溫拌瀝青超薄罩面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究

李紅巖

(保定市公路管理局 保定 071000)

傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料(HMA)由于拌和及施工溫度相對較高，不僅對能源的使用消耗、粉塵、廢氣的排放等環(huán)境因素帶來負(fù)面影響，而且對環(huán)保工作人員的健康也不利。近10年發(fā)展起來的溫拌技術(shù)，通過在拌和時(shí)添加溫拌劑降低瀝青的黏度，在保證其路用性能與前者相近的前提下，使拌和和施工溫度降低，減少有害物質(zhì)的排放，提高路面壓實(shí)度。這些優(yōu)點(diǎn)使在溫度較低時(shí)瀝青混合料的施工成為可能，具有節(jié)能環(huán)保且延長施工期等優(yōu)勢，得到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注[1]。

溫拌瀝青技術(shù)和超薄罩面技術(shù)整合為一體使用在路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中，不僅經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)能減排成效突出，而且該技術(shù)的應(yīng)用可有效延長道路的使用周期，改善原有路面的病害狀況，滿足新時(shí)期城市道路建設(shè)和養(yǎng)護(hù)的需求[2]，因此，本文以保定市內(nèi)二級公路的養(yǎng)護(hù)工程為例，對溫拌改性瀝青超薄罩面施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行探討與研究。

1 溫拌瀝青超薄罩面

溫拌瀝青技術(shù)(WMA)與熱拌瀝青混合料(150～180 ℃)相比，該技術(shù)通過加入溫拌劑，混合料拌和溫度比熱拌瀝青低30 ℃左右，其使用性能卻與之相當(dāng)。溫拌瀝青超薄罩面的技術(shù)優(yōu)勢具體體現(xiàn)在以下方面。

1) 超薄瀝青罩面作為路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和輕微病害表面處理的新型技術(shù)，可有效增加道路8～10年的使用壽命，但由于其厚度僅為1.5～2.5 cm，存在壓實(shí)困難的缺點(diǎn)，溫拌技術(shù)可有效解決這一問題[3]。

2) 溫拌瀝青技術(shù)可節(jié)省用于加熱的燃料成本30%～40%，生產(chǎn)設(shè)備的損耗和老化程度也有所降低；還減少了有害氣體和粉塵在空氣中的排放量，節(jié)能環(huán)保[4-5]。

3) 溫拌超薄罩面碾壓完成后的溫度較熱拌技術(shù)低，交通管制時(shí)間縮短，對行人及車輛的影響降低。

2 溫拌超薄罩面瀝青混合料生產(chǎn)技術(shù)要求

2.1 溫拌瀝青混凝土材料要求

本工程中使用易壓實(shí)瀝青混凝土ECA-10，主要成分如下。

1) 瀝青。結(jié)合性價(jià)比和面層使用要求，選用等級為PG76-22的SBS改性瀝青。

2) 粗集料。鑒于超薄瀝青罩面層設(shè)計(jì)厚度為2.5 cm，選擇溫拌瀝青混合料的最大粒徑為10 mm,且不小于4.75 mm的近似立方體的玄武巖或輝綠巖集料。本工程中粗集料使用張家口產(chǎn)5～10 mm玄武巖粗集料。細(xì)集料同為張家口產(chǎn)0～5 mm玄武巖細(xì)集料。粗、細(xì)集料均要求石質(zhì)堅(jiān)硬、無雜質(zhì)、無風(fēng)化、顆粒近似立方體，要有一定級配，經(jīng)人工軋制而成，避免使用下腳料。

3) 礦粉。采用天津薊縣產(chǎn)石灰?guī)r礦粉。

4) 聚酯纖維。在混合料中加入0.2%的聚酯纖維，可以增強(qiáng)防水性能，提高路面的高溫抗車轍能力和低溫抗裂性，聚酯纖維技術(shù)要求見表1。

表1 聚酯纖維技術(shù)要求

5) 溫拌添加劑。采用DAT-F6 添加劑,該添加劑為表面活性類活性水溶液，摻入瀝青混凝土中，在膠結(jié)料和混凝土內(nèi)部形成的潤滑結(jié)構(gòu)可有效降低瀝青混合料拌和、攤鋪、碾壓等各施工步驟所需溫度，且不改變原瀝青材料的特性。DAT-F6 溫拌添加劑的物理性質(zhì)見表2。

表2 DAT-F6溫拌添加劑物理性質(zhì)

6) 黏層油。在鋪設(shè)薄層瀝青罩面前，在原路面噴灑黏層油以達(dá)到兩者之間更好的粘合。本次施工中使用HVE-65高黏乳化瀝青黏層油。

2.2 混合料級配設(shè)計(jì)

瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)是影響工程質(zhì)量及行車體驗(yàn)的重要因素，也是整個(gè)施工過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。超薄瀝青混凝土作為表面處治層，應(yīng)具有較好的抗滑能力，采用間斷級配型混合料可形成良好的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)，達(dá)到防滑的效果，且具有較好的高溫穩(wěn)定性，根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)受攤鋪厚度的限制，采用0/10型混合料，最大公稱粒徑為10 mm。本工程中粗細(xì)集料的分界點(diǎn)為4.75 mm，間斷區(qū)間為2.36～4.75 mm。

瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)采用馬歇爾試驗(yàn)方法，技術(shù)要求見表3。采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型進(jìn)行驗(yàn)證，檢驗(yàn)指標(biāo)及其技術(shù)要求見表4。

表3 馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求

表4 配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)指標(biāo)和技術(shù)要求

根據(jù)設(shè)計(jì)最終確定ECA-10各種礦料的配合比例分別為：m(6.5～10 mm碎石)∶m(4.75～6.7 mm石屑)∶m(機(jī)制砂)∶m(礦粉)=58∶14∶23∶5，混合料中m(SBS改性瀝青)∶m(添加劑)=19∶1，聚酯纖維的摻量為混合料重量的0.2%。

2.3 最佳油石比確定

根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本研究中超薄瀝青混合料的目標(biāo)空隙率定為4.0%。取4.5%，4.8%，5.1%，5.4%，5.7% 5種油石比，制備5組馬歇爾試件。用實(shí)驗(yàn)室小型拌和機(jī)拌制瀝青混凝土，馬歇爾擊實(shí)儀雙面擊實(shí)75次成型試件，并分別測定試件的空隙率、表觀密度、礦料間隙率、瀝青飽和度、穩(wěn)定度和流值，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 不同油石比ECA-10馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)油石比為5.1% 時(shí)，試件空隙率為 4.2%，與目標(biāo)空隙率最相近，而此時(shí)，穩(wěn)定度相對最高，綜合其他參數(shù)，參照J(rèn)TG F40-2004 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》，最終確定5.0%作為ECA-10瀝青混合料的最佳油石比。

2.4 混合料生產(chǎn)

溫拌瀝青混凝土拌和時(shí)，攪拌缸中噴灑瀝青3 s后，加入規(guī)定比例的溫拌添加劑，添加劑的噴灑在瀝青噴灑結(jié)束之前完成,聚酯纖維由人工投入。拌和時(shí)間控制方面,單盤料拌和周期不能少于50 s,瀝青與溫拌劑的加入控制在13 s以內(nèi)，其中加入聚酯纖維干拌3 s,然后濕拌6 s，添加礦粉后再繼續(xù)濕拌30 s，確保溫拌劑能夠與瀝青材料進(jìn)行完全融合?，F(xiàn)場工作人員隨時(shí)觀察攪拌情況，若出現(xiàn)不均勻情況及時(shí)處理，避免有花白料出現(xiàn)。

在拌和過程中，工作人員隨時(shí)檢查材料加熱和瀝青的溫度，瀝青混合料出廠溫度宜為135～145 ℃?；旌狭习韬屯瓿珊?，通過馬歇爾試驗(yàn)篩分混合料級配，現(xiàn)場抽提瀝青混合料試驗(yàn)檢測，判斷是否符合設(shè)計(jì)規(guī)定。

3 溫拌瀝青超薄罩面施工

3.1 施工前準(zhǔn)備

路面養(yǎng)護(hù)施工前對熱塑性路面標(biāo)志必須進(jìn)行清理，對路面病害進(jìn)行相應(yīng)處治，并對路面摩擦系數(shù)、平整度、構(gòu)造深度、滲水等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測。

1) 劃線。劃出銑刨和需要填料的范圍，并進(jìn)行交通限制，不允許行人和車輛隨意進(jìn)入施工區(qū)域。

2) 銑刨、清理。工作人員根據(jù)原路面上出現(xiàn)的坑槽、沉陷、壅包等病害問題對路面進(jìn)行預(yù)先處理，對大于5.0 mm的路面裂縫，須使用聚合物密封膠進(jìn)行開槽填補(bǔ)。修補(bǔ)后的路面要進(jìn)行徹底清理，使用清掃車或氣泵進(jìn)行吹掃，路面完全干燥后方可進(jìn)行施工。

