不同沥青路面结构层沥青老化程度研究
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不同沥青路面结构层沥青老化程度研究

发布日期:2024-03-23

  摘 要:为研究沥青路面老化及长期老化程度的占比,选择京藏高速公路改扩建右幅某段通车19年未加铺的路段进行研究。采用上下面层分层铣刨的方式,回收了旧沥青混合料,并对其开展旧沥青、回收混合集料试验。试验根据结果得出:上面层沥青路面老化主要发生在施工全套工艺流程中,施工全套工艺流程中的老化占全寿命周期老化程度的65%,长期老化只占35%。下面层沥青路面老化主要发生在施工全套工艺流程中,长期老化过程不明显。

  近年来,沥青路面逐渐从大量新建转向建养并举,养护份额慢慢的变大,沥青路面的废旧混合料的应用越来越提上日程。旧沥青混合料中旧沥青的老化程度是废料再生的关键,所以旧料中旧沥青的老化研究大幅度增加。旧沥青路面中路面所用沥青有SBS改性沥青、普通沥青、橡胶沥青等,同时在使用的过程中,养护单位对路面的多次养护和多次翻修,使路面的沥青混合料类型、新旧程度、性能等方面均不相同。

  研究表明[1,2,3],不同时段修补的路面,老化程度不同,采用不一样厂家的沥青和不同标号的沥青,回收沥青的针入度测试结果非常接近,但实际老化程度完全不同并差距甚远。部分学者[4]提出了老化沥青分级标准,但分析的沥青样品相对较少,尚不能对多样化的修补路面的老化程度做到合理的老化程度划分。还有部分学者[5]对含有不同SBS改性沥青的旧沥青混合料统料混合后做试验,研究统料回收沥青的老化分级指标及分级范围。本文旨在通过宁夏京藏高速现场老化19年的沥青路面铣刨、回收,确定19年的老化对路面各层沥青的老化程度。

  京藏高速公路改扩建右幅某段旧路面病害严重,出现车辙、横裂、网裂、龟裂、沉降等病害,但部分路段尚未铣刨加铺,对尚未铣刨加铺的路段取样,取样层次为旧沥青路面上、下面层,回收集料、沥青,并对其分析老化程度。

  按照上下面层混合料分别铣刨后,采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)[6]T 0726—2011方法,分别回收各层旧沥青,测定混合料级配、沥青用量,同时对回收沥青测定针入度、软化点、60 ℃动力粘度、10 ℃延度,用于评价沥青及混合集料的级配。老化严重程度采用老化程度增加百分率表征,指老化增加(减少)的幅度与原沥青对应指标值的比值[7]。

  该路面上、下面层分别采取了A级90#克炼普通沥青、A级90#兰炼普通沥青铺筑,经19年的通车老化,取样试验结果见图1~图2,表1~表4。

  图2 SUP-19级配曲线 上面层沥青混合料级配试验结果 导出到EXCEL

  沥青路面老化包括路面施工全套工艺流程中的短期老化和使用的过程的长期老化。沥青路面上面层以针入度计,老化程度增加百分率为66.3%;以软化点计,老化程度增加百分率为50%;以60 ℃动力粘度计,老化程度增加百分率为3 923.93%;以10 ℃延度计,老化程度增加百分率为80.3%。设原沥青针入度为90(0.1 mm),则短期老化后针入度比为57%,短期老化后针入度为51.3(0.1 mm),短期沥青老化程度增加百分率为43.0%。经路面长期老化后,长期沥青老化程度增加百分率为66.3%(针入度),依据《公路沥青路面再生技术规范》(JTG/T 5521—2023)[10]规定,采用回收沥青的25 ℃针入度值评价回收沥青混合料的老化程度。所以,上面层沥青已发生了较为严重的老化。

  沥青路面下面层以针入度计,老化程度增加百分率为43.3%;以软化点计,老化程度增加百分率为36.4%;以60 ℃动力粘度计,老化程度增加百分率为2 252.7%,以10 ℃延度计,老化程度增加百分率为70.0%。原沥青路面摊铺后,短期老化程度增加百分率为43.0%(针入度),现经长期老化后,长期沥青老化程度增加百分率为43.3%(针入度),表明下面层沥青长期老化程度不明显。

  根据沥青混合料级配试验根据结果得出,上面层2.36 mm筛孔、0.6 mm筛孔、0.3 mm筛孔、0.15 mm筛孔、0.075 mm筛孔超出级配范围下限,不符合级配范围要求,但总体趋势在AC-16级配范围之内。

  根据沥青混合料级配试验根据结果得出,下面层19 mm筛孔、4.75 mm筛孔、0.075 mm筛孔超出级配范围下限,但基本符合级配范围要求,总体混合料级配较粗。

  (1)沥青老化分为施工全套工艺流程的短期老化和路面使用的过程的长期老化,上面层使用19年后总的老化程度增加百分率为66.3%,即从路面摊铺碾压完成后到使用19年后,短期老化程度增加百分率为43.0%,长期老化程度增加百分率只增加23.3%,表明上面层沥青路面老化主要发生在施工全套工艺流程中,施工全套工艺流程中的老化占全寿命周期老化程度的65%,长期老化只占35%。

  (2)下面层使用19年后总的老化程度增加百分率为43.3%,即从路面摊铺碾压完成后到使用19年后,短期老化程度增加百分率为43.0%,长期老化程度增加百分率只增加0.3%,表明下面层沥青路面老化主要发生在施工全套工艺流程中,长期老化过程不明显。

  (3)从上面层AC-16级配和下面层SUP-19级配来看,混合料级配基本可满足设计级配范围,但相对较粗。

  [1] 沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].人民交通出版社,2001.

  [2] 季节.再生沥青及其混合料路用性能的评价技术[D].同济大学;同济大学交通运输工程学院,2007.

  [4] 岳宗豪,赵磊,连超,等.基于针入度恢复与PG分级的再生剂再生效果评价研究[J].市政技术,2023,216(03):294-297+300.

  [5] 康爱红,陈娟,黄铭,等.旧SBS类沥青路面胶结料性状分析及老化等级评定[J].我们矿业大学学报,2014,43(4):726-730.

  [6] 交通运输部公路科学研究院.公路工程沥青及沥青混合料试验规程:JTG E20—2011[S].北京:人民交通出版社,2011.

  [7] 秦永春,黄颂昌,徐剑,等.温拌沥青混合料中沥青在施工阶段的老化程度[J].同济大学学报(自然科学版),2009,37(9):1200-1202.

  [8] 交通部公路科学研究所.公路沥青路面实施工程技术规范:JTG F40—2004[S].北京:人民交通出版社,2004.

  [9] 国外沥青协会,贾渝,曹荣吉,等.高性能沥青路面(Superpave)基础参考手册[M].人民交通出版社,2005.

  [10] 交通运输部公路科学研究院.公路沥青路面再生技术规范:JTG/T 5521—2023[S].北京:人民交通出版社,2023.