高速公路易密實薄層罩面實施效果評價及應用經驗總結

萬長明 徐志祥

（1.江西省高速集團路網運營管理公司，南昌 330038；2.江西省高速集團路網運營管理公司養(yǎng)護技術中心，南昌 330038）

0 前言

隨著江西省高速公路的迅速發(fā)展,截至2019 年底,全省高速公路通車總里程已超過6000km,其中近40%通車年限已超10 年,養(yǎng)護投入和壓力在逐年加大。 為延長瀝青路面的使用壽命, 高速公路管養(yǎng)單位一般采用修復性或預防性措施進行養(yǎng)護。 其中,預防性養(yǎng)護技術是指在路面沒有結構性損壞、僅存在功能性缺陷情況下,為延緩性能過快衰減并延長使用壽命而采取的主動性養(yǎng)護措施[1]。根據(jù)相關文獻[2]和研究報告,目前國內常用預防性養(yǎng)護技術包括三類：封層類、薄層罩面類和上面層再生類。

根據(jù)養(yǎng)護歷史資料, 江西省高速公路成規(guī)模應用預防性養(yǎng)護技術始于2015 年,主要類型包括三種：微表處、薄層罩面和就地熱再生。 其中,薄層罩面作為一種新型的預防性養(yǎng)護技術, 能夠快速改善路面的行駛狀況并有效延長路面的使用壽命, 符合現(xiàn)代高速公路養(yǎng)護發(fā)展的方向, 憑其良好的綜合效益在江西省高速公路獲得了大量的推廣應用。 基于此,本文開展江西省高速公路薄層罩面的實施效果評價和特性分析,并總結其應用經驗,對江西省高速公路后續(xù)推廣應用薄層罩面的決策、 設計和施工有一定的借鑒和參考意義。

1 江西省高速公路易密實薄層罩面應用規(guī)模

據(jù)統(tǒng)計, 江西省高速公路已實施的薄層罩面基本為易密實薄層罩面。 易密實薄層罩面(Easy-Compact Hot-Mix Asphalt,簡稱ECA)是東南大學提出的一種細粒式薄層抗車轍瀝青混凝土[3],主要應用于高等級路面的預防性養(yǎng)護,也可以作為新建道路的表面磨耗層。 易密實薄層罩面由優(yōu)質改性瀝青、規(guī)定級配的集料、聚酯纖維及易實劑組成,厚度通常為2～3cm,江西省普遍采用2.5cm。 易密實瀝青混合料與常規(guī)熱拌瀝青混合料主要區(qū)別是添加了易密實劑,易密實劑[4]通過獨特的表面化學活性劑和水膜共同作用下改變了瀝青短暫的動力黏度, 從而提高了較低溫度下的拌和性, 同時在混合料設計時增加了6.7mm 篩孔控制,混合料易形成嵌擠結構,使混合料在施工中易于碾壓密實,便于施工過程中質量控制。

江西省高速公路大規(guī)模推廣應用易密實薄層罩面始于2015 年, 先后在RG 高速、YR 高速、JWH 高速等路段實施。 截至2019 年底,易密實薄層罩面在江西省高速公路的應用規(guī)?？傆?16 萬m2,單車道里程達到了1650km,占全省預防性養(yǎng)護技術實施規(guī)模的31%(圖1), 僅次于微表處,歷年實施規(guī)模見表1。

圖1 江西省高速公路預防性養(yǎng)護技術實施規(guī)模比例

表1 江西省高速公路易密實薄層罩面歷年實施規(guī)模

2 江西省高速公路易密實薄層罩面效果評價

易密實薄層罩面在江西省高速公路主要用于處治連續(xù)輕微車轍(8～10mm)和抗滑不足路段,同時兼顧其他路面病害,并提高路面防水性能。 為評價易密實薄層罩面的實施效果,本文選取江西省內三條高速公路(YR 高速、WS高速和WJ 高速)作為研究對象,并對其2015 年、2016 年易密實薄層罩面的應用路段在實施前后進行跟蹤檢測,檢測指標包括路面技術狀況四大指標(路面損壞狀況指數(shù)PCI、路面行駛質量指數(shù)RQI、路面車轍深度指數(shù)RDI和路面抗滑指數(shù)SRI),詳細檢測數(shù)據(jù)見表2 和表3。

表2 2015 年易密實薄層罩面實施路段檢測數(shù)據(jù)

表3 2016 年易密實薄層罩面實施路段檢測數(shù)據(jù)

圖2 RG 高速2015 年易密實薄層罩面實施路段檢測指標變化

圖3 YR 高速2016 年易密實薄層罩面實施路段檢測指標變化

圖4 JWH 高速2016 年易密實薄層罩面實施路段檢測指標變化

從圖2～4 可以看出, 三個路段在實施易密實薄層罩面后,各項檢測指標均得到顯著提升,隨著使用年限的增長,在未采取日常養(yǎng)護措施的前提下,各項指標呈現(xiàn)連續(xù)下降但相對平緩的趨勢,除RG 高速的SRI 指標外,在使用3～4 年后各項指標仍處于優(yōu)水平, 但部分指標已接近實施前水平。 綜上所述,易密實薄層罩面整體實施效果良好,使用壽命在4 年以上,與《北京市瀝青路面預防性養(yǎng)護技術指南》[5]給出的薄層罩面期望壽命(4～6 年)大致相符,實際使用壽命與交通量大小有關。

