高黏彈超薄磨耗層技術(shù)在福建省高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

陳長敏

(福建省高速公路集團(tuán)有限公司莆田管理分公司，莆田 351100)

1 工程概況

莆永高速公路莆田段是沈海高速公路福建段和沈海高速公路復(fù)線在莆田境內(nèi)的重要聯(lián)絡(luò)干線， 是福州、莆田、寧德通往龍巖、廣東北部山區(qū)的最便捷通道。 該路段自2012 年通車至今7 年，繁重的交通量加速了瀝青面層的破壞，部分路段路面出現(xiàn)了橫向裂縫、麻面等病害，且隨時間推移病害有進(jìn)一步擴(kuò)大跡象。經(jīng)檢測，該路段并無結(jié)構(gòu)性破壞，破損主要發(fā)生在瀝青路面上面層，在考慮附屬設(shè)施標(biāo)高、路面抗滑性能、封水性能、耐久性、施工速度等多方面因素后， 決定采用加鋪超薄磨耗層對病害路段進(jìn)行維護(hù)，以期能夠延緩路面破損的發(fā)展，從而達(dá)到延長公路使用壽命，提高公路質(zhì)量和服務(wù)水平的目的。

2 磨耗層加鋪方案比選

超薄磨耗層技術(shù)有傳統(tǒng)的瀝青磨耗層如AC-13、SMA-13 等，有自成體系的NovaChip 磨耗層，也有新工藝高韌超薄瀝青磨耗層，本項目將幾種磨耗層的施工厚度、原材料、性能效果等重要指標(biāo)進(jìn)行對比分析，結(jié)果如表1所示。

表1 磨耗層加鋪性能比較

經(jīng)考慮附屬設(shè)施標(biāo)高、路面抗滑性能、封水性能、耐久性、施工速度等多方面因素后，最終決定采用高韌超薄磨耗層對莆永高速莆田段BK73+280～BK71+500 路段進(jìn)行加鋪。

3 原材料性能檢驗

瀝青粘結(jié)料采用廣東高通達(dá)道路材料科技有限公司生產(chǎn)的高粘彈改性瀝青，對該瀝青的物理性能進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見表2。

表2 高粘彈改性瀝青檢測結(jié)果

用于GT TECH 高韌超薄瀝青磨耗層的粗集料要求具有良好的耐磨耗性和粘附性。 本項目所用粗集料由福建漳平集料場生產(chǎn)，檢測結(jié)果見表3。

表3 粗集料性能檢測結(jié)果

細(xì)集料為機(jī)制砂，100%破碎加工而成，潔凈無雜質(zhì)，檢測結(jié)果見表4。

表4 細(xì)集料性能檢測結(jié)果

粘層油為PCR 高黏改性乳化瀝青， 其檢測結(jié)果見表5。

表5 粘層油檢測結(jié)果

4 生產(chǎn)配合比驗證

4.1 混合料級配

各檔集料篩分結(jié)果見表6。

表6 礦料篩分結(jié)果

根據(jù)篩分結(jié)果，以合成的級配作為初試級配，以表7所列各檔集料的比例進(jìn)行摻配， 摻配后混合料的合成級配如圖1 所示。

表7 各種礦料組成比例

圖1 混合料級配曲線圖

4.2 油石比的確定

采用馬歇爾擊實儀成型試件，擊實溫度190℃，擊實次數(shù)為75 次。 GT TECH 高粘彈混合料采用改進(jìn)型主骨料空隙填充法(CAVF 法)作為級配設(shè)計方法，油石比范圍以7.2%～8.0%為宜，因此，根據(jù)設(shè)計級配下各檔料的組合狀況， 分別采用7.2%、7.5%、7.8% 3 種油石比成型試件，各油石比下混合料的體積特性見表8。

綜合超薄磨耗層體積特性的要求， 初步認(rèn)為油石比為7.5%(瀝青含量6.98%)比較合理。

4.3 混合料性能驗證

以油石比為7.5%拌和混合料進(jìn)行車轍試驗、水穩(wěn)定性試驗、凍融劈裂劈裂試驗、低溫彎曲試驗、析漏試驗、飛散試驗、粘結(jié)強(qiáng)度試驗和滲水試驗，結(jié)果見表9。

