嚴(yán)林妹

（上海市崇明區(qū)公路管理所，上海市 202150）

0 引言

隨著上海及其周邊地區(qū)大規(guī)模的公路建設(shè)規(guī)模開始減緩，道路養(yǎng)護(hù)已經(jīng)成為道路行業(yè)工作者今后研究的重要方向。近日，交通運(yùn)輸部印發(fā)了新修訂的《農(nóng)村公路建設(shè)管理辦法》已于2018年6月1日施行，且在實(shí)施過程中，交通脫貧攻堅(jiān)先行引領(lǐng)作用日益凸顯，今年我國實(shí)現(xiàn)新改建農(nóng)村公路28.5萬km。農(nóng)村公路在建設(shè)過程中往往要求不及常規(guī)市政道路和公路，其紅線范圍較窄，標(biāo)高可調(diào)整范圍小，路面材料類型多樣，出現(xiàn)的坑槽，裂縫比較深、大面積裂縫、脫皮現(xiàn)象十分常見，對標(biāo)高影響較小、靈活且耐久的鋪裝技術(shù)是適合農(nóng)村公路預(yù)養(yǎng)護(hù)的亟需。

基于上海崇明區(qū)農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目，對新型開普封層的鋪裝效果進(jìn)行了配合比、結(jié)構(gòu)層開發(fā)和應(yīng)用研究?？紤]到單純使用碎石封層集料容易脫落，噪音大，外表不夠美觀等，在其上面再加一層微表處，既確保碎石封層的集料不脫落，又獲得了比較平滑的表面，降低了噪音[1-5]。

1 新型開普封層的結(jié)構(gòu)形式

開普封層首先在南非的開普敦（Cape Town）使用，因此稱為開普封層（Cape seal）。原始的方案是上下雙層設(shè)計，下層為碎石封層或稀漿封層，上層為微表處?？偤穸葹? cm左右。該項(xiàng)研究是根據(jù)上海的氣候特點(diǎn)、地貌特征和交通荷載需求，考慮到農(nóng)村公路標(biāo)高和開放交通的時限，對開普封層進(jìn)行了改良處理。采用橡膠瀝青纖維碎石封層和低噪音微表處的組合（結(jié)構(gòu)厚度1.5～2.0 cm），這種組合可以充分發(fā)揮兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。該結(jié)構(gòu)下層采用碎石封層結(jié)構(gòu)（厚度0.6～1.0 cm），起防水粘接作用；中層采用微表處(厚度0.4～0.6 cm)，作為銜接，滲入至碎石封層的孔隙中，起到承上啟下和找平的作用，滲入之后厚度降至0.5 cm左右；上層的微表處即與交通荷載直接接觸的一層（厚度約為0.5～0.8 cm），既具有良好的抗滑性能又有良好的平整度?？傮w結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。與常規(guī)開普封層呈現(xiàn)出明顯的結(jié)構(gòu)性質(zhì)上的不同，且在行駛噪聲上有較大的改善，因此稱為新型開普封層。

圖1 新型開普封層結(jié)構(gòu)圖

2 試驗(yàn)材料與組成設(shè)計

2.1 材料

2.1.1 改性乳化瀝青

新型開普封層采用改性乳化瀝青，改性劑采用SBR膠乳。選用上海龍孚道路養(yǎng)護(hù)工程有限公司生產(chǎn)的SBR改性乳化瀝青，采用了廣域型LYE-B530慢裂快凝型乳化劑，此乳化劑具有較高的集料種類耐受性。由LYE-B530乳化的改性乳化瀝青，其技術(shù)指標(biāo)如表1所列。

表1 微表處用改性乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)一覽表

2.1.2 橡膠瀝青

采用濕法攪拌工藝，基質(zhì)瀝青選取了使用較為廣泛的東海70號，外摻21.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的20～40目橡膠粉進(jìn)行改性，加熱瀝青至180～185℃溫度區(qū)間，低速攪拌1.5 h，制備而成橡膠瀝青的基本指標(biāo)如表2所列。

表2 橡膠瀝青基本指標(biāo)一覽表

2.1.3 集料和礦粉

試驗(yàn)用集料來自浙江產(chǎn)玄武巖，此次選用的級配為經(jīng)過低噪音級配設(shè)計處理，將其篩分成0～3 mm、3～5 mm和5～10 mm三檔備用，其中礦粉不參與低噪音微表處級配設(shè)計，而是作為外添加物使用，集料的篩分結(jié)果如表3所列。