3) 黏層油噴灑?；炷翑備伹斑M(jìn)行黏層油的噴灑，噴灑量控制在0.5 kg/m2，噴灑不均勻的地方進(jìn)行人工補(bǔ)灑。

3.2 溫拌瀝青混凝土材料的運(yùn)輸

瀝青混合料混合料拌和完成出廠時(shí)及混合料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行攤鋪前，均需要對混合料的溫度進(jìn)行檢測，若溫度不符合施工要求應(yīng)返廠重新處理。為有效減少粗細(xì)集料的離析問題，拌和機(jī)向運(yùn)料車放料時(shí)，運(yùn)輸車輛應(yīng)前后移動(dòng)，分堆裝料。運(yùn)料車應(yīng)有良好的篷布覆蓋設(shè)施，以減少熱量的散發(fā)。攤鋪機(jī)前方3輛運(yùn)料車輪流卸料以保證攤鋪工作的連續(xù)進(jìn)行。

3.3 溫拌超薄罩面的攤鋪和碾壓

在正式施工之前鋪筑了一段長200 m、寬4 m的試驗(yàn)路段，根據(jù)試驗(yàn)情況，確定了具體攤鋪和碾壓速度及注意事項(xiàng)。

在攤鋪之前0.5 h用高于100 ℃的溫度對原路面進(jìn)行預(yù)熱。本次施工中使用履帶式攤鋪機(jī)械，同時(shí)為盡可能減少混合料與斗壁的粘連，在攤鋪機(jī)的受料斗內(nèi)涂抹適量的防黏結(jié)劑，避免攤鋪過程中出現(xiàn)離析或波浪等情況。在攤鋪過程中，以3 m/min左右的速度攤鋪為宜，保持勻速行駛，不能任意改變攤鋪速度或停歇。如出現(xiàn)小面積的離析現(xiàn)象，工作人員立即鏟除進(jìn)行人工填補(bǔ)。

攤鋪完成后,壓路機(jī)立即緊跟進(jìn)行，以防罩面熱量的散失,以不產(chǎn)生推移、裂痕為原則,碾壓以靜態(tài)方式進(jìn)行,尤其在壓路機(jī)啟動(dòng)和停止時(shí)要緩慢，不要急剎車。本工程中使用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)初壓2遍、輪胎壓路機(jī)復(fù)壓3遍，雙鋼輪壓路機(jī)靜壓終壓2遍方式。接縫處碾壓時(shí)輪跡應(yīng)重疊1/3～1/4碾壓寬度，以保證平整均勻。需要注意的是，在壓路機(jī)輪子上灑水或植物油使輪子保持濕潤，防止壓路機(jī)粘輪。碾壓完成后，根據(jù)當(dāng)時(shí)氣候狀況等待約20 min后，檢測混合料表面溫度路面溫度，降到50 ℃以下，可解除交通管制。

3.4 質(zhì)量檢驗(yàn)

在碾壓過程中進(jìn)行溫度監(jiān)測和鉆芯取樣，當(dāng)混合料溫度降至 115 ℃左右時(shí)，瀝青混合料壓實(shí)度仍能達(dá)到94.2%，符合規(guī)范≥93%的要求。對施工前、施工結(jié)束當(dāng)天及開放交通30 d后的施工路段選取20個(gè)取樣點(diǎn)，對其構(gòu)造深度、擺值和滲水系數(shù)進(jìn)行了檢測與比較，結(jié)果見表6。

表6 溫拌瀝青超薄罩面質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

1) 溫拌瀝青混合料(WMA)用于超薄罩面技術(shù)中進(jìn)行公路養(yǎng)護(hù)，使混合料在130 ℃以下仍能得到有效壓實(shí),具有良好的可壓實(shí)特征，可解決熱拌瀝青混合料超薄罩面難以壓實(shí)的問題，使薄層瀝青混合料的有效碾壓區(qū)間得到拓寬，從而有效保證薄層瀝青罩面的施工質(zhì)量。

2) 溫拌超薄罩面技術(shù)綜合運(yùn)用溫拌瀝青技術(shù)和超薄罩面技術(shù)，不僅節(jié)能環(huán)保、施工速度快，而且縮短施工時(shí)間，對交通影響減小。

3) 施工完成后，路面的防滑及滲水性能均有顯著改善，且開放交通30 d后性能衰減程度較小。從長遠(yuǎn)來看,節(jié)省了養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、減少了養(yǎng)護(hù)工作者的勞動(dòng)量，行人和車輛行車更加舒適和安全，適合瀝青公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

[1] 周沛延，程志豪，陳亮亮，等.拌和溫度對溫拌瀝青混合料相關(guān)特性的影響研究[J].中外公路,2017,37(2):236-240.

[2] 丁玲玲，張永利.溫拌瀝青技術(shù)在烏魯木齊城市道路中的節(jié)能減排應(yīng)用[J].交通世界,2017(11):3-5.

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