據(jù)地區(qū)維護(hù)人員報(bào)告，在北得克薩斯州的一條4.8公里路面的路段已經(jīng)常維修了多年。在2000年 3月和4月采用泡沫瀝青法，對(duì)此路段進(jìn)行了重建，在重建過(guò)程中再次利用現(xiàn)有的路面和基層，人們普 遍認(rèn)為瀝青基層是防水的，因此在美國(guó)US82號(hào)公路的特定路段上是需要這種防水的瀝青基層的。施 工單位已做出決定采用一種擔(dān)保合同，以減少施工材料或施工出現(xiàn)缺陷的可能性，并且防止路基的過(guò) 早損壞，因?yàn)榈每怂_斯州運(yùn)輸部是第一次應(yīng)用這種泡沫瀝青再生技術(shù)，根據(jù)得克薩斯州運(yùn)輸部的經(jīng)驗(yàn):道路過(guò)早損壞通常發(fā)生在使用后的頭三年內(nèi)。 所以合同的擔(dān)保期定在三年內(nèi)。得克薩斯州運(yùn)輸部的路面病害調(diào)查說(shuō)明書(shū)將作為確定和測(cè)試病害的依 據(jù)。按照擔(dān)保的詳細(xì)說(shuō)明，當(dāng)路面病害類(lèi)型和數(shù)量超出規(guī)定的門(mén)檻值時(shí)，得克薩斯州運(yùn)輸部或其代理 人將要進(jìn)行一種探討性研究。按照這樣一種方式建立了路面病害顯示標(biāo)記、門(mén)檻值和補(bǔ)救措施，它們 應(yīng)與得克薩斯州運(yùn)輸部的路面管理系統(tǒng)為標(biāo)定的病害等級(jí)所采用的路面病害顯示標(biāo)記、門(mén)檻值和補(bǔ)救 措施相一致。以下的標(biāo)準(zhǔn)是這個(gè)項(xiàng)目的門(mén)檻值。

　　●路面龜裂:行車(chē)路線長(zhǎng)度(兩邊行車(chē)路線的10%)

　　●路段開(kāi)裂:車(chē)道面積的10%

　　●縱向開(kāi)裂:每100測(cè)點(diǎn)(1/8到1/2寬)為100或每100測(cè)點(diǎn)(大于1/2寬)為20

　　●淺的車(chē)轍:行車(chē)路線長(zhǎng)度(兩邊行車(chē)路線)的5%

　　●深的車(chē)轍:行車(chē)路線長(zhǎng)度(兩邊行車(chē)路線)的2%

　　●橫向開(kāi)裂:每100測(cè)點(diǎn)有5處裂縫

　　當(dāng)累積的永久穩(wěn)固的瀝青層為超出工程第三年累積的永久穩(wěn)固瀝青層的50%時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)車(chē)轍 和龜裂了。

　　同年由同一個(gè)承包商在鄰近泡沫瀝青工程處修建了一條用石灰穩(wěn)固的路段，在相同的交通條件和 環(huán)境條件下，便建好了一條石灰穩(wěn)固的路段，以便把泡沫瀝青法的性能與一個(gè)較常用的路面穩(wěn)固法的 性能進(jìn)行比較。石灰穩(wěn)固基層的厚度與泡沫瀝青基層的厚度相同，均為250mm。對(duì)于美國(guó)US82號(hào)公 路工程來(lái)說(shuō)，用泡沫瀝青穩(wěn)固基層的成本為8.99美元/碼 2。在相同的公路上，離泡沫瀝青穩(wěn)固基層的工程約3哩處，用石灰穩(wěn)固基層的成本為6.66美元/ 碼2。用泡沫瀝青穩(wěn)固基層較高的成本部分是由于 它有3年的擔(dān)保期。應(yīng)用泡沫瀝青再生技術(shù)的主要驅(qū)動(dòng)力不是基于節(jié)省成本，而是評(píng)價(jià)新的再生技術(shù) 的活力和擔(dān)保概念。在2000年12月人們就觀察到了泡沫瀝青路段中的幾處開(kāi)裂。那時(shí)，施工單位進(jìn)行了少量的落錘 彎沉儀試驗(yàn)。在2001年6月進(jìn)行了一次年度調(diào)查，50mm深的嚴(yán)重的龜裂和車(chē)轍已在約120米長(zhǎng)的一 個(gè)區(qū)域上發(fā)生了，如圖1A中所示。在那些區(qū)域中路面條件超過(guò)了在保擔(dān)人詳細(xì)說(shuō)明中所規(guī)定的病害 門(mén)檻值(2002年陳達(dá)豪等人已論述過(guò))。按照擔(dān)保合同，承包商要求進(jìn)行一次探討性研究，以確定誰(shuí)應(yīng) 該對(duì)此損壞承擔(dān)責(zé)任。瀝青混凝土路面的嚴(yán)重龜裂和出現(xiàn)深的車(chē)轍通常是與一層或多層路面的強(qiáng)度不 足有關(guān)。