在碎石封層中，集料的顆粒是鑲嵌在瀝青中的，它只有70%左右的高度與瀝青接觸，因此在碎石封層技術(shù)中對原材料有著嚴(yán)格的要求。理想的集料顆粒形狀應(yīng)是立方體或四棱形的，扁平細(xì)長性的顆粒應(yīng)盡量避免（不超過8%）。一般采用單粒徑的清潔集料，尺寸范圍在6～16 mm之間。不潔凈的集料中含有的粉塵、泥土?xí)璧K瀝青與集料顆粒表面的粘附。

表3 集料分檔篩分結(jié)果一覽表

2.1.4 水泥

該項(xiàng)微表處路用性能試驗(yàn)部分將礦粉和水泥作為添加物使用，水泥使用425普通硅酸鹽水泥。

2.1.5 纖維

碎石封層和微表處中的纖維均采用路用聚酯纖維，此纖維是一種常用在SMA瀝青瑪蹄脂碎石路面中的材料，具有裹附細(xì)料和瀝青的形成瑪蹄脂的作用，增強(qiáng)混合料中加筋效果和提高混合料疲勞性能的效果。其指標(biāo)見表4所列。

表4 集料分檔篩分結(jié)果一覽表

2.2 微表處dB60級配設(shè)計

集料級配對微表處路用性能有著重要的影響，也是影響行車噪聲的另一個關(guān)鍵。適當(dāng)降低粗集料的使用，加入優(yōu)質(zhì)種類的中粒徑集料（3～5 mm）、加強(qiáng)集料間嵌擠效應(yīng)、降低鋪設(shè)厚度與集料最大粒徑之差、采用間斷級配以增加粗集料的比例，是dB60級配的設(shè)計原則。但是，從級配角度降低噪音的處理對路用性能存在影響，油石比隨著粗集料的增加而減少，這將導(dǎo)致耐久性的降低。增加油石比有助于提高微表處的耐久度，但會造成對微表處表觀結(jié)構(gòu)造成泛油、粘輪等不利影響。表5所列為dB60專用低噪聲微表處級配。

2.3 試驗(yàn)方法

該項(xiàng)研發(fā)的新型開普封層中微表處是結(jié)構(gòu)成型的關(guān)鍵，中上兩層是選用了微表處的形式，根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）[6]中對微表處的指標(biāo)要求，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）[7]中指定試驗(yàn)進(jìn)行。分為施工性能試驗(yàn)和路用性能試驗(yàn)，其中施工性能試驗(yàn)主要包括：拌和試驗(yàn)、破乳時間試驗(yàn)、黏聚力試驗(yàn)；路用性能試驗(yàn)包括：濕輪磨耗試驗(yàn)、負(fù)荷輪粘砂試驗(yàn)進(jìn)行配合比設(shè)計。由于中上兩層微表處功能不同，新的配合比提出了新的試驗(yàn)項(xiàng)目以確定兩層微表處的性質(zhì)，如表6所列。

表5 dB60低噪音級配表

表6 dB60低噪音微表處配合比控制項(xiàng)目一覽表

3 施工與檢測

3.1 施工過程

3.1.1 原路面情況

選擇晴熱干燥的天氣施工，開工前對路表進(jìn)行調(diào)查和處理，統(tǒng)計路表車轍、裂縫、麻面、坑槽等情況（見圖2），并記錄在每個樁號中以做處理和完工后運(yùn)營期間的對比。

圖2 原路面損壞情況之實(shí)景

3.1.2 路表處理

將原路面進(jìn)行清掃，在原路段出現(xiàn)了較大裂縫的部分，采用裂縫貼進(jìn)行粘接處理，以進(jìn)一步減緩反射裂縫的產(chǎn)生（見圖3）。

