多功能薄層的特點(diǎn)

湯吉松 吳志民

（中交第二航務(wù)工程局有限公司，湖北 武漢 430040）

一、概述

進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的公路網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)初步形成，公路建設(shè)的重點(diǎn)正在逐步轉(zhuǎn)向城市環(huán)城路，而傳統(tǒng)的上面層一般為AC-13和SMA，其厚度設(shè)計(jì)不低于4cm,但作為功能層的上面層，如何減薄厚度是針對上面層應(yīng)用提出的一個問題。

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，進(jìn)一步研發(fā)了多功能薄層技術(shù)，它的厚度更薄，最低可達(dá)到10mm,同時可以減少路面噪音，提高行車舒適性；改善路面抗滑性能，增強(qiáng)耐磨耗性能；減少雨天行車水霧、防止車輛水中側(cè)滑，提高雨天行車安全性，同時該技術(shù)具有快速施工和開放交通等。本文主要介紹多功能薄層的技術(shù)特點(diǎn)。

二、集料特點(diǎn)

多功能薄層的厚度為10mm—25mm,其中典型厚度為12mm，混合料使用粗集料粒徑為5～8mm（與我國規(guī)范為5～10mm有區(qū)別），增加了6.3mm這一檔級配控制點(diǎn)；細(xì)集料為標(biāo)準(zhǔn)粒徑0～3mm；填料為普通石灰?guī)r礦粉。

采用5-8mm集料和6.3mm的控制級配，在薄層較小的壓實(shí)厚度的情況下，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，可以獲得比較穩(wěn)定的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)以及最大的骨架間隙.同時，避免集料在交通荷載作用下產(chǎn)生滑移，能夠有實(shí)現(xiàn)大的空隙率、最大的連通空隙率和避免骨架失穩(wěn)造成表面功能衰減等目標(biāo)。

（一） 集料級配要求

表1 集料級配要求的通過率/%

（二） 粗集料

粗集料為粒徑大于4.75mm的集料[1]，可選用當(dāng)?shù)氐湫透叩燃壒房够韺铀褂玫募?，一般為玄武巖或輝綠巖，須滿足表2中的指標(biāo)要求。

表2 粗集料性能指標(biāo)的通過率

單個破碎面 T 0346—2000 100 2個或多個破碎面 T 0346—2000 ≥90

（三） 細(xì)集料

細(xì)集料是指4.75mm以下的石料，應(yīng)該潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，與瀝青有良好的粘結(jié)能力。細(xì)集料沒有過多要求，性能指標(biāo)滿足表3要求即可。

表3 細(xì)集料性能指標(biāo)的通過率

（四） 填料

瀝青混合料的填料宜采用石灰?guī)r磨細(xì)得到的礦粉，礦粉要求干燥、潔凈，其指標(biāo)滿足表4的要求。

表4 填料指標(biāo)要求

三、 瀝青特點(diǎn)

（一） 復(fù)配改性瀝青

為了增強(qiáng)多多功能薄層技術(shù)的推廣適應(yīng)性，多功能薄層混合料用瀝青采用現(xiàn)場復(fù)配技術(shù)，既選用當(dāng)?shù)貪M足規(guī)范要求的重交或常規(guī)改性瀝青作為基礎(chǔ)瀝青，將提前生產(chǎn)好的復(fù)配劑在施工拌合時直接添加拌合站中拌合即可。從而提高瀝青的適用性，并降低瀝青的費(fèi)用。

復(fù)配劑通過簡單的攪拌工藝即可改善瀝青黏結(jié)料的性質(zhì)，使瀝青具有更強(qiáng)的粘結(jié)力和抗水損害性能。多功能薄層用瀝青應(yīng)滿足表5指標(biāo)要求【1】。

表5 改性瀝青性能指標(biāo)

針入度比(25℃)/% T 0604—2000 ≥75延度(5℃,5cm/min)/cm T 0605—1993 ≥15

（二） 高強(qiáng)改性乳化瀝青

因?yàn)槎喙δ鼙拥某√匦院烷_斷級配特點(diǎn)，粘結(jié)層必須要有很強(qiáng)的粘結(jié)特性和抗水損害特性。同時，粘層既要滿足機(jī)械噴灑的施工性能，又需實(shí)現(xiàn)快速破乳以實(shí)現(xiàn)快速開放交通，該改性乳化瀝青采用特殊的配方。應(yīng)滿足表6要求。

表6 改性乳化瀝青性能指標(biāo)

破乳速度(35ml, 0.8%, 氣溶膠OT)/% ASTM D244 ≥70蒸餾殘留物性能試驗(yàn)針入度(25℃,100g,5s, 0.1mm)/% T 0604—2000 60～150溶解度, 三氯乙烯/% T 0607—1993 ≥98.0彈性恢復(fù)( 10℃)/% AASHTO T301 ≥75

