鄭永尤

（東莞粵惠建筑科技有限公司，廣東東莞 523000）

0 引言

在行車反復(fù)碾壓及環(huán)境等因素的綜合作用下，高等級(jí)公路瀝青路面會(huì)逐漸出現(xiàn)各種病害，一般情況下公路運(yùn)行3～5a 后路面會(huì)出現(xiàn)老化、剝落、車轍、裂縫、磨光等功能性損壞，此時(shí)若不及時(shí)實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，以上病害會(huì)持續(xù)擴(kuò)展，引發(fā)嚴(yán)重的坑槽、車轍、唧漿、松散等結(jié)構(gòu)性損壞，使瀝青路面路用性能和壽命急劇下降。20 世紀(jì)90 年代，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)開(kāi)始在我國(guó)高等級(jí)公路中推廣應(yīng)用，根據(jù)路面功能性損壞的嚴(yán)重程度，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施分為霧封層、瀝青再生、微表處、薄層罩面等。其中，霧封層、瀝青再生養(yǎng)護(hù)技術(shù)適用于瀝青油膜磨耗、老化、滲水等輕微病害；微表處適用于瀝青層剝落、輕微車轍等病害；薄層罩面技術(shù)則適用于瀝青表面修復(fù)和深度在15mm 以內(nèi)的輕度車轍等病害，并能顯著提升瀝青面層抗滑、排水、抗磨、降噪等性能，從而保證瀝青路面使用壽命。

1 工程概況

某高速公路全線于2015 年8 月底建成通車，按照全封閉、全立交平原微丘區(qū)四車道高速公路設(shè)計(jì)，行車速度120km/h，路基寬28m，行車道設(shè)計(jì)寬度為4×3.75m，設(shè)計(jì)荷載為汽車-超20 級(jí)、掛車-120。在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，部分路段重載超限車輛持續(xù)增多，導(dǎo)致路段出現(xiàn)表面功能性病害，為解決這些問(wèn)題，保證公路的使用壽命，必須對(duì)病害路段實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。相關(guān)部門于2020 年初對(duì)該高速公路病害路段展開(kāi)調(diào)研，按照先局部、后鋪開(kāi)的方式，于2020 年10 月對(duì)樁號(hào)K376+955—K383+410 試驗(yàn)段實(shí)施同步薄層罩面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，罩面層設(shè)計(jì)厚度為2.5cm。

2 原材料性能及配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料性能

同步薄層罩面混合料主要由聚合物改性乳化瀝青、高黏SBS改性瀝青、優(yōu)質(zhì)粗細(xì)集料及填料等材料按設(shè)計(jì)配合比制備而成。

（1）聚合物改性乳化瀝青：試驗(yàn)段主要使用破乳速度快、黏結(jié)及防水性能優(yōu)良的高性能聚合物改性乳化瀝青，其性能檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表1。根據(jù)表中試驗(yàn)結(jié)果，聚合物改性乳化瀝青混合料蒸發(fā)殘留物殘留水分含量、軟化點(diǎn)、彈性恢復(fù)程度等均符合《公路工程養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG H10—2009），且比常用的黏層改性乳化瀝青混合料性能更加優(yōu)異[1]。

表1 聚合物改性乳化瀝青性能檢測(cè)結(jié)果

（2）高黏SBS改性瀝青：該試驗(yàn)段同步薄層罩面改性乳化瀝青混合料孔隙率在10%以上，且屬于開(kāi)級(jí)配骨架結(jié)構(gòu)，為保證其具備較好的抗裂、抗車轍、抗疲勞、防滲等性能，應(yīng)增大其裹覆集料油膜厚度、提高黏附性能，高黏SBS改性瀝青結(jié)合料路用性能試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表2。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，該結(jié)合料軟化點(diǎn)、閃點(diǎn)、延度和彈性恢復(fù)等性能均滿足規(guī)范要求，并優(yōu)于常用SBS改性瀝青。