圖3 裂縫貼處理原路表較大裂縫之實(shí)景

3.1.3 橡膠瀝青纖維碎石封層

（1）橡膠瀝青灑布量和碎石撒布量：應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行封層設(shè)計所確定的瀝青灑布量和碎石撒布量。在瀝青灑布車的前進(jìn)方向上放置油氈，瀝青灑布車和碎石撒布車通過后取走。分別稱量油氈的質(zhì)量，將得到瀝青的灑布量、碎石的撒布量和設(shè)計值進(jìn)行比較。（2）碎石與瀝青的粘附性。碎石與瀝青的粘附性是封層質(zhì)量的主要評價指標(biāo)之一，可以通過測量拉拔力的大小來評定。在施工中，一定要注意分別控制好瀝青與碎石的溫度，溫度低，則粘附力下降。（3）碎石與瀝青的裹附率。除了瀝青的灑布量、碎石的撤布量對瀝青與碎石的裹附率有影響外，灑布的均勻性、施工溫度及碾壓的及時性也會對裹附率產(chǎn)生直接的影響。在施工中，應(yīng)注意觀察裹附率的變化情況，及時調(diào)整和控制作業(yè)參數(shù)，保證達(dá)到或接近設(shè)計裹附率。裹附率過大，容易造成粘輪現(xiàn)象嚴(yán)重；裹附率偏小，則粘附力下降。圖4為纖維碎石封層攤鋪之實(shí)景。

圖4 纖維碎石封層攤鋪之實(shí)景

3.1.4 微表處封層

（1）混合料油石比檢測。合適的油石比是微表處混合料路用性能的重要保證。如果油石比過大，會造成路面泛油，影響路面的抗滑性能和美觀；如果油石比過小，微表處層與原路面的膠結(jié)、集料與瀝青的膠結(jié)都會受到不利影響。因此，應(yīng)保證攤鋪出的微表處混合料的油石比與設(shè)計油石比相符。（2）施工和易性?；旌狭铣矶葯z測攤鋪過程中微表處混合料的和易性是保證攤鋪質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，必須進(jìn)行檢測。（3）集料級配檢驗(yàn)。要求級配在規(guī)定范圍，檢驗(yàn)頻率為一天施工段檢測一個點(diǎn)。（4）混合料路用性能指標(biāo)的檢驗(yàn)。施工使用的材料很有可能與設(shè)計時的材料相差很大，設(shè)計指標(biāo)難以反映實(shí)際施工的混合料性能，因此，施工過程需進(jìn)行混合料的濕輪磨耗、負(fù)荷輪等指標(biāo)檢驗(yàn)。（5）上層微表處施工需要等到下層微表處完全干透之后進(jìn)行。圖5為微表處攤鋪之實(shí)景。

圖5 微表處攤鋪之實(shí)景

3.1.5 開放交通

上層微表處施工完成后，待到初步強(qiáng)度成型后即可開放交通。即完工后約1～2 h。圖6為開放交通之后的實(shí)景。

圖6 開放交通之后的新型開普封層之實(shí)景

該施工路段原路面為素混凝土路面，經(jīng)過新型開普封層的施工后，完成了“白加黑”的改造。另外值得一提的是，新型開普封層不僅可以用于如該項(xiàng)工程的水泥混凝土路面，也適用于原路面為瀝青面層的道路。

3.2 路面性能檢測

依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）和施工技術(shù)規(guī)范，對該路段的施工前后的同一個點(diǎn)位的構(gòu)造深度、滲水系數(shù)和平整度進(jìn)行了檢測，一共選取了5個檢測點(diǎn)。檢測結(jié)果如表5所列。

表5 施工前后路況檢測結(jié)果一覽表

從檢測結(jié)果可以看到，由于路面老化破損，且為混凝土路面，施工前的5個檢測點(diǎn)的三項(xiàng)指標(biāo)均不能滿足規(guī)范要求，經(jīng)過新型開普封層施工后的路面服務(wù)性能得到很大程度的恢復(fù)，均遠(yuǎn)超過規(guī)范要求。

4 結(jié)論

以上海農(nóng)村公路實(shí)體工程建設(shè)為依托，針對新型開普封層進(jìn)行配合比和結(jié)構(gòu)層開發(fā)研究，完成了施工和路面性能檢測，主要結(jié)論如下：

（1）新型開普封層選取三層結(jié)構(gòu)形式，下層為厚度0.8～1.0 cm的橡膠瀝青纖維碎石封層，厚度0.5～0.8 cm厚的低噪音微表處，上層為厚度約為0.8c m的低噪音纖維微表處。

（2）提出了各種材料的性質(zhì)和配比設(shè)計方法，以及專屬中上層微表處混合料的配合比控制項(xiàng)目。

（3）經(jīng)過新型開普封層施工后的農(nóng)村公路在平整度、構(gòu)造深度和滲水系數(shù)這三項(xiàng)路面服務(wù)性能都得到很大程度的恢復(fù)。