　　已知這個(gè)區(qū)域中的路基是軟的，常常含有水份。當(dāng)重建的新路段開(kāi)始損壞時(shí)，最早的一個(gè)理論 是:路基基層不能有效地防止路基芯部向上翻時(shí)所涌出的水份。

　　這篇技術(shù)論文的目的是敘述對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究的過(guò)程，而這種調(diào)查研究確定了在此工程中 所觀察到的路面損壞的原因。在整個(gè)4.8公里路段上，應(yīng)用落錘彎沉儀、路面地震分析儀進(jìn)行了試驗(yàn)，以評(píng)價(jià)整個(gè)路面狀況，并且確定為什么有些路段遭 受了病害，而其它的路段卻沒(méi)有遭受病害。已經(jīng)開(kāi)挖了幾條溝，以便在每個(gè)路面層頂部直接進(jìn)行試 驗(yàn)。為進(jìn)行綜合的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，特從瀝青混凝土和泡沫瀝青基層取出芯部，而從路基處收集到雪爾比 (Shelby)管的試樣。

　　路面路段和泡沫瀝青穩(wěn)固作用

　　施工單位一直應(yīng)用泡沫瀝青再生法來(lái)改進(jìn)低質(zhì)施工材料的性能，以致在路面結(jié)構(gòu)中能夠利用這種 材料，并充分發(fā)揮其潛能。這種泡沫瀝青再生法不是新的技術(shù)，自上個(gè)世紀(jì)50年代中期以來(lái)，它一直 是在不斷發(fā)展的，它已經(jīng)用來(lái)修補(bǔ)各種不同程度的路面病害，并且恢復(fù)了路面結(jié)構(gòu)的完整性。泡沫瀝 青穩(wěn)固法完全類(lèi)似于乳化穩(wěn)固法，但大大減少了瀝青的凝固時(shí)間。此外，利用水泥來(lái)凍結(jié)隨意流淌的 水，水泥起到一種稠化劑的作用，并減少了凝固時(shí)間。瀝青在一個(gè)特殊設(shè)計(jì)的膨脹槽中生成泡沫。仔 細(xì)計(jì)量的一定量的水與空氣和熱瀝青進(jìn)行攪拌，生成了大量的泡沫，并且其粘度低于瀝青成分(邱和 黃兩人在2003年發(fā)表過(guò)這方面的文章;維特根冷再生說(shuō)明書(shū)，1998年版)。這種方法使瀝青通過(guò)再生 材料而擴(kuò)散。把水噴灑到攪拌槽中，以為壓實(shí)作業(yè)獲得最佳的含水量。

　　應(yīng)用一臺(tái)例如卡特彼勒公司RR-250型或者RR-350型的復(fù)拌機(jī)，首先將路面路段粉碎成一種 均質(zhì)的粒狀材料。粉碎深度主要取決于現(xiàn)有路面的厚度，或主要取決于所需穩(wěn)固作用的厚度。典型地 說(shuō)，其深度將是250mm到300mm。通常為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)而取出現(xiàn)有的基層和土壤作為試樣。在穩(wěn) 固階段，這些試驗(yàn)將有助于確定待加的最佳泡沫瀝青的量。在土壤穩(wěn)固過(guò)程中，在施工現(xiàn)場(chǎng)攪拌物料， 直接在攪拌槽中完成噴灑泡沫瀝青的任務(wù)。不像乳化作用，所攪拌的材料只需一天或兩天便可凝固， 凝固后，可涂上最后的耐磨層。起泡沫后，便可和任何其它含水的粒狀基層一樣，來(lái)處置這種路面材 料。材料成形，經(jīng)壓實(shí)后便形成了新的基層。

　　對(duì)于泡沫瀝青混合料來(lái)講，很多研究人員考慮了在攪拌和壓實(shí)過(guò)程中的含水量是一個(gè)最重要的攪 拌設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(木森在1998年論述過(guò))。需要水份來(lái)軟化和破碎集料中的團(tuán)聚塊，有助于攪拌中的瀝青擴(kuò) 散和現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)。太多的水延長(zhǎng)了凝固時(shí)間，降低了壓實(shí)的混合料的強(qiáng)度和密度，并且可能減弱了集料的覆蓋層的作用(木森在1998年已論述過(guò)此問(wèn)題)。