表2 高黏SBS改性瀝青結(jié)合料路用性能試驗(yàn)結(jié)果

（3）優(yōu)質(zhì)粗細(xì)集料及填料：該高速公路同步薄層罩面試驗(yàn)段所用集料均應(yīng)符合《公路工程養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG H10—2009）關(guān)于抗滑表層性能質(zhì)量要求，所用粗細(xì)集料均為閃長(zhǎng)巖。為增強(qiáng)瀝青結(jié)合料和粗細(xì)集料黏附性，提升同步薄層罩面混合料抗水損性能，應(yīng)以水泥為填料。粗集料壓碎值為6.1%、洛杉磯磨耗值10.6%、表觀相對(duì)密度2.769、吸水率和堅(jiān)固性分別為0.67%和2.06%、粒徑大于9.5mm的針片狀顆粒含量為4.6%、粒徑小于0.075mm的顆粒含量為0.2%、軟石含量1.23%、與瀝青黏附等級(jí)為5級(jí)，均滿足規(guī)范值；細(xì)集料表觀相對(duì)密度2.768、粒徑大于0.3mm的石料堅(jiān)固性為16%、粒徑小于0.075mm的顆粒含量為2.7%、砂當(dāng)量65%、亞甲藍(lán)值23g/kg、流動(dòng)時(shí)間45s，符合規(guī)范要求。作為填料的水泥表觀相對(duì)密度3.041、含水率0.1%、外觀無(wú)團(tuán)粒結(jié)塊、親水系數(shù)0.64、塑性指數(shù)3.45%、加熱后無(wú)明顯顏色變化，粒徑小于0.6mm、粒徑小于0.15mm及粒徑小于0.075mm顆粒質(zhì)量百分率分別為100%、99.7%和98.9%，滿足規(guī)范要求。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

采用馬歇爾試驗(yàn)法進(jìn)行同步薄層罩面混合料配合比設(shè)計(jì)，并應(yīng)保證其析漏性能和體積指標(biāo)等方面的特殊要求。該試驗(yàn)路段預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工主要使用SOAC-13高黏SBS改性瀝青混合料，并在結(jié)合試驗(yàn)段交通運(yùn)行及環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，參照NovaChip超薄磨耗層施工實(shí)踐確定其級(jí)配范圍。SOAC-13 高黏SBS 改性瀝青混合料內(nèi)粒徑9.5mm以上顆粒含量和OGFC-13較為接近，且比密級(jí)配AC-13C 高，比斷級(jí)配SMA-13 ?。涣?.75mm 以下篩孔通過(guò)率和密級(jí)配AC-13C下限十分接近，且比OGFC-13大，比斷級(jí)配SMA-13小。結(jié)合集料實(shí)際篩分結(jié)果確定的SOAC-13 高黏SBS 改性瀝青混合料礦料級(jí)配設(shè)計(jì)為：粒徑10～15mm礦料∶粒徑5～10mm礦料∶粒徑3～5mm礦料∶粒徑0～3mm礦料∶水泥=36∶33∶6∶22∶3。結(jié)合級(jí)配設(shè)計(jì)不難看出，SOAC-13高黏SBS改性瀝青混合料為開(kāi)級(jí)配骨架結(jié)構(gòu)瀝青混合料，其中粒徑4.75mm以上粗集料和粒徑2.36mm 以下細(xì)集料含量分別為68.9%和23.3%。考慮到目標(biāo)空隙率在10%以上便能形成石-石接觸型嵌鎖結(jié)構(gòu)[2]，故對(duì)其體積指標(biāo)要求較高。

通過(guò)馬歇爾設(shè)計(jì)方法，在4.3%～5.5%的油石比范圍內(nèi)，按照0.3% 的間隔設(shè)定4.3%、4.6%、4.9%、5.2%、5.5%等幾檔油石比，并在165℃的高溫下雙面擊實(shí)50 次成型馬歇爾試件，并進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果具體見(jiàn)表3。綜合考慮混合料毛體積密度、流值、油膜厚度、瀝青飽和度、空隙率等指標(biāo)取值結(jié)果及體積特性，選定5.0%的油石比。

表3 SOAC-13高黏SBS改性瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

為進(jìn)行SOAC-13高黏SBS改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)證，以5.0%的最佳油石比制作混合料試件，并展開(kāi)系列路用性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，混合料滲水系數(shù)取1 304mL/min、表面構(gòu)造深度為1.09mm、凍融劈裂殘留強(qiáng)度比為94.5%、低溫彎曲破壞應(yīng)變?yōu)? 315με、車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度取3 658次/mm、謝倫堡析漏損失0.08%，均滿足規(guī)范要求。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，SOAC-13高黏SBS改性瀝青混合料析漏損失要求和斷級(jí)配SMA-13完全一致，且滲水要求更高；混合料各項(xiàng)路用性能均滿足規(guī)范要求[3]。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 施工前的準(zhǔn)備

