0引言

易密实沥青混凝土（easy compact asphalt concrete，以下简称ECA）罩面是一种骨架-密实结构类型的超薄磨耗层，既可以有效填补车辙，也可以提高旧路面的高温稳定性能，近些年在江苏省高速公路预防性养护工程中得到了大规模的应用^[1,2]。随着采用ECA罩面进行养护的旧路面将陆续达到设计使用年限，旧路面的性能仍在不断衰减，而且高温重载也是目前高速公路沥青路面不得不面临的使用条件，同时也加剧了旧路面性能衰减的幅度，这些因素均对ECA罩面养护的旧路面结构保存产生了不利的影响，也带来了巨大隐患^[3,4,5]。针对ECA罩面的结构特点，以及出于保护环境和节约资源的考虑，对ECA罩面养护的高速公路进行二次养护时，多采用就地热再生的方式，将罩面与铣刨重铺处治相结合^[6,7]。同时，由于在ECA罩面使用过程中存在着车辙病害的问题，所以对于ECA罩面的高温稳定性需要进一步试验来分析其可靠性^[8,9,10]。

本文通过对现有ECA罩面处治的高速公路、就地热再生ECA罩面处治^[10]的高速公路钻取芯样，对芯样进行车辙试验机加速加载试验与MMLS3加速加载试验，研究ECA罩面在实际使用中对旧路面高温稳定性的改善效果以及就地热再生对旧路面高温性能的恢复效果。同时，还对不同行车道的沥青路面进行了高温稳定性试验分析。

1 实验设计

2016年，在S49新扬高速公路实施了ECA罩面就地热再生试验段，采用车辙试验机加速加载试验和MMLS3加速加载试验对旧路面的高温稳定性进行评价。本研究在进行G2513淮徐高速公路ECA罩面旧路面高温稳定性评价时，以S49新扬高速公路为同类工程，同样采用车辙试验机加速加载试验和MNLS3加速加载试验，分析不同旧路条件下ECA罩面沥青的高温稳定性。

1.1 车辙试验机加速加载试验

（1）试验内容

行车道作为路面主车道，处于路面中间位置，通车量较多，路面病害也比较容易出现。因此本次调研只在行车道钻取Ф300mm芯样，在室内进行全厚度加速加载试验，根据路面出现较大车辙的加载足次或时间评价其路面承载力和路面结构的高温稳定性。

（2）试验方法

采用标准车辙试验，对Ф300mm芯样施加0.7MPa荷载并反复作用，自动记录不同轴次下的车辙值，直至路面结构完全发生破坏。根据以往经验，芯样在加载72小时以后多出现严重破坏或车辙深度趋于稳定。本项目统一连续加载时间为72h，在加载时间一致的前提下，分析路面芯样车辙深度经连续加载过后的变化趋势。

1.2 MMLS3加速加载试验

（1）试验目的

MMLS3加速加载试验主要用来研究不同混合料结构组成对高温稳定性的影响，是沥青路面使用性能评价的一种试验手段。试验设备的最大特点是不仅用于沥青混合料试件室内试验，同时也能在现场修筑完成的沥青路面上进行加载试验，能够对沥青混合料和实际的沥青路面的抗车辙性能进行综合评价和设计验证，检测指标主要是试件的轮辙深度。

（2）试验条件

本次试验采用的荷载为2.7kN，65℃水浴。荷载模拟器的加载速率采用的电机频率为50HZ，相当于7200次/h，轮胎的气压采用0.7MPa标准胎压。

（3）试验过程

对试件切割并安装在模具中后，向水槽注水并启动加热，待试件温度稳定在60℃后进行加载试验，MMLS3加速加载设备测试并记录不同加载次数 （0次，2500次，5000次，10000次，20000次， 50000次，100000次， 150000次，200000次）下各试件的车辙深度，进而得到各试件车辙深度随轴载次数的变化规律，最终评价不同试件的抗变形能力。