　　對(duì)此特定工程來(lái)講，表面層與現(xiàn)有的粒狀基層在一起再生成一層。在修復(fù)前的原始路面是由約 150mm軟基層上的114mm瀝青混凝土所構(gòu)成。當(dāng)加入2.8%聚乙二醇、64-22瀝青和1%水泥時(shí)，原 先的瀝青混凝土與原先的基層便混合到一塊了。采用瀝青和混凝土這種比例的決策是基于路面強(qiáng)度標(biāo) 準(zhǔn)的要求之結(jié)果�！≡诮ê门菽瓰r青基層的層面后，在涂上50mm厚的瀝青混凝土之前，應(yīng)用粘性層來(lái)調(diào)制路面。路 面結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是由在250mm厚的泡沫瀝青基層上覆蓋50mm厚的瀝青混凝土而成。

　　通過(guò)一層層對(duì)比未損壞區(qū)域和病害區(qū)域內(nèi)的溝中的強(qiáng)度和悶熱參數(shù)，提供了更好了解路面損壞原 因的一個(gè)機(jī)會(huì)。2001年7月已開(kāi)挖了4條溝(T218、T234、T240、T260)。圖2解釋了在溝標(biāo)記后面的 含義。T218和T234位于未損壞區(qū)域內(nèi)，其表面無(wú)病害。T240和T260位于右邊行車(chē)道保有深車(chē)轍和 龜裂的區(qū)域中。T240和T218的路面狀況分別如圖1A和1B中所示。T240的路面狀況超過(guò)了擔(dān)保詳細(xì)說(shuō)明中所規(guī)定的病害門(mén)檻值。在此車(chē)轍深度為45mm，如用直尺所測(cè)得的那樣，取自行車(chē)道的基 層材料的芯部土塊已經(jīng)剝落了，如圖1A中所示。圖1B示出了T218的表面和芯部狀況。在此車(chē)轍可忽 略不計(jì)，在泡沫瀝青層的底部的十個(gè)破損的芯子中取出一個(gè)芯子。

　　圖1 在(A)T240(病害區(qū))(B)T218(未損壞區(qū))的表面和芯部狀況

　　圖2 落錘彎沉儀和溝的位置

　　試驗(yàn)

　　應(yīng)用動(dòng)態(tài)錐形貫入儀、落錘彎沉儀、地面貫穿雷達(dá)、路面地震分析儀和手提式路面地震分析儀， 便可收集到廣泛的數(shù)據(jù)。在每一個(gè)測(cè)點(diǎn)上也測(cè)得了

　　密度和含水量。也獲得了芯部和未弄亂的試樣，以便用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。每次試驗(yàn)的目的如下:

　　●動(dòng)態(tài)錐形貫入儀測(cè)試強(qiáng)度隨深度的變化(韋伯斯特等人在1992年發(fā)表過(guò)論文)。

　　●應(yīng)用路面地震分析儀來(lái)估算路面層厚度和隨深度變化的模量，以及路面整個(gè)狀況(納扎淵等人 在1999年發(fā)表過(guò)論文)。

　　●在拆除覆蓋層后，用手提式路面地震分析儀直接測(cè)試基層勁度和路基勁度(納扎淵等人在1999 年發(fā)表過(guò)論文)。

　　●落錘彎沉儀測(cè)定路面層作為一個(gè)完整系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)(烏贊和斯克爾林在1990年發(fā)表過(guò)論文， 陳達(dá)豪等人在1996年發(fā)表過(guò)論文)。

