公路隧道養(yǎng)護(hù)中NovaChip超薄罩面的應(yīng)用

韓 利 明

(山西省公路局晉中分局，山西 晉中 030600)

0 引言

水泥混凝土路面是我國(guó)高速公路隧道使用最多的路面結(jié)構(gòu)形式，這些路面投入使用一段時(shí)間后，普遍存在抗滑力不足的問(wèn)題。采用“白+黑”進(jìn)行瀝青混合料罩面養(yǎng)護(hù)改造，當(dāng)罩面厚度較大時(shí)，使隧道內(nèi)凈空減少，且發(fā)生火災(zāi)時(shí)容易形成較多的煙霧釋放源。當(dāng)罩面厚度較薄時(shí)，路面耐久性往往較差。

在公路隧道NovaChip超薄磨耗層施工中，使用高性能改性乳化瀝青作為粘結(jié)層，將20 mm～30 mm厚的瀝青混合料攤鋪在水泥路面上形成表面抗滑磨耗層，能顯著提高隧道路面的抗滑性，增加行車安全性，有效降低現(xiàn)有隧道路面噪聲。磨耗層耐久性良好，造價(jià)遠(yuǎn)低于水泥路面微表處，具有極大的推廣應(yīng)用前景。

1 概述

熱拌薄層瀝青混凝土罩面技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)適用的路面修補(bǔ)技術(shù)，廣泛應(yīng)用于路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，也作為新建瀝青路面表面的抗滑磨耗層使用。

在我國(guó)，超薄瀝青面層的類型有：密級(jí)配的SMA-13,SMA-10,AC-10C等；開(kāi)級(jí)配的OGFC-13,OGFC-10等；半開(kāi)級(jí)配的NovaChip-13,NovaChip-10及法國(guó)的BBM-10等。一般根據(jù)路面狀況與設(shè)計(jì)要求合理選擇使用。

NovaChip超薄罩面適用性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣泛，在瀝青路面和水泥路面上均可使用。在我國(guó)，可將其作為高等級(jí)路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的技術(shù)之一，也可作為高等級(jí)路面中出現(xiàn)輕微病害的處治措施之一，使用較多的還將其作為新建路面的表面磨耗層使用。使用該法成型后的路面表面構(gòu)造深度大，適用于交通負(fù)載大、路面性能要求高的公路隧道水泥路面，處治后的隧道路面具有良好的抗滑，抗車轍，抗磨耗、防水害、降噪的性能，壽命一般可達(dá)到5年～8年。

在我國(guó)，很多使用一定年限的隧道出現(xiàn)了洞口段路面磨損嚴(yán)重的問(wèn)題，難以滿足行車要求，嚴(yán)重的甚至出現(xiàn)磨光現(xiàn)象，導(dǎo)致路面抗滑性能顯著降低，嚴(yán)重的威脅路面行車安全。對(duì)公路隧道路面采用NovaChip 超薄罩面技術(shù)進(jìn)行處治，發(fā)揮其構(gòu)造深度大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使得路面抗滑性能得到顯著改善，延長(zhǎng)路面耐久性，顯著提高隧道服務(wù)水平。

2 原材料

1)粘結(jié)料。采用NovaBond改性乳化瀝青作為粘結(jié)層，具有超強(qiáng)的粘結(jié)能力，起著封層與粘層的雙層作用的效果。易于噴灑、破乳速度快、水敏感性好、抗裂縫能力強(qiáng)。2)粗骨料?；旌狭闲阅芎艽蟪潭热Q于石料性能。石料采用斷級(jí)配，確保石料間充分嵌擠，形成較深的構(gòu)造深度， 保證雨天行車能見(jiàn)度。在NovaChip超薄罩面技術(shù)中，粗集料可分為5 mm～10 mm,10 mm～15 mm兩種類型。為確保成型后路面的抗滑性能，要求粗骨料具有足夠硬度和強(qiáng)度、顆粒形狀好、良好的磨光性能。堿性石料為宜，石質(zhì)須致密、堅(jiān)硬，塊狀構(gòu)造，能形成良好的嵌鎖效果。3)細(xì)集料。采用100%破碎加工成的機(jī)制砂為宜。要求機(jī)制砂干燥、無(wú)雜質(zhì)，且顆粒的棱角性好。為保證細(xì)集料與瀝青間的粘結(jié)效果，應(yīng)嚴(yán)格控制細(xì)集料中土的含量。4)粘結(jié)料。通過(guò)對(duì)改性乳化瀝青、橡膠改性瀝青、NovaBond 改性乳化瀝青以及SBS改性瀝青等進(jìn)行了性能檢測(cè)，通過(guò)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行的對(duì)比，建議使用NovaBond 改性乳化瀝青為宜，其粘結(jié)強(qiáng)度最高，無(wú)粘結(jié)力衰減，與集料間粘結(jié)牢固，有利于顯著提高路面的耐久性。采用殼牌NovaBinder 改性瀝青，相對(duì)密度為1.037，具有良好的高溫穩(wěn)定性、低溫韌性及抗應(yīng)力變形能力等路用性能。

