公路路面超薄抗滑層施工技術(shù)應(yīng)用

金理平

（甘肅萬泰建設(shè)工程有限公司，甘肅蘭州730000）

0 引言

公路路面的抗滑性能是瀝青路面使用性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一，抗滑性能主要受環(huán)境因素、車輛行駛速度以及公路路面結(jié)構(gòu)的影響[1]。超薄抗滑層一般被應(yīng)用于舊路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)以及新建公路路面的抗滑層施工方面[2]。超薄抗滑層瀝青材料一般選用改性瀝青作為膠結(jié)料，乳化瀝青作為黏結(jié)料，礦料級(jí)配選用間斷性級(jí)配。進(jìn)行超薄抗滑層施工時(shí)，使用施工機(jī)械將改性瀝青膠結(jié)料與間斷級(jí)配的集料進(jìn)行拌和，乳化瀝青作為黏結(jié)層。施工時(shí)，超薄抗滑層與黏結(jié)層同時(shí)進(jìn)行，提高施工效率的同時(shí)，也增加了抗滑層與公路路面面層之間的連接性，延長(zhǎng)了路面的使用壽命[3]。

超薄抗滑層類型眾多，根據(jù)材料設(shè)計(jì)的差異，可以分為SMA-10 超薄抗滑層、NovaChip 超薄抗滑層以及GT-8 高韌超薄抗滑層三種類型[4]。SMA-10 超薄抗滑層由普通SMA 混合料發(fā)展而來，采用間斷級(jí)配，減少細(xì)集料與填料的摻量，是典型的間斷級(jí)配骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)。NovaChip 超薄抗滑層采用NovaBinder 專用瀝青膠結(jié)料及NovaBond 乳化瀝青材料，其結(jié)構(gòu)為間斷級(jí)配骨架空隙結(jié)構(gòu)。GT-8 高韌超薄抗滑層，結(jié)構(gòu)類型為連續(xù)級(jí)配骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)[5]。本文從超薄抗滑層材料的組成及級(jí)配設(shè)計(jì)出發(fā)，以甘肅省某公路段為例，研究超薄抗滑層在公路路面施工技術(shù)中的應(yīng)用。

1 超薄抗滑層技術(shù)要求

1.1 瀝青材料

公路路面超薄抗滑層強(qiáng)度依靠瀝青自身的黏結(jié)力以及骨料之間的摩擦力，通常選用兩種類型的瀝青材料，一種為改性瀝青，另一種為乳化瀝青。兩種瀝青材料具有不同的功能，改性瀝青作為超薄抗滑層瀝青混合料的膠結(jié)料，乳化瀝青作為超薄磨耗層與公路面層之間的黏結(jié)層。

1.1.1 改性瀝青

超薄抗滑層位于公路路面面層之上，直接受到車輛荷載與環(huán)境因素的共同作用，因而必須具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及耐久性。超薄抗滑層材料，選用間斷級(jí)配骨架空隙結(jié)構(gòu)瀝青混合料，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要依靠改性瀝青與集料之間的黏結(jié)力以及瀝青自身的黏性。所以，為了減小抗滑層的厚度，改性瀝青膠結(jié)料必須具有高彈性、高韌性以及溫度穩(wěn)定性，才能夠保證與集料進(jìn)行黏結(jié)，因此選取超黏改性瀝青為膠結(jié)料，其技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 改性瀝青膠結(jié)料的技術(shù)要求

1.1.2 乳化瀝青

乳化瀝青在超薄抗滑層中主要作為黏結(jié)層，其作用是連接公路路面上面層與超薄抗滑層，黏結(jié)層的設(shè)置能夠增加面層的整體性，減少反射裂縫的產(chǎn)生，黏結(jié)層的黏結(jié)料采用乳化瀝青材料，乳化瀝青具有一定的黏性且施工溫度低，能夠避免高溫降低面層的高溫穩(wěn)定性[6]，其技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

表2 乳化瀝青的技術(shù)要求

1.2 集料與填料

公路路面超薄抗滑層厚度較小，依據(jù)規(guī)范要求，超薄抗滑層厚度通常在10～25mm 之間。確定層厚范圍后，根據(jù)粗集料的技術(shù)規(guī)范要求，粗集料最大粒徑應(yīng)小于等于10mm。公路路面超薄抗滑層結(jié)構(gòu)組成為間斷級(jí)配骨架空隙結(jié)構(gòu)，骨架結(jié)構(gòu)由粗集料構(gòu)成，主要依靠粗集料之間的內(nèi)摩擦力。細(xì)集料用量較少，通常用來填充粗集料之間的空隙，其材料的空隙率較大，通常大于12%。為了保證超薄抗滑層的強(qiáng)度，粗集料應(yīng)選用表面粗糙、棱角分明且壓碎值符合要求的堿性集料，切勿選擇酸性集料，否則會(huì)影響瀝青與集料之間的吸附性。按照超薄抗滑層技術(shù)要求，細(xì)集料可選擇壓碎值與含泥量滿足規(guī)范要求的機(jī)制砂。礦粉作為瀝青混合料的填料，在堿性條件下，集料與瀝青膠漿之間產(chǎn)生化學(xué)吸附，從而提高材料強(qiáng)度，礦粉填料用量通常在5%左右。

1.3 級(jí)配設(shè)計(jì)

