顧生昊

(蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 211102)

0 引言

超粘精罩面是瀝青薄層罩面的一種，是對(duì)常規(guī)瀝青薄層罩面技術(shù)的創(chuàng)新和改進(jìn)，能夠解決傳統(tǒng)瀝青薄層罩面粘結(jié)性低、抗滑性低、壽命周期短等問題。超粘精罩面以高粘瀝青為瀝青膠結(jié)料，采用由三檔集料組成的連續(xù)半開級(jí)配結(jié)構(gòu)，粘層采用改性乳化瀝青[1]。超粘精罩面工藝簡(jiǎn)單、施工便捷，由于具有優(yōu)良的粘結(jié)性，在施工前通常不需要銑刨原路面，僅需要對(duì)老路病害進(jìn)行處理，處理完成后采用同步噴灑技術(shù)鋪筑超粘精罩面，通過鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，形成與原路面粘結(jié)良好的超粘精罩面結(jié)構(gòu)[2]。

1 試驗(yàn)路段概況

某高速公路，設(shè)計(jì)速度100 km/h，雙向四車道，單幅行車道寬度7.5 m，硬路肩寬度3.0 m，土路肩寬度0.75 m。選擇K25+400—K26+100路段作為試驗(yàn)段，總長(zhǎng)度700 m。該試驗(yàn)段瀝青上面層為連續(xù)級(jí)配骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)，原路基整體狀況評(píng)價(jià)為優(yōu)，原路面整體狀況評(píng)價(jià)為良。試驗(yàn)路段路面主要病害類型為裂縫，無其他類型嚴(yán)重病害，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)共有12條裂縫，其中2條為溫縮型橫縫，其余為寬度小于1 mm的縱向裂縫，最大長(zhǎng)度8 m。由于路面病害程度較輕，尚處于裂縫發(fā)展初期，根據(jù)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的原則及目的，采用的超粘精罩面配合比為機(jī)制砂(0～3 mm)：碎石(3～6 mm)：碎石(6～10 mm)：礦粉=26：9：60：5，礦粉選用玄武巖，施工時(shí)以壓實(shí)厚度20 mm為控制標(biāo)準(zhǔn)。通過對(duì)該路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，有效延遲了中修、大修時(shí)間，延長(zhǎng)路面使用壽命[3-4]。

2 路用性能評(píng)價(jià)

為評(píng)定超粘精罩面對(duì)路面性能的影響，試驗(yàn)段在超粘精罩面施工前后分別對(duì)擺值、構(gòu)造深度、平整度和滲水性能進(jìn)行測(cè)試，各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果如下。

2.1 擺值

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《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG F80/1—2017)，利用擺式摩擦系數(shù)測(cè)定儀進(jìn)行擺值測(cè)定。在試驗(yàn)段行車道上設(shè)置了3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)并做好標(biāo)記，樁號(hào)分別為K25+450、K25+650、K25+850，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

通過擺值試驗(yàn)結(jié)果可知，原路面的路面擺值的均值只有53.29 BPN，而規(guī)范規(guī)定的高速公路路面擺值最低值為50 BPN，可見原路面已經(jīng)接近低限。根據(jù)建設(shè)方提供的資料該段道路投入運(yùn)營僅3年時(shí)間，隨著運(yùn)營時(shí)間的增長(zhǎng)、交通量的增加，路面病害會(huì)更加嚴(yán)重，該段道路的路面擺值還將持續(xù)下降，難以滿足抗滑要求，在高速行車狀態(tài)下對(duì)行車安全極為不利。超粘精罩面采用半開級(jí)配結(jié)構(gòu)，相比于原路面密集配結(jié)構(gòu)具有更高的摩擦系數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，通過采用超粘精罩面養(yǎng)護(hù)后，路面擺值明顯提高，平均擺值上升至78.6 BPN，提高幅度為47.6%，說明該段道路的抗滑性能得到明顯改善。

2.2 構(gòu)造深度

構(gòu)造深度是指瀝青混合料表面空隙的的平均深度，對(duì)抗滑性能有顯著影響，《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50-2017)將構(gòu)造深度作為抗滑性能的設(shè)計(jì)指標(biāo)之一。本次共在試驗(yàn)段上設(shè)置3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。

試驗(yàn)段以《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D50-2017)為依據(jù)采用鋪沙法對(duì)超粘精罩面施工前后的路面構(gòu)造深度進(jìn)行確定，測(cè)試結(jié)果如圖2所示。

對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，超粘精罩面鋪設(shè)完成后，構(gòu)造深度有較大幅度的增加。這種效果的提升主要得益于瀝青混合料采用半開級(jí)配結(jié)構(gòu)，半開級(jí)配的瀝青混合料空隙率較大，不僅可以為超粘精罩面提供空隙，同時(shí)也能為路面提供足夠的構(gòu)造深度。

超粘精罩面施工前原路面的平均構(gòu)造深度為0.86 mm，規(guī)范規(guī)定的高速公路路面構(gòu)造深度最低要求為0.8 mm。超粘精罩面鋪設(shè)完成后，路面構(gòu)造深度均值1.14 mm，提升幅度33%。另外，路面構(gòu)造深度及孔隙率的提高能夠有效衰減輪胎振動(dòng)，從而降低車輛高速行駛時(shí)輪胎與路面之間產(chǎn)生的噪音。

2.3 平整度

試驗(yàn)段采用3 m直尺對(duì)超粘精罩面施工前后路面進(jìn)行平整度測(cè)試，檢測(cè)點(diǎn)位置與擺值試驗(yàn)相同。試驗(yàn)段共3個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)每隔3 m測(cè)試1次，共計(jì)9次，測(cè)試結(jié)果如圖3所示。