　　●地面貫穿雷達(dá)測(cè)試層厚度和層中間的相對(duì)含水量(斯克爾林和陳達(dá)豪在1999年發(fā)表過(guò)論文)。

　　落錘彎沉儀和路面地震分析儀

　　泡沫瀝青基層路段的總長(zhǎng)度為4.8公里，并且有100個(gè)以上的測(cè)試點(diǎn)。沿著整個(gè)工程，主要在除溝渠外的外側(cè)行車(chē)道上每隔60米處進(jìn)行落錘彎沉儀和路面地震分析儀的試驗(yàn)，在溝渠上也進(jìn)行了多 次試驗(yàn)�？拷�病害區(qū)，利用一個(gè)間距約為6米的測(cè)段。從測(cè)點(diǎn)244開(kāi)始，沿著西行車(chē)道的病害區(qū)約為 120米長(zhǎng)。如圖1所示。在此次調(diào)查中，在測(cè)點(diǎn)244之后的路段被認(rèn)為是已損壞的路段。為了清晰起 見(jiàn)，在圖1中并未示出落錘彎沉儀和路面地震分析儀的所有測(cè)試位置。為了對(duì)比目的，在美國(guó)US82 號(hào)公路的用石灰穩(wěn)固的路段上，也收集了落錘彎沉儀和路面地震分析儀的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在修建靠近泡沫 瀝青工程的同時(shí)，修建了這條石灰穩(wěn)固的路段。既然瀝青混凝土面層和路基的剛度已發(fā)現(xiàn)是和整個(gè)工 程的剛度相一致的，那么把各個(gè)測(cè)試位置上的基層剛度直接與取自落錘彎沉儀加載板中心的彎沉值 WI進(jìn)行對(duì)比，便是合理的。圖3示出了用石灰穩(wěn)固的路段的落錘彎沉儀的彎沉值與泡沫瀝青基層路段 的落錘彎沉儀的彎沉值進(jìn)行對(duì)比。其結(jié)果是用石灰穩(wěn)固的基層路段的彎沉值的變量(和量值)大大低于 泡沫瀝青路段的彎沉值變量。

　　圖3 在(A)石灰穩(wěn)固的路段(B)在泡沫瀝青穩(wěn)固的路段(C)病害路段上的落錘彎沉儀的彎沉量(每個(gè)測(cè)點(diǎn)=100)一旦路段已開(kāi)始開(kāi)裂，在2000年12月便完成了應(yīng)用落錘彎沉儀的一些初步測(cè)試工作。與該路 段其余部分相對(duì)比，在此區(qū)域中的彎沉值是低的。在2001年7月收集了落錘彎沉儀的其余數(shù)據(jù)。圖 3B對(duì)比了兩次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查所獲得的落錘彎沉儀的彎沉值。

　　當(dāng)T240和T260展示其具有較高的落錘彎沉儀的彎沉值和嚴(yán)重的路面病害時(shí)，而T218和T234彎 沉較少，并且無(wú)路面病害。路面地震分析儀和動(dòng)態(tài)錐形貫入儀的試驗(yàn)結(jié)果也表明在測(cè)試位置T218上 的基層是堅(jiān)硬的。在每個(gè)溝渠測(cè)試部位上，已進(jìn)行了落錘彎沉儀和路面地震分析儀的6次試驗(yàn)。病害 區(qū)中溝渠T240和T260的彎沉值已示出比T218和T234的彎沉值高出3-4倍。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，基層中 模量的變化大大高于路基中模量的變化。病害區(qū)中(在測(cè)點(diǎn)244后)基層模量大大低于路段其余部分中的基層模量。然而，路基模量與整個(gè)工程的模量相一致，如用動(dòng)態(tài)錐形貫入儀和路面地震分析儀所測(cè) 定的結(jié)果一樣。圖4展示了未損壞地區(qū)和病害地區(qū)的基層狀態(tài)的對(duì)比。在病害區(qū)中的基層土壤是松散 的，且缺乏粘性，使它不可能干凈地清理掉瀝青混凝土層。

　　圖4 (A)T240(病害區(qū))(B)T234(未損壞區(qū))的基層狀況的對(duì)比

　　動(dòng)態(tài)錐形貫入儀

　　選擇十個(gè)測(cè)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)錐形貫入儀的測(cè)試(基于落錘彎沉儀的彎沉值)，這樣以致于涉及測(cè)試 高、中、低三種彎沉值的區(qū)域。在跨過(guò)外(右)行車(chē)道的每個(gè)測(cè)點(diǎn)上，進(jìn)行了三次動(dòng)態(tài)錐形貫入儀的試 驗(yàn)，在外行車(chē)道上幾乎全部觀察到了路面的病害。

　　在每個(gè)溝渠位置上進(jìn)行了12次動(dòng)態(tài)錐形貫入儀試驗(yàn)。應(yīng)用美國(guó)軍團(tuán)工程師方程(陳達(dá)豪等人在2001 年、韋伯斯特等人在1992年已發(fā)表過(guò)這類(lèi)文章)，圖5提出了由動(dòng)態(tài)錐形貫入儀測(cè)定的模量。在病害區(qū) 中(溝渠T240和T260)的泡沫瀝青基層的模量大大低于未損害部位(溝渠T218和T234)中的泡沫瀝青 基層的模量。然而，在整個(gè)工程的路基模量中不存在有意義的變化。由路面地震分析法所測(cè)定的模量 也表明:路基模量在整個(gè)西行車(chē)道中是一致的。這說(shuō)明，道路病害與路基強(qiáng)度中的變化無(wú)關(guān)。