四、12mm多功能薄層瀝青混合料級配

為了更好地提高路面的表面功能，避免表面功能衰減過快，采用2.36～4.75mm處斷開的級配設(shè)計(jì)方法。級配必須滿足表7的要求。

2.36～4.75mm處斷開目的是讓粗集料形成穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)，能在行車荷載作用下，避免表面功能衰減過快、過大。同時，使細(xì)集料堵塞骨架間隙減少，降低空隙率和連通空隙率，實(shí)現(xiàn)更大的空隙率、更大的連通空隙率和單位空隙體積，從而能夠?qū)崿F(xiàn)提高路面的紋理深度、摩擦系數(shù)、表層排水能力和降噪效果等多種功能。

表7 瀝青混合料級配要求

五、12mm多功能薄層表面功能特點(diǎn)

磨耗層的表面功能主要包括平整度、抗滑性能、紋理深度和降噪效果等素。

由于級配具有更大的空隙率和連通空隙率，從而能夠提高抗滑性能并大幅降低行車噪音，同時防止水霧的產(chǎn)生，保證行車安全。現(xiàn)場檢測指標(biāo)應(yīng)滿足表8的要求。

表8 12mm多功能薄層表面功能檢測指標(biāo)

六、技術(shù)在橋梁上的應(yīng)用情況

多功能薄層自從研發(fā)改進(jìn)以來，已經(jīng)在杭州繞城高速高架橋，浙江 G25麗龍高速、G15沈海高速公路溫洲大橋段進(jìn)行了應(yīng)用，以其優(yōu)異的表面性能，改善了原路面，使用效果良好。下面項(xiàng)目擬進(jìn)一步推薦該技術(shù)在橋梁上的應(yīng)用，以替代傳統(tǒng)的4cm的上面層。

株洲北環(huán)大道屬于城市快速路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，采用主線橋梁高架+地面輔道形式，其中主線橋梁幅寬25.5米，雙向六車道，設(shè)計(jì)時速80公里/小時，原設(shè)計(jì)上面層為4CM的AC-13混凝土，擬將上面層更改成12mm厚的多功能薄層，在不提高造價的同時，減輕橋梁荷載，并獲得優(yōu)異的表面性能。主要包括：減少路面噪音、增強(qiáng)路面抗滑性能、增強(qiáng)耐磨耗性能、減少雨天行車水霧、提高雨天行車安全性等【2】。

七、小結(jié)

（一） 多功能薄層厚度可以做到1.2cm

多功能薄層厚度最薄可以做到1cm，對道路附屬設(shè)施的影響小，能夠降低工程造價，從而極大的節(jié)約附屬設(shè)施改造的工程費(fèi)用和工期。同時應(yīng)用到橋梁上，可以較少橋梁荷載，有利于橋梁安全。

（二） 更好的路用性能

構(gòu)造深度大，抗滑性好，提高行車安全性；提高行車舒適性，同時降低路面噪音；采用開斷級配，保證耐磨耗性能；減少雨天行車水霧、防止車輛水中側(cè)滑，從而提高雨天行車安全性。

（三） 能夠解決表面功能衰減問題

為了提高多功能薄層的表面功能，避免表面功能衰減過快過大，采用開斷級配設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)表面功能。

混合料能夠獲得穩(wěn)定的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)以及較大的骨架間隙，避免集料在交通荷載作用下滑移，從而獲得較大的空隙率和較大的連通空隙率，從而避免骨架失穩(wěn)造成表面功能衰減。

（四） 瀝青采用現(xiàn)場復(fù)配技術(shù)

瀝青采用現(xiàn)場復(fù)配，采用當(dāng)?shù)貫r青生產(chǎn)，增加適用性并降低造價。

復(fù)配劑能夠生成穩(wěn)定的共聚物，提高瀝青的粘度并提高瀝青與石料的粘附力，減少混合料在溫度和行車荷載的作用下的瀝青上浮，以防空隙減小。

（五） 施工速度快

采用熱拌工藝，從而實(shí)現(xiàn)熱瀝青混合料性能穩(wěn)定的優(yōu)勢；高強(qiáng)粘層撒布和混合料攤鋪采用同步攤鋪工藝；攤鋪速度不低于12/min，施工完成后半小時左右即可開放交通。

由于多功能薄層這些獨(dú)特的優(yōu)勢，能夠用于高速公路、城市主干道、橋面與高架路面和水泥混凝土路面白改黑等場景，特別適用于對路面抗滑性能要求高的山區(qū)公路、隧道、小半徑曲線等事故黑點(diǎn)路段。