圖3 超粘精罩面平整度度測(cè)試結(jié)果

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，超粘精罩面鋪設(shè)完成后路面平整度普遍得到了提高，但各檢測(cè)點(diǎn)提高幅度差別很大，主要原因是超粘精罩面厚度很薄，受原路面平整度制約。但路面平均平整度依然由施工前1.9 mm下降至0.8 mm，相較原路面提升了58%，說明超粘精罩面對(duì)路面平整度的改善比較有效。理論上采用的超粘精罩面厚度越大，對(duì)路面平整度的改善效果更佳。但對(duì)于存在嚴(yán)重車轍、沉陷的路面，在施工前應(yīng)采取面層銑刨重鋪等措施使平整度滿足要求后再鋪筑超粘精罩面。

2.4 滲水性能

超粘精罩面為半開級(jí)配結(jié)構(gòu)，相比于密實(shí)性結(jié)構(gòu)空隙率較大，因此應(yīng)具有一定的滲水(疏水)性能。本項(xiàng)目在試驗(yàn)段行車道上選取了3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行超粘精罩面施工前后的滲水性能試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 超粘精罩面滲水試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由圖4可以看出，原路面滲水性能幾乎為零，這是由于原路面的路面結(jié)構(gòu)屬于密實(shí)型結(jié)構(gòu)，路面經(jīng)壓實(shí)后空隙率非常小，因此路面結(jié)構(gòu)基本不具備滲水能力。瀝青面層滲水性能低能有效防止路表雨水滲入路面結(jié)構(gòu)，避免路面結(jié)構(gòu)乃至路床在水的作用下導(dǎo)致強(qiáng)度降低；但雨水積聚在路表情況下，在高速行車時(shí)會(huì)形成水膜，不利于行車安全。而采用半開級(jí)配的超粘精罩面具有12%～15%的空隙率。路表雨水在垂直方向經(jīng)超粘精罩面下滲至原路面密實(shí)型結(jié)構(gòu)表面后便無法繼續(xù)下滲，可在超粘精罩面內(nèi)部沿道路橫坡排至路肩，因此不但不會(huì)對(duì)路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，還具有很好的水平疏水效果，由試驗(yàn)結(jié)果可知其平均滲水性能為660 mL/min。采用超粘精罩面避免了雨天水膜的形成，進(jìn)而提高了雨天行車安全性。

3 工程經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)原則、目的及意義，作為預(yù)養(yǎng)護(hù)工程的超粘精罩面最大的作用就是保護(hù)原路面，延遲中修、大修時(shí)間，延長(zhǎng)道路使用年限，從而達(dá)到降低道路整體費(fèi)用。技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)性是制約養(yǎng)護(hù)技術(shù)推廣和應(yīng)用的重要因素，本文以試驗(yàn)段施工工藝為基礎(chǔ)，通過與目前工程上常用的幾種養(yǎng)護(hù)技術(shù)對(duì)比，對(duì)超粘精罩面的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析。整體造價(jià)、服務(wù)壽命以及壽命周期3個(gè)指標(biāo)能夠直接反映技術(shù)方案的經(jīng)濟(jì)性。通過市場(chǎng)調(diào)研，超粘精罩面綜合造價(jià)為80～100元/m2，根據(jù)研究結(jié)果并結(jié)合工程實(shí)踐其使用使命為8～10年。常見的幾種養(yǎng)護(hù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益及服務(wù)壽命對(duì)比圖如圖5、圖6所示。

圖5 常用瀝青薄層罩面經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比圖

圖6 常用瀝青薄層罩面服務(wù)壽命

由圖5和圖6可以看出，超粘精罩面相較于普通的超薄磨耗層具有更長(zhǎng)的使用壽命和更好的保護(hù)原路面的作用，其長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益更好。同時(shí)，其服務(wù)壽命在多種不同的瀝青薄層罩面中也屬于較為優(yōu)秀的一種。結(jié)合前文對(duì)超粘精罩面擺值、構(gòu)造深度、平整度及滲水性能的研究成果來看，超粘精罩面可以更大程度上保護(hù)原路面，延長(zhǎng)其使用壽命，延后中修、大修的時(shí)間，更具有降噪和美化路面的功能，具有良好的推廣前景。

4 結(jié)語

本文以某高速公路試驗(yàn)段為依托，參照其他養(yǎng)護(hù)技術(shù)資料，對(duì)超粘精罩面的材料要求、施工器械、施工工藝及流程進(jìn)行簡(jiǎn)單的討論；通過超粘精罩面施工前后擺值、構(gòu)造深度、平整度、滲水性能進(jìn)行試驗(yàn)，并對(duì)經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論。

1)半開級(jí)配瀝青混合料具有良好的構(gòu)造深度和豐富的表面紋理，作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)材料施工后路面的擺值與構(gòu)造深度分別提高47.6%、33%，可以有效地提高路面抗滑性能，對(duì)保障高速行車安全性具有重要作用。

2)超粘精罩面對(duì)原路面的平整度有較大的提升。但對(duì)于存在嚴(yán)重車轍、沉陷的路面，在施工前應(yīng)采取面層銑刨重鋪等措施使平整度滿足要求后再鋪筑超粘精罩面。

3)超粘精罩面具有良好的疏水性能，滲水性能為670 mL/min，與原路面密實(shí)型瀝青混合料粘結(jié)后，在保證路面結(jié)構(gòu)及路床強(qiáng)度的同時(shí)能夠及時(shí)排出路面雨水，且不會(huì)形成水膜，提高了行車安全性。

4)超粘精罩面與常用的幾種養(yǎng)護(hù)技術(shù)對(duì)比，經(jīng)濟(jì)效益良好，推廣應(yīng)用前景廣闊。