3.1.1 舊瀝青路面處治

依據(jù)《公路工程養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG H10—2009）及同類工程施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)舊路面裂縫、坑槽、唧漿等既有病害進(jìn)行全面處治，為罩面層提供穩(wěn)固的路面下承層支撐。

在攤鋪施工前，還應(yīng)將舊路面落葉及灰塵等徹底清除，并清除舊路面標(biāo)線，在施工過(guò)程中隨時(shí)清掃未攤鋪路段動(dòng)態(tài)垃圾，為加鋪罩面層和舊瀝青路面的充分黏結(jié)提供條件。還應(yīng)銑刨處理攤鋪起點(diǎn)與終點(diǎn)5m 范圍內(nèi)的舊路表，保證接頭處罩面層和舊路表平順連接。

3.1.2 施工設(shè)備選型

該試驗(yàn)段使用維特根SF-1800型專用同步攤鋪機(jī)進(jìn)行同步薄層罩面攤鋪施工，該型號(hào)攤鋪機(jī)可實(shí)現(xiàn)聚合物改性乳化瀝青黏結(jié)層噴灑和薄層罩面高黏改性瀝青混合料的同步攤鋪，攤鋪速度達(dá)到10～20m/min，通過(guò)試驗(yàn)段試鋪確定施工參數(shù)。攤鋪開(kāi)始前，必須全面檢查乳化瀝青儲(chǔ)罐、計(jì)量、噴灑系統(tǒng)以及受料斗、傳送帶、熨平板等零部件，確保攤鋪機(jī)械性能狀態(tài)良好。為確保同步薄層罩面的孔隙率，還應(yīng)配合使用1 臺(tái)13t重型雙鋼輪壓路機(jī)碾壓施工；此外，還應(yīng)配備1臺(tái)阿曼4000 型拌和樓、2 臺(tái)背負(fù)式手持吹風(fēng)機(jī)、2 輛ZL-50 型裝載機(jī)、10輛15t自卸車、1臺(tái)維特根銑刨機(jī)。

3.1.3 黏結(jié)層材料準(zhǔn)備

為保證罩面層和舊路面良好黏結(jié)，必須使用性能良好的聚合物改性乳化瀝青，為節(jié)省施工期間加熱時(shí)間，確保施工過(guò)程順利銜接，在施工開(kāi)始前必須攪拌聚合物改性乳化瀝青，并將其溫度升高至60～80℃?zhèn)溆谩?/p>

3.2 同步施工

改性瀝青混合料同步薄層罩面施工工序與其他改性瀝青混合料類似，但黏結(jié)層施工必須與混合料施工同步進(jìn)行。

3.2.1 混合料拌和及運(yùn)輸

混合料拌和期間要加強(qiáng)各檔集料與高黏改性瀝青生產(chǎn)配合比以及溫度控制，集料和高黏改性瀝青加熱溫度分別控制在180～191℃和165～170℃之間，同步薄層罩面混合料拌和溫度控制在170～180℃之間，拌和時(shí)間則應(yīng)為40～45s/盤(pán)，并確?；旌狭习韬途鶆?，無(wú)結(jié)塊、花白及離析等現(xiàn)象。

混合料運(yùn)輸應(yīng)通過(guò)15t 自卸車，施工期間攤鋪機(jī)前方應(yīng)至少有2輛等候卸料的自卸車輛。運(yùn)料車在每次裝料前后必須徹底清掃，裝料過(guò)程中應(yīng)避免出現(xiàn)離析，裝料后運(yùn)輸過(guò)程中要覆蓋帆布保溫、防塵，混合料到場(chǎng)溫度應(yīng)不低于165℃。