從現(xiàn)場調查情況來看,2015 年以來實施的易密實薄層罩面返修率均較低,通常在實施3～4 年后,部分路段會慢慢開始出現(xiàn)反射裂縫和坑槽等病害,且表面磨光,抗滑能力下降,局部路段因施工工藝控制不佳,存在層間粘結不足導致罩面剝落的現(xiàn)象。

3 高速公路易密實薄層罩面經驗總結

本文在江西省高速公路易密實薄層罩面應用經驗的基礎上,總結其技術特性及設計、施工階段注意事項如下。

3.1 易密實薄層罩面技術特性

(1)適用性。 易密實薄層罩面適用于處治輕微壓密性車轍、輕微top-down 裂縫、表面磨光等功能性衰減病害,可提高路面抗滑性能和防水性能。

(2)便利性。 ①施工溫度較常規(guī)熱拌瀝青混合料低,溫度下降速率減緩, 保證了充分的碾壓時間； ②溫度大于10℃便可施工,年施工期長；③施工完成后,瀝青混合料自然冷卻至表面溫度小于50℃后即可開放交通, 通常只需20min。

(3)經濟性。 2016-2019 年江西省2.5cm 厚易密實薄層罩面單價(不含粘層)如表4 所示,均價為44 元/m2,粘層單價為2.5 元/m2,精銑刨單價為5 元/m2,相較于傳統(tǒng)的面層銑刨重鋪具有較好的經濟效益。

表4 2016～2019 年江西省2.5cm 厚易密實薄層罩面單價(不含粘層)

(4) 環(huán)保性。 易密實瀝青混合料出料溫度為155℃～165℃,與常規(guī)熱拌瀝青混合料相比低20℃～40℃,節(jié)約能源；由于料溫與環(huán)境溫度的差異減小,在儲運過程中降溫速率下降,允許儲存時間和運輸時間均延長；可顯著降低拌和及施工過程中有害氣體和溫室氣體的排放, 具有更好的環(huán)保效益。

3.2 易密實薄層罩面注意事項

3.2.1 設計注意事項

(1)路面結構。 易密實薄層罩面不能提高原瀝青路面的結構強度或承載能力, 因此必須鋪筑在原路面結構強度滿足要求的路段上,結合部分地方規(guī)范或指南[5-6],建議在PSSI≥90 的路段上實施。

(2)標高影響。 直接加鋪易密實薄層罩面會抬高原瀝青路面,相對降低防護設施的高度,采用銑刨回鋪時,為減少銑刨對原路面結構的干擾, 應采用精銑刨工藝并盡量控制銑刨深度, 如果原路面實施過微表處或罩面等預防性養(yǎng)護方式,應一并銑刨。

(3)處治范圍。 設計時應針對病害分布特點,確定處治長度和寬度。長度方面,為保障施工便利性,應盡量保證每個設計單元不少于2km, 同時可適當將部分密集的單元連續(xù)處治；寬度方面,可根據(jù)病害分布特點選擇性處治行車道、超車道、行超車道或半幅整體處治。

3.2.2 施工注意事項

易密實瀝青混合料與常規(guī)熱拌瀝青混合料的主要區(qū)別是添加了易密實劑并減少了厚度, 其施工工藝大體相同,但仍需注意以下事項：

(1)原路面病害處治。 易密實薄層罩面結構層厚度薄,在路面結構體系中只能作為表面保護層和磨耗層, 而不具有補強作用, 所以對于路基路面整體強度不足而引起的路面裂縫、車轍、坑槽等較為嚴重的病害,必須在挖補和補強處理后才能進行罩面。

(2)粘層油撒布量。 為保證罩面與原瀝青路面的粘結性,粘層油撒布量應適當提高,一般為0.5～0.8L/m2。

(3)易密實添加劑。 易密實添加劑作為外加劑與瀝青按規(guī)定的比例同步噴入拌缸, 易密實添加劑在瀝青開始噴灑后延時7s 開始噴人,噴入時間控制在10s 以內,且必需保證在瀝青噴灑結束之前完成易密實添加劑的噴灑。

除上述注意事項外, 在整個施工過程中應嚴格控制原材料和混合料在各個工藝環(huán)節(jié)的溫度, 推薦溫度范圍如表5 所示。

表5 易密實瀝青混合料施工溫度

4 小結

本文通過對江西省高速公路易密實薄層罩面養(yǎng)護效果進行系統(tǒng)評價和分析總結,主要結論如下：

(1)易密實薄層罩面適用于處治輕微車轍(8～10mm)、輕微top-down 裂縫、抗滑和防水不足等表面功能性病害,實施后可有效改善路面技術狀況, 使用壽命與交通量大小有關,一般為4～6 年。

(2)易密實薄層罩面具有良好的施工便利性和環(huán)保性,相較于傳統(tǒng)的面層銑刨重鋪具有較好的經濟性。

(3)設計過程中,應注意原路面結構強度和標高,并有針對性的確定處治范圍；施工過程中,要保證原路面病害得到有效的處理、確保粘層油撒布量滿足要求,并嚴格控制拌合、攤鋪、碾壓及養(yǎng)護等各個環(huán)節(jié)及混合料溫度。