　　圖5 用動(dòng)態(tài)錐形貫入儀為美國(guó)US82號(hào)西行公路右邊行車(chē)道所測(cè)定的基層和路基的模量(每個(gè)測(cè)點(diǎn)=100=30.5米)

　　圖6提出了在溝渠位置上用動(dòng)態(tài)錐形貫入儀測(cè)得的基層模量與用動(dòng)態(tài)錐形貫入儀測(cè)得的路基模量 的對(duì)比。在溝渠T260上左邊行車(chē)道中的基層模量高于中部和右邊的行車(chē)道中的基層模量。這是與僅 在右邊行車(chē)道中觀察到的病害的事實(shí)相一致。然而，溝渠T240的左邊行車(chē)道的基層模量不大于中 部行車(chē)道和右邊行車(chē)道中的基層模量。這表明道路病害將很快擴(kuò)展到左邊行車(chē)道。

　　圖6 在4條溝渠中用動(dòng)態(tài)錐形貫入儀測(cè)定的基層和路基的模量的對(duì)比

　　地面貫穿雷達(dá)

　　對(duì)于泡沫瀝青路段和石灰穩(wěn)固的路段來(lái)說(shuō)，都進(jìn)行了地面貫穿雷達(dá)試驗(yàn)。圖7示出了泡沫瀝青基層 的介電常數(shù)與石灰穩(wěn)固的基層的介電常數(shù)的對(duì)比。請(qǐng)注意一個(gè)較高的介電常數(shù)表明具有較高的含水量。 介電常數(shù)隨著工程的變化而變化。沒(méi)有說(shuō)明，在病害區(qū)中的介電常數(shù)是高于未損壞區(qū)中的介電常數(shù)。在 泡沫瀝青路段中的平均介電常數(shù)是高于石灰穩(wěn)固的路段中的平均介電常數(shù)。

　　圖7 泡沫瀝青穩(wěn)固的基層和石灰穩(wěn)固的基層的介電常數(shù)　　手提式路面地震分析儀

　　在每條溝渠上進(jìn)行了六次手提式路面地震分析儀試驗(yàn)，即在基層上進(jìn)行三次手提式路面地震分析 儀試驗(yàn)，在路基上進(jìn)行了三次手提式路面地震分析儀試驗(yàn)。在圖8中示出其試驗(yàn)結(jié)果。不像落錘彎沉儀 和路面地震分析儀的試驗(yàn)結(jié)果，這些手提式路面地震分析儀的試驗(yàn)結(jié)果是基于直接測(cè)試貫穿每條單獨(dú) 路面層的速度而得出的。然后將測(cè)得的速度轉(zhuǎn)換成模量。在圖8中的手提式路面地震分析儀測(cè)試結(jié)果證 實(shí)以上所示出的測(cè)試結(jié)果，在道路未損壞位置(溝渠T218和T234)上的泡沫瀝青基層的模量大大高于病害 區(qū)(溝渠T240和T260)中泡沫瀝青基層模量。在未損壞區(qū)與病害區(qū)之間的路基模量中不存在重大變化。

　　圖8 用手提式路面地震分析儀在溝渠位置上直接測(cè)試所獲 得的基層(A)和路基(B)層模量的對(duì)比

　　為了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，已經(jīng)收集了瀝青混凝土表面的芯子、泡沫瀝青基層的芯子和路基的雪爾比 管試樣。從芯部孔中未收集到路基的試樣。用一個(gè)螺旋鉆來(lái)鉆通瀝青層，以致不需將水注入路基中， 便可收集到雪爾比管試樣。應(yīng)用鋁箔和硬紙板管來(lái)保護(hù)雪爾比管試樣，如圖9B中所示。

　　圖9 (A)在右邊行車(chē)道上裂開(kāi)的芯子和在左邊行車(chē)道上未損壞的芯子，(B)鋁箔硬紙板管可用來(lái)保護(hù)雪爾比管試樣。

　　在右邊行車(chē)道中開(kāi)始了取芯作業(yè)。開(kāi)始應(yīng)用直徑為100mm的芯部取料筒，但是當(dāng)芯部裂開(kāi)時(shí)，就 引起人們的懷疑:直徑為100mm的芯部取料筒能不能收集到一個(gè)未損壞的芯子。于是乎試用了一個(gè)直 徑為150mm的芯部取料筒，但是芯子仍然裂開(kāi)。在左邊行車(chē)道中，試用直徑為100mm和150mm的取 芯筒成功了。從兩種尺寸的取芯筒中獲得了未損壞的芯子，如圖9A中所示。這樣，不是芯子大小，而 是試樣位置是測(cè)定芯子狀態(tài)的決定性因素。既然芯子大小不存在影響芯子狀態(tài)的因素，那么在工程的 其余部分便收集到了直徑為100mm的芯子。把這些芯子試樣帶回到實(shí)驗(yàn)室，鋸成瀝青混凝土試塊部 分和泡沫瀝青試塊部分。