3.2.2 黏結(jié)層噴灑

當(dāng)聚合物改性乳化瀝青黏層在溫度60～80℃之間進(jìn)行噴灑，并精確計(jì)量噴灑量，該試驗(yàn)段黏結(jié)層噴灑量應(yīng)控制在1.3～1.5L/m2，并結(jié)合路表面粗糙程度現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整最佳噴灑量，對(duì)實(shí)際噴灑效果進(jìn)行檢測(cè)。每次同步攤鋪前均應(yīng)在25m長(zhǎng)度段內(nèi)試噴灑聚合物改性乳化瀝青，同時(shí)觀測(cè)聚合物改性乳化瀝青灑布均勻程度以及是否存在花白，若出現(xiàn)花白料，則應(yīng)及時(shí)調(diào)整噴頭，保證灑布均勻。

3.2.3 混合料同步攤鋪及碾壓

在聚合物改性乳化瀝青噴灑工藝調(diào)整好后開(kāi)始薄層罩面同步攤鋪，攤鋪前應(yīng)將攤鋪機(jī)熨平板預(yù)熱至不低于100℃，并徹底清理熨平板表面油污、塵土、雜物。自卸車掛空擋并在攤鋪機(jī)推動(dòng)下緩慢前行，同時(shí)向受料斗內(nèi)卸料。在聚合物改性乳化瀝青噴灑的同時(shí)進(jìn)行罩面層高黏改性瀝青混合料攤鋪施工，攤鋪過(guò)程中卸料車不得隨意剎車。攤鋪機(jī)按照13～15m/min 的施工速度前行，并應(yīng)保證集料顆粒排列和罩面層厚度的均勻性。該試驗(yàn)段為單車道攤鋪施工，為確?？v向接縫密實(shí)、平順、美觀，必須在攤鋪過(guò)程中以人工方式向縱向接縫填補(bǔ)細(xì)料。

為縮短碾壓作業(yè)段長(zhǎng)度，壓路機(jī)必須緊跟攤鋪機(jī)碾壓，并避免出現(xiàn)推移。該試驗(yàn)段采用1 臺(tái)13t 雙鋼輪壓路機(jī)靜壓3～4 遍，終壓溫度不低于90℃，并保證薄層罩面層擁有足夠孔隙率。此外，壓路機(jī)必須配備有刮板和皂液添加系統(tǒng)，避免未達(dá)到碾壓密實(shí)狀態(tài)的熱瀝青混合料黏輪，影響碾壓效果。

4 應(yīng)用效果

試驗(yàn)段同步薄層罩面養(yǎng)護(hù)施工結(jié)束后進(jìn)行了施工效果檢測(cè)與評(píng)價(jià)，檢測(cè)結(jié)果顯示（見(jiàn)表4），同步薄層罩面抗滑、降噪、排水等性能優(yōu)良，能將路面雨水迅速排出，避免產(chǎn)生行車水霧，大幅提升了行車安全性。試驗(yàn)段預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工自2020 年9 月完成以來(lái)，同步薄層罩面路段整體性能良好，路用性能優(yōu)越，同步薄層罩面技術(shù)使得舊瀝青路面使用性能顯著提高，既有病害得到有效遏制，取得了預(yù)期的養(yǎng)護(hù)效果。

表4 同步薄層罩面試驗(yàn)段施工效果檢測(cè)結(jié)果

厚度為2.5cm 的同步薄層罩面單位造價(jià)為58 元/m2，厚4cm 的SMA-13造價(jià)為64元/m2，使用厚2.5cm 的同步薄層罩面養(yǎng)護(hù)施工比傳統(tǒng)的處理方式節(jié)省造價(jià)10%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某高速公路試驗(yàn)段同步薄層罩面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工過(guò)程的分析得出，同步薄層罩面改性瀝青混合料磨耗層具備優(yōu)異的抗滑、防水、降噪等路用性能，磨耗層厚度一般在15～25mm 之間，包括黏結(jié)層和罩面層，為增強(qiáng)磨耗層路用性能，黏結(jié)層主要采用快裂型高固含量聚合物改性乳化瀝青，罩面層則為高黏SBS改性瀝青和優(yōu)質(zhì)粗細(xì)集料制備而成的混合料。試驗(yàn)段施工結(jié)果表明，同步薄層罩面除具備優(yōu)異的路用性能外，還能大幅節(jié)省工程造價(jià)，屬于高性價(jià)比瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，可在我國(guó)高等級(jí)公路功能性病害處治方面推廣應(yīng)用。