表8 混合料體積特性

表9 混合料在最佳瀝青用量下的性能驗證

從混合料性能驗證試驗結(jié)果可知， 該混合料性能能滿足高粘彈混合料性能要求，也能滿足JTG F40-2004 對改性瀝青混合料的性能要求。

5 施工技術(shù)要點

5.1 原路面病害處治

(1)裂縫類病害處理

對輕度裂縫，縫寬較小，可直接采用熱瀝青灌縫。 對重度裂縫處治，采用銑刨回鋪的處治方案。若下承層裂縫為輕度時，應(yīng)采用“刻槽灌縫+抗裂貼”方案進(jìn)行處治，回鋪熱拌瀝青混合料AC-16C。 若下承層裂縫為重度時，裂縫則應(yīng)繼續(xù)加深處治至下面層， 回鋪熱拌瀝青混合料AC-16C。

(2)龜裂、沉陷、坑槽等病害處理

采用銑刨回鋪的處治方案， 即沿病害深度方向?qū)⒉『Y(jié)構(gòu)層完全銑刨， 回鋪熱拌瀝青混合料AC-16C 后壓實。 局部病害處治采用“圓洞方補(bǔ)、斜洞正補(bǔ)”的原則，銑刨深度、面積根據(jù)現(xiàn)場病害情況確定，原則上深度不得小于原病害的最大深度，面積不得小于病害面積。

5.2 施工工藝

施工流程為： 銑刨過渡段→清掃干凈→噴灑乳化瀝青→混合料溫度檢測→攤鋪→碾壓→處理好橋頭(或原路面)接縫→自然降溫至50℃以下→檢測→開放交通。

(1)銑刨接頭過渡段

罩面路段的兩端頭銜接處都應(yīng)與原路面保持順接，兩端頭的銜接處銑刨時過度段長度為12 m、銑刨深度0～12 mm 進(jìn)行銑刨， 利于重新鋪設(shè)的瀝青混凝土路面與老路面能平順銜接過渡，以免行車跳車。

(2)攤鋪過程中質(zhì)量控制

①為了適應(yīng)12 mm 厚高黏彈超薄磨耗層施工質(zhì)量要求， 采用攤鋪機(jī)具備加熱熨平板、 自動找平及夯實裝置。 啟動速度盡可能放慢，接頭時要進(jìn)行人工找補(bǔ)，以保證接頭混合料溫度和新老路面相接平順。 在整個攤鋪過程中要勻速、緩慢、平穩(wěn)、連續(xù)攤鋪，控制好平整度。

②攤鋪溫度專人負(fù)責(zé)，宜控制在160℃～170℃，不得低于160℃。

(3)碾壓

碾壓分為初壓、復(fù)壓和終壓3 種方式；為明確初壓、復(fù)壓和終壓區(qū)位置， 碾壓時采用三旗碾壓法對碾壓方式進(jìn)行確定， 壓路機(jī)操作手根據(jù)前方三旗的位置來確定碾壓的方式，避免出現(xiàn)漏壓和過壓現(xiàn)象。

(4)接縫

開始及結(jié)束的橫向接縫采用平接縫， 在攤鋪前將原路面清理干凈，涂刷粘層瀝青，在輪組后部，熨平板的下部放置起墊板， 起墊板的厚度等于混合料松鋪厚度與路面壓實厚度之差。用熨平板或其它加熱器加熱接茬處，鋪筑新到瀝青混合料， 橫向初步壓實后用3 m 直尺認(rèn)真檢查平整度，進(jìn)一步找補(bǔ)后進(jìn)行縱橫復(fù)壓和終壓。在人工接縫沒有結(jié)束前，暫緩攤鋪。

6 路面技術(shù)狀況檢測與分析

通車一個月后對BK73+280～BK71+500 路段采用多功能路面檢測車分別檢測施工前后的路面技術(shù)狀況指標(biāo)(IRI、RD、SFC、RQI、RDI、SRI)，并進(jìn)行評估，結(jié)果見表10。

表10 超薄磨耗層路面技術(shù)狀況評定

由表10 檢測結(jié)果可知，加鋪超薄磨耗層后的路段橫向力系數(shù)明顯增加，路面抗滑性能得到大幅提升，路面行駛質(zhì)量得到明顯改善。

7 結(jié)論

加鋪12 mm 高黏彈超薄磨耗層段落的路面通車1年后，試驗檢測該段路面各項性能指標(biāo)，均無明顯下降。該技術(shù)引進(jìn)到福建省高速公路的預(yù)防養(yǎng)護(hù)項目中是一個很好的嘗試， 能夠很好地解決瀝青路面各項性能指標(biāo)下降等問題，延長瀝青路面使用壽命，保障交通運(yùn)輸?shù)陌踩槙臣笆孢m性，且施工方便、速度快，是經(jīng)濟(jì)有效的路面養(yǎng)護(hù)手段，其應(yīng)用前景十分廣泛。