　　得克薩斯州運(yùn)輸部瀝青分部測(cè)試了瀝青混凝土芯部，以確定是否能觀察到道路損壞區(qū)和未損壞區(qū) 之間土壤特性的不同。既然瀝青混凝土厚度僅為50mm，那么單個(gè)的芯部不能提供足夠的材料來(lái)進(jìn) 行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。這樣，芯部便分成未損壞區(qū)和病害區(qū)的兩類(lèi)。第一類(lèi)10個(gè)瀝青混凝土芯部來(lái)自測(cè)點(diǎn) 218。第二類(lèi)5個(gè)瀝青混凝土芯部來(lái)自測(cè)點(diǎn)244+180、244+220、244+240、244+360和244+400。 進(jìn)行試驗(yàn)以測(cè)定瀝青混凝土含量、級(jí)配和貫入度數(shù)。在那兩類(lèi)之間試驗(yàn)結(jié)果的不同小于10%。這樣， 便可得出結(jié)論:在道路未損壞區(qū)和病害區(qū)之間瀝青混凝土層的特性中不存在顯著的差異。

　　泡沫瀝青基層

　　在評(píng)價(jià)泡沫瀝青基層的最后階段是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室研究，以測(cè)試泡沫瀝青基層對(duì)水的敏感性。如前所 述，取自病害區(qū)的很多芯子裂開(kāi)了。因此，只對(duì)取自中間區(qū)和完好區(qū)中的試樣進(jìn)行試驗(yàn)。取自中間區(qū)的芯子在其底部第三層中典型地展示出損壞的跡象。相對(duì)未損壞的芯子是取自性能好的路段。

　　對(duì)于得克薩斯州運(yùn)輸部來(lái)說(shuō)，既然泡沫瀝青穩(wěn)定性技術(shù)相當(dāng)新，因此該部還沒(méi)有建立標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)來(lái) 設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)這樣的材料。從取芯子作業(yè)的觀察來(lái)看，人們懷疑，泡沫瀝青層有點(diǎn)耐水性。作為這種 研究的一部分，已經(jīng)調(diào)查了泡沫瀝青基層材料的國(guó)家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在泡沫瀝青設(shè)計(jì)方面 所發(fā)現(xiàn)的最完整的技術(shù)文件是“維特根公司的冷再生說(shuō)明書(shū)(1998年版)”，這本說(shuō)明書(shū)在很大程度上 是基于在南非使用泡沫瀝青設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)而編寫(xiě)的。該說(shuō)明書(shū)建議，作為泡沫瀝青混合料設(shè)計(jì)過(guò)程的一 部分，應(yīng)進(jìn)行間接抗拉強(qiáng)度(ITS)和水份敏感性試驗(yàn)。設(shè)計(jì)試樣應(yīng)具有350-800Kpa(50-115Psi)的一個(gè) 初始間接抗拉強(qiáng)度。那么試樣應(yīng)浸泡在水中24小時(shí)，然后進(jìn)行試驗(yàn)。摻有泡沫瀝青的碎石的可靠性 評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)該試樣應(yīng)有75%的殘留強(qiáng)度。這項(xiàng)工程的材料通不過(guò)這種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)殘留強(qiáng)度平均結(jié)果)。　進(jìn)行交替的系列試驗(yàn)，在此試驗(yàn)中，將62mm的芯子放入6mm深的水中，芯子通過(guò)毛細(xì)管作用 而吸收水份。然后在10天后來(lái)測(cè)試試樣。人們考慮到毛細(xì)管吸水上升狀態(tài)更緊密地類(lèi)似現(xiàn)場(chǎng)情況。在 這些條件下，試件試驗(yàn)進(jìn)展得更好，取自道路性能好的區(qū)域中的試樣通過(guò)了75%的殘留強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，如 下表所示。 性能 24小時(shí)浸泡 10天毛細(xì)管虹吸

　　好 20% 78%

　　中等 17% 68%

　　用10天毛細(xì)管吸水上升的狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)有代表性的試樣示出在圖10中。左邊的試樣是取自 道路性能好的區(qū)域，而中間區(qū)域的試樣是在右邊。在取自道路狀況性能良好區(qū)域的試樣中，吸入芯部 的水份是不能超過(guò)約25mm。在取自中間區(qū)域中的試樣中所吸的水份達(dá)到了芯子的頂端。