3 混合料配合比設(shè)計(jì)

NovaChip超薄罩面具有獨(dú)特的混合料設(shè)計(jì)方法，采用油膜厚度法代替了傳統(tǒng)的混合料設(shè)計(jì)方法，確保形成9 μm～12 μm的油膜厚度，能保證骨料間足夠的粘結(jié)力。礦料間超過(guò)17%的孔隙率，形成足夠空間能容納更多的多余膠結(jié)料，確保路面不泛油。

在NovaChip混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)，采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法進(jìn)行，主要進(jìn)行確定礦料級(jí)配、最佳油石比和進(jìn)行試驗(yàn)段驗(yàn)證等。

1)礦料級(jí)配設(shè)計(jì)。采用斷級(jí)配。在礦料設(shè)計(jì)中，單一粒徑碎石占70%～80%、細(xì)集料占比20%～30%，具有“粗集料多、細(xì)集料少”的顯著特點(diǎn)，確保形成大空隙率。在我國(guó)，根據(jù)使用碎石的最大粒徑不同，NovaChip混合料可分為三種類型。A型最大粒徑4.75 mm，B型為9.5 mm，C型為13.2 mm，對(duì)應(yīng)的混合料表面紋理及摩擦系數(shù)依次增大。C型主要用于交通量大的道路。本文采用C型混合料。某工地采用的混合料級(jí)配如表1所示。

表1 混合料級(jí)配表

2)確定最佳油石比。在影響混合料性能的因素中，瀝青用量是一個(gè)關(guān)鍵因素。因此，確定最佳瀝青用量對(duì)確?；旌狭闲阅苁株P(guān)鍵。在施工中，瀝青用量過(guò)大時(shí)，容易導(dǎo)致路面出現(xiàn)泛油和車轍病害；太小則容易導(dǎo)致路面出現(xiàn)面層剝落、水破壞等影響耐久性的問(wèn)題。

在混合料級(jí)配確定后，采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)進(jìn)行試件制備，級(jí)配用油石比采用5.0%，并分別進(jìn)行性能檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明，混合料中的油石比一定時(shí)，礦料級(jí)配隨粉膠比增大。是由于集料間隙被礦粉有效填充，使得混合料中的礦料間隙及空隙率降低。參照我國(guó)采用的C型混合料的一些經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和施工現(xiàn)場(chǎng)氣候條件，合理確定設(shè)計(jì)油石比5.0%后，合理確定混合料設(shè)計(jì)級(jí)配。

4 施工要點(diǎn)

NovaChip超薄磨耗層是一種超磨耐久的表面層，是由粘結(jié)層和間斷級(jí)配的熱瀝青混合料形成1.5 cm～2.5 cm的超薄罩面，實(shí)施的施工工藝較為獨(dú)特。

4.1 拋丸處治

為增強(qiáng)罩面與原路面間的粘結(jié)強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，須對(duì)水泥路面進(jìn)行拋丸處治?？刹捎描T鋼丸和水平移動(dòng)式拋丸機(jī)進(jìn)行，拋丸深度為1 mm～3 mm，露骨率須大于20%，表面具有均勻粗糙度和良好清潔度，確保罩面和原路面間良好的粘結(jié)效果。拋丸后盡快進(jìn)行粘結(jié)層施工，減少二次污染。