2 路面芯样试验

2.1 两种路面结构试验

ECA薄层罩面的应用集中于2009-2011年之间，累计应用100余公里，加铺后路面结构层厚度增加2.5cm，取芯路面主要结构形式如图2.1-1所示。

（a）G2513淮徐高速ECA罩面后所取芯样结构形式

（b）S49新扬高速ECA罩面后所取芯样结构形式

图2.1-1 ECA薄层罩面后所取路面芯样结构形式

在G2513徐淮方向K190+000和K180+000以及S49新扬高速公路K147+650和K149+500四个桩号分别钻取芯样，进行车辙试验机加速加载试验；

G2513徐淮方向芯样试验结果如表2.1-1所示：

表2.1-1 G2513芯样车辙试验机加速加载试验结果

从表2.1-1中可以看出，对比K180+000行车道2#芯样，车辙深度达到15.458mm，车辙深度远大于另外三个芯样试件。考虑到K180+000行车道两Ф300芯样取芯位置十分相近，且试验结果相差较大，认为2#芯样可能在取样过程中受到人为外力影响导致内部结构损坏，无法真实反映实际路面承载能力。从实验数据图表2.1-1可知，路面芯样经过72h的加速加载试验后，车辙逐渐趋于稳定，且依据试验评价方法，μm/轴次≤0.05，路面具有良好的承载能力，整体表现出较高的抗车辙性能。

S49新扬高速芯样试验结果如表2.1-2和图2.1-2所示：

表2.1-2 基于“车辙试验机加速加载试验”S49新扬高速不同路面芯样变形率

图2.1-2 新扬高速公路ECA罩面车辙试验机加速加载试验结果

由图2.1-2可知，新扬高速公路和淮徐高速公路ECA罩面经车辙试验机加速加载试验之后的变形规律整体上是一致的，均表现为两个阶段：前期快速发展阶段和后期的稳定变形阶段。但是新扬高速公路的变形量要远大于淮徐高速公路，新扬高速稳定性不好的主要原因是新扬高速中面层为基质沥青，而淮徐高速中面层为改性沥青。

2.2 不同车道试验

为了探究不同车道的ECA罩面沥青路面在高温性能上的区别，在G2513徐淮方向上K180+000与K190+000桩号处的行车道上各钻取两个芯样，在两处应急道上各钻取一个芯样，并进行MMLS3加速加载试验。试验结果如表2.2-1和图2.2-1~2.2-3所示：

表2.2-1不同加载次数后路面芯样最大车辙深度（单位mm）

图2.2-1  K180+000处芯样

图2.2-2  K190+000处芯样

从图2.2-1~2.2-2可知，两个断面芯样车辙随加载次数的增加急速增长。在到达10000次后出现明显拐点，增幅减缓，经过2000000次连续加载之后车辙深度变化趋势基本能保持稳定。两断面行车道与应急车道车辙变化深度相差不大，应急车道并未表现出明显的优势，同时也说明，该断面行车道表现出了与应急车道相当的抗高温变形能力。

2.3 不同路况试验

基于项目组结合前期科研基础和工程实践，针对ECA罩面沥青路面结构，采用1.5cm新料+2.5cmECA层+2.0cm原上面层的旧地热再生方案，ECA罩面沥青路面和上述就地热再生方案示意图如图2.3-1所示：

图2.3-1（1）原路面结构示意图          图2.3-1（2）4.5+1.5再生方案示意图

在K180+000与K190+000两处桩号断面，各取三个芯样进行MMLS3加速加载试验，并在就地热再生路段行车道位置，钻取两个芯样，进行MMLS3加速加载试验，作为对比，分析其高温稳定性，试验结果汇总如下表2.3-1：

表2.3-1 再生前后芯样MMLS3加速加载试验结果

从试验数据中可以得出，与再生前相比，再生后沥青路面的高温稳定性得到提高，相同的试验条件加载20万次之后，行车道平均变形量由再生前3.70mm减小至再生后1.99mm。再生后沥青路面变形量和变形率均较小，具备适于长期使用的抗变形能力。此外，再生后的变形量主要来自于再生沥青路面的早期压密，与再生前的变形量主要来自于旧路面的高温剪切变形不同。但试验过程中，芯样随着加载次数的迅速增加，也出现显微的车辙破坏，两侧隆起，伴有裂纹现象。整个试验过程中没有出现沥青和集料剥落现象，试件表面的薄层罩面与原上面层呈现协调式破坏，没有出现脱层情况，表明罩面层和原沥青面层粘结良好。

3 总结

（1）当ECA罩面层和旧路面面层变形不协调，会导致ECA罩面层发生明显的结构性破坏，从而表现为沥青路面车辙病害的加重。

（2）不同行车道车辙变化深度相差不大，应急车道相对于行车道没有表现出明显的优势，两者的抗高温变形能力相当。

（3）就地热再生沥青路面罩面层和旧沥青面层粘结良好，在车辙试验破坏过程中呈现协调式破坏，没有出现剥落现象。就地热再生沥青路面，在车辙试验中变形量与变形率均较小，具备适于长期使用的抗变形能力，具有良好的处治效果。