　　圖10 虹吸試驗(yàn)展示取自好的(左邊)和中間(右邊)的作業(yè)區(qū)

　　中毛細(xì)管作用的芯子。在中間區(qū)域，水份在10天內(nèi)

　　能上升到試樣的表面。

　　路基

　　整個(gè)工程中所獲得的路基的雪爾比管試樣已運(yùn)至位于艾爾·帕梭(EI Paso)的得克薩斯大學(xué)，從測(cè)試路基強(qiáng)度。在實(shí)驗(yàn)室中用固有頻率共振柱法 (free-free resonant column method)來(lái)測(cè)試試樣，以確定其勁度值。路基是相當(dāng)脆弱的，但是均勻的，與路面地震分析儀試驗(yàn)所獲得的一個(gè)平均值為19千磅/2(和手提式路面地震分析儀試驗(yàn)所得到的一 個(gè)平均值為15千磅/2相比較，該路基試樣從實(shí)驗(yàn) 室測(cè)試中所獲得的一個(gè)平均模量則為16千磅/2)。在圖11中示出了這些模量的對(duì)比。沒(méi)有表明，在道 路病害區(qū)(從測(cè)點(diǎn)244+180到測(cè)點(diǎn)244+400)中的路基勁度值是低于道路未損壞區(qū)中的路基勁度值。請(qǐng) 注意，由于路面地震分析儀試驗(yàn)、手提式路面地震分析儀試驗(yàn)和固有頻率共振柱法試驗(yàn)的特性，它們 所測(cè)得的模量高于用動(dòng)態(tài)錐形貫入儀所測(cè)得的模量。建立各個(gè)試驗(yàn)方法之間的相關(guān)性，不是這次研 究的目的，而是應(yīng)用每一種試驗(yàn)方法來(lái)確定整個(gè)工程中路面層強(qiáng)度的變化。

　　圖11 對(duì)比取自雪爾比管試樣的固有頻率的共振柱試驗(yàn)和應(yīng)用

　　路面地震分析儀與手提式路面地震分析儀的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

　　含水量、密度、塑性指數(shù)和級(jí)配

　　圖12示出了泡沫瀝青基層的干密度和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的路基含水量。溝渠T240和T260的干密度略 低于溝渠T218和T234的干密度。然而，卻沒(méi)有顯示出路基含水量在道路病害區(qū)(溝渠T240和T260) 中是較高的。

　　圖12 泡沫瀝青穩(wěn)固基層干密度(磅/3)和實(shí)驗(yàn)室測(cè)定的

　　路基含水量

　　備注:1磅/3=16.02kg/m3

　　圖13示出了泡沫瀝青基層的級(jí)配和路基的塑性指數(shù)。在溝渠T240和T260的病害區(qū)中的塑性指 數(shù)值實(shí)際上低于溝渠T218和T234的未損壞區(qū)中的塑性指數(shù)值。

　　圖13 泡沫瀝青基層的級(jí)配和路基的塑性指數(shù)

　　在道路病害區(qū)T240上的級(jí)配仍然保持在得克薩斯州運(yùn)輸部所規(guī)定的極限內(nèi)，只有9.5mm(3/8”)的 濾網(wǎng)除外，因?yàn)樵?.5mm濾網(wǎng)處，它超出極限0.6%。取自道路未損壞區(qū)的試樣的級(jí)配除了較小的濾網(wǎng)以外，仍然保持在極限以內(nèi)，在較小濾網(wǎng)處， 級(jí)配稍低于極限(太粗)。一個(gè)太粗的級(jí)配趨向于使道路基層對(duì)水不大敏感，人們不會(huì)想到太粗的級(jí)配是道路 損壞的主要原因�！　∮懻�

　　沒(méi)有一次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)室試驗(yàn)表明，瀝青混凝土或路基的質(zhì)量在道路損壞區(qū)中略差。然而，實(shí) 驗(yàn)室試驗(yàn)表明在泡沫瀝青基層對(duì)水敏感性的顯著變化。既然在此道路中瀝青混凝土層和路基構(gòu)筑的既合理又均勻，因此從路面地震分析儀試驗(yàn)中所獲得 的有效模量的大變化在很大程度上要?dú)w因于基層路面層的質(zhì)量。在道路未損壞區(qū)中的平均模量約為道 路病害區(qū)的平均模量的2-3倍。