4.2 病害預(yù)先處理

水泥路面的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和完整性對(duì)罩面性能及耐久性具有顯著影響。在進(jìn)行罩面施工前，對(duì)拋丸后出現(xiàn)的裂紋、孔洞及凹凸不平等缺陷須進(jìn)行處理，保證其良好穩(wěn)定的支撐作用。將松散、掉粒的水泥混凝土路面鑿除，對(duì)大于6.3 mm的裂縫要使用縫料進(jìn)行清理，對(duì)坑槽預(yù)先進(jìn)行挖補(bǔ)。大于12.5 mm的車轍須進(jìn)行銑刨或用微表處進(jìn)行車轍填補(bǔ)。對(duì)路面的嚴(yán)重結(jié)構(gòu)性病害，如嚴(yán)重的疲勞裂縫和車轍,在施工前須做好預(yù)先處理。

4.3 溫度控制

NovaChip超薄罩面施工對(duì)環(huán)境溫度要求較高，各工序溫度控制要求如表2所示。

表2 各工序溫度控制表

氣溫或水泥混凝土路面溫度低于15 ℃，應(yīng)停止超薄罩面施工。

4.4 混合料拌和

在進(jìn)行混合料生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)做好拌和時(shí)間和溫度的嚴(yán)格控制，采取有效措施實(shí)現(xiàn)礦料級(jí)配和瀝青用量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。振動(dòng)篩規(guī)格應(yīng)與礦料規(guī)格相匹配。某工地采用的生產(chǎn)配合比如表3所示。

表3 生產(chǎn)配合比

間歇式拌和機(jī)每盤的生產(chǎn)周期不少于45 s，其中干拌時(shí)間不少于10 s，確?；旌狭习韬途鶆?，成品混合料無(wú)花白、冒青煙和離析等現(xiàn)象。

定期對(duì)拌合樓的計(jì)量和測(cè)溫裝置進(jìn)行校核，瀝青用量誤差按0.3%進(jìn)行控制。

4.5 攤鋪

NovaChip超薄磨耗層使用專用機(jī)械 Novapaver施工，NovaBond 粘層油灑布和 NovaChip 混合料攤鋪同時(shí)進(jìn)行，須確保足夠的運(yùn)輸車輛。鋪攤作業(yè)須連續(xù)進(jìn)行。為有效提高路面的初始?jí)簩?shí)度，須合理選擇振搗或夯錘的振動(dòng)頻率和振幅。熨平板提前預(yù)熱至100 ℃以上。粘層油NovaBond灑布溫度要求為60 ℃～80 ℃，灑布量為1.2 kg/m2，攤鋪速度控制在 10 m/min～12 m/min范圍內(nèi)，灑布量須精確，以確保攤鋪均勻?；旌狭箱仈倻囟瓤刂圃?60 ℃左右，空隙率控制在12%左右。

4.6 碾壓

在罩面施工中，壓實(shí)目的在于實(shí)現(xiàn)石料嵌擠。由于罩面厚度較薄，降溫較快，鋼輪壓路機(jī)須緊跟攤鋪機(jī)均勻碾壓，壓實(shí)后路面一次成型。嚴(yán)格落實(shí)壓路機(jī)組合碾壓方案，分別組織實(shí)施初復(fù)壓作業(yè)，以期最短時(shí)間內(nèi)達(dá)到壓實(shí)度要求。某工地采用的碾壓速度控制如表4所示。罩面縱向接縫施工須確保在混合料溫度降低至120 ℃之前完成。成型后的路面須密實(shí)平整，要求縱橫縫平順，不存在明顯的離析、坑槽、松散、泛油等病害。在成型后的路面溫度自然降至50 ℃以下時(shí)，方可開(kāi)放交通。

表4 碾壓速度控制表 km/h

5 結(jié)語(yǔ)

在水泥混凝土路面加鋪 NovaChip 超薄罩面后，可使得路面平整度得到極大改善，路面抗滑性能得到有效恢復(fù)并提高，顯著提升路面的行車安全性和舒適度。

在公路隧道養(yǎng)護(hù)中，推廣NovaChip超薄罩面技術(shù)進(jìn)行抗滑處治，發(fā)揮其良好的路用性能，能有效解決公路隧道路面抗滑不足等病害，路用性能顯著提高，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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