性好，又能改善中下面層抗車轍能力�！豆�路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2006）中吸收了各省份級配研究的成果，對AC型瀝青混合料級配范圍進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。
　　Superpave混合料采用旋轉(zhuǎn)壓實設(shè)計方法進(jìn)行瀝青混合料的設(shè)計。經(jīng)過大量的室內(nèi)試驗對比分析和實體工程驗證，Superpave路面骨架嵌擠高溫穩(wěn)定性優(yōu)于傳統(tǒng)的AC型結(jié)構(gòu)，同時Superpave路面均勻密實，有效減少了路面的級配離析，確保了路面密水性能，能有效防止瀝青路面的水損害問題。Superpave技術(shù)目前在我國已得到了廣泛的應(yīng)用，至2006年，我國Superpave通車總歷程已超過5000公里，大量工程實踐證明Superpave具有優(yōu)良的路用性能。因此，Superpave路面是重載交通、多雨潮濕地區(qū)路面瀝青混合料類型的最佳選擇。
　　Superpave路面最大的特點能有效提高瀝青路面的抗車轍性能，且不增加工程造價。與傳統(tǒng)AC類混合料相比，Superpave只需要施工監(jiān)理單位配備旋轉(zhuǎn)壓實儀（約30萬元/臺），不需要額外配備其他施工設(shè)備，目前我國已擁有旋轉(zhuǎn)壓實儀80余臺，其中施工單位擁有量占到約1/4，Superpave技術(shù)推廣已不存在設(shè)備障礙。此外，Superpave的施工工藝沒有特殊要求，除配合比設(shè)計與AC類混合料不同外，其他工序與AC類混合料相同，所以不特別要求施工單位具有Superpave的施工經(jīng)驗。以滬寧高速公路擴建工程為例，在11家施工單位中，約有6家是首次接觸Superpave技術(shù)，從滬寧高速公路擴建工程的建設(shè)情況來看，這些沒有任何Superpave施工經(jīng)驗的單位一樣能優(yōu)質(zhì)地完成施工任務(wù)。
　　建議瀝青中面層采用改性瀝青AC-20，厚度為8cm混合料級配可參照Superpave-20的級配范圍進(jìn)行合理優(yōu)化。
　　下面層或調(diào)坡段基層可采用普通瀝青密級配瀝青穩(wěn)定碎石（ATB）。密級配瀝青穩(wěn)定碎石（ATB）混合料最大粒徑通常為26.5~31.5mm，設(shè)計空隙率3%~6%。該類混合料適用于重交通荷載，粗集料嵌鎖成骨架，細(xì)集料填充空隙而構(gòu)成骨架密實型或骨架空隙型結(jié)構(gòu)，以抵抗車輛荷載作用下的永久變形。密級配瀝青穩(wěn)定碎石在充分壓實后，對提高路面的疲勞壽命，減少永久變形，減少水敏感性，提高強度和穩(wěn)定性有利。對比同厚度的瀝青混合料，ATB造價較低。
　　從層厚與最大公稱粒徑相匹配的原則出發(fā)，AC-20型混合料壓實厚度范圍為6cm～10cm；ATB-25型混合料壓實厚度范圍為8cm～12cm；施工時應(yīng)根據(jù)路面加鋪厚度選擇合適的施工厚度。
　　參考文獻(xiàn)：
　　1.黃曉明等編著.瀝青與瀝青混合料[M].東南大學(xué)出版社,2002.
　　2.喬英娟.瀝青混合料位移場測定與流動性車轍分析[D].大連理工大學(xué),2008.