　　基于實(shí)驗(yàn)室的觀察值，所以人們提出了損壞機(jī)理的一個(gè)假設(shè)。泡沫瀝青基層的強(qiáng)度隨著含水量的 增大而大大下降。按照勁度要求，道路基層的一層實(shí)際上已變成兩層，如路面地震分析儀試驗(yàn)結(jié)果所證 實(shí)的那樣。濕的前沿基本上是兩層之間的界面。由于基層材料的持續(xù)損壞，道路沒(méi)有足夠的強(qiáng)度能經(jīng)受 引起路面損壞的交通車(chē)輛施加的載重量。圖14展示了損壞機(jī)理的假設(shè)，已得出結(jié)論，在高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)中筑成 的泡沫瀝青基層，這種基層不能經(jīng)受導(dǎo)致過(guò)早損壞的大量水份。泡沫瀝青基層的殘留強(qiáng)度大大低于 75%的殘留強(qiáng)度推薦值。盡管泡沫瀝青過(guò)早的損壞，但在較有利的環(huán)境和路基條件下，得克薩斯州運(yùn)輸 部仍愿意在將來(lái)與這個(gè)泡沫瀝青行業(yè)進(jìn)行合作。

　　圖14 損壞機(jī)理

　　既然在2004年4月所進(jìn)行的最后一次路狀調(diào)查中沒(méi)有觀察到路面額外的損壞，因此可以得出結(jié) 論:路面損壞區(qū)是局部的，在2001年完工的用瀝青來(lái)進(jìn)行全深度的修補(bǔ)已治愈好局部路面損壞的問(wèn) 題。如果這不是一個(gè)擔(dān)保合同的話，那么就難以用量化來(lái)表示公路當(dāng)局進(jìn)行維修所花的額外費(fèi)用。它 是因?yàn)檫@是得克薩斯州內(nèi)采用擔(dān)保方式實(shí)施的第一個(gè)泡沫瀝青再生工程。然而，據(jù)估算，公路當(dāng)局采 用擔(dān)保方式所節(jié)省的成本是低的。

　　在道路施工過(guò)程中沒(méi)有獲得大量信息，因?yàn)闄z查人員不知道要尋找什么樣的信息。對(duì)于一個(gè)擔(dān)保工程項(xiàng)目來(lái)講，公路管理當(dāng)局正常作法是讓承包商有更多的控制權(quán)。這樣，公路當(dāng)局就難以提出有效 的建議:什么樣的承包商以不同的方式應(yīng)該完成這項(xiàng)道路工程，以保證道路病害減到最少。

　　結(jié)論

　　所有試驗(yàn)結(jié)果都表明:路面車(chē)轍和龜裂都與基層的層面強(qiáng)度不足有關(guān)。道路病害區(qū)中基層勁度低于 道路未損壞區(qū)中基層勁度約3倍，而大大低于任一穩(wěn)固基層所期望的勁度。

　　沿著道路病害區(qū)和未損壞區(qū)來(lái)觀察，瀝青混凝土層和路基都沒(méi)有示出很大的不同，所以道路出現(xiàn) 損壞現(xiàn)象主要是與基層有關(guān)。地面貫穿雷達(dá)試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的結(jié)果沒(méi)有示出道路病害區(qū)中有較高的 含水量。道路損壞顯示:路基中一般含水量高、覆蓋層的細(xì)粒級(jí)配和基層層面上不一致的施工等綜合 作用引起了道路的損壞。

　　結(jié)果表明:泡沫瀝青基層試樣使得水份向上吸，這種向上吸的水份對(duì)基層中殘留強(qiáng)度有很大的沖擊 力。斷定為中間起作用的而取自路段的試樣，它由于受到24小時(shí)水份的浸泡和10天的毛細(xì)管上升作 用的支配，這種試樣便通不過(guò)殘留強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，取自道路性能差的區(qū)域中的試樣不能進(jìn)行試驗(yàn)，因 為它們都嚴(yán)重地?fù)p壞了�；�于這次研究中的發(fā)現(xiàn)，在2001年10月，承包商自費(fèi)維修了已損壞的路段。

　　通過(guò)仔細(xì)地監(jiān)測(cè)道路施工中的變量，并且通過(guò)選配適應(yīng)基層中局部水份條件的高性能混合料，在 將來(lái)便可避免路段的損壞。也許瀝青或水泥穩(wěn)定劑含量的增加將有助于減少水份浸入，并起到防止不 均勻施工或防止不協(xié)調(diào)材料的安全因素的作用(斯克爾林在2003年已論述過(guò))。對(duì)于無(wú)論什么原因來(lái) 講，泡沫瀝青基層的質(zhì)量不是一致的。而在道路施工的四年后，所發(fā)現(xiàn)的道路損壞已限制在局部區(qū) 域，并且大多數(shù)泡沫瀝青基層性能很好。