超薄抗滑層混合料級(jí)配設(shè)計(jì)影響了抗滑層的力學(xué)強(qiáng)度及路用性能，超薄抗滑層采用間斷級(jí)配骨架空隙結(jié)構(gòu)，其抗滑層類型為NovaChip 超薄抗滑層。級(jí)配設(shè)計(jì)包括礦料級(jí)配設(shè)計(jì)及超黏瀝青最佳使用量的確定，通常采用圖解法完成間斷級(jí)配礦料的設(shè)計(jì)，通過馬歇爾試驗(yàn)確定超黏瀝青的最佳使用量。

為了減小超薄抗滑層的結(jié)構(gòu)厚度，提高抗滑性能，混合料空隙率通常較大，采用目標(biāo)空隙率設(shè)計(jì)方法，將超薄抗滑層目標(biāo)空隙率確定為15%左右，目標(biāo)粉膠比范圍在1.2～1.4 之間，目標(biāo)瀝青膜有效厚度為9～12μm 之間。超薄抗滑層級(jí)配設(shè)計(jì)推薦三種類型級(jí)配，TypeA、TypeB、TypeC 級(jí)配的設(shè)計(jì)區(qū)別在于4.75mm 以上粒徑粗集料含量的差異，這是因?yàn)槌】够瑢雍穸仍?0mm 左右，為了控制超薄抗滑層厚度，推薦了厚度分別為15mm、20mm、25mm 的三種類型級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果[7]。

2 超薄抗滑層施工技術(shù)應(yīng)用

超薄抗滑層是舊路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)及新建公路抗滑層施工的重要技術(shù)，以甘肅省某公路段為例，從超薄抗滑層技術(shù)在施工準(zhǔn)備、混合料拌和運(yùn)輸、撒布攤鋪、碾壓等方面進(jìn)行研究，得到超薄抗滑層技術(shù)在公路路面施工過程中的應(yīng)用。

2.1 工程概況

該公路養(yǎng)護(hù)工程位于甘肅省，公路路面面層類型為瀝青路面，公路面層由三層組成。公路路面結(jié)構(gòu)上面層選用4cm 的改性瀝青混凝土面層，中面層選用6cm 的改性瀝青混凝土，下面層選用8cm 的瀝青混凝土。在該公路段運(yùn)營過程中，某區(qū)域出現(xiàn)了深度為1.5～2.0cm 的車轍，經(jīng)過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，車轍病害只存在于路面結(jié)構(gòu)上面層，未影響中、下面層。為了保證該公路段的服務(wù)質(zhì)量，采用在公路路面上面層加鋪超薄抗滑層的方法，提高公路路面的抗滑性能與平整度。

2.2 施工準(zhǔn)備

甘肅省某公路段進(jìn)行超薄抗滑層加鋪之前，首先進(jìn)行了施工準(zhǔn)備工作。該公路超薄抗滑層加鋪施工準(zhǔn)備分為三步進(jìn)行。第一步，對(duì)原公路路面進(jìn)行全方位的病害處理，根據(jù)對(duì)路面病害的調(diào)查，結(jié)果如表3所示。該公路段存在的病害主要為裂縫病害，對(duì)裂縫病害采用灌縫處治法，將冷補(bǔ)料灌入裂縫內(nèi)進(jìn)行裂縫處理。第二步，對(duì)處治后的路面進(jìn)行平整度及壓實(shí)度檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果滿足要求后，對(duì)路面進(jìn)行清掃。第三步，對(duì)處治后的路面進(jìn)行放樣測(cè)量，由于路面病害處治后會(huì)造成結(jié)構(gòu)偏差，所以要進(jìn)行重新放樣，確定超薄抗滑層的鋪設(shè)位置，鋪設(shè)位置確定后可進(jìn)入下一階段。

表3 甘肅省某公路路面病害調(diào)查結(jié)果

2.3 混合料的拌和、運(yùn)輸

完成超薄抗滑層施工準(zhǔn)備后，進(jìn)入混合料拌和運(yùn)輸階段。超薄抗滑層作為路面罩面，減小層厚的同時(shí)，還要保證路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。所以，要求超薄抗滑層混合料的瀝青選用超黏瀝青。瀝青材料對(duì)溫度的變化具有一定的敏感性，在進(jìn)行混合料拌和時(shí)，必須保證改性瀝青在穩(wěn)定期內(nèi)。而且由于改性瀝青具有一定的溫度敏感性，拌和溫度超過180oC 時(shí)，會(huì)造成瀝青老化，降低瀝青與集料之間的黏結(jié)力，降低路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。甘肅省某公路段超薄抗滑層施工過程中，嚴(yán)格控制拌和及運(yùn)輸溫度，超薄抗滑層施工時(shí)，各階段溫度控制如表4所示。

表4 超薄抗滑層施工溫度控制表

由表4 可得，施工溫度全部符合溫度控制標(biāo)準(zhǔn)，但超薄抗滑層混合料的出廠溫度為185oC，達(dá)到溫度臨界值。為了保證混合料可用，對(duì)拌和完成的混合料進(jìn)行了二次拌和檢測(cè)，得到的二次拌和檢測(cè)結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)。在出站前，對(duì)混合料的空隙率及礦料間隙率進(jìn)行抽檢，抽檢結(jié)果合格，可立即對(duì)拌和后的超薄抗滑層混合料進(jìn)行運(yùn)輸。

2.4 撒布攤鋪

混合料運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后，該公路段為了控制攤鋪溫度，在攤鋪前對(duì)熨平板進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱至100oC 時(shí)進(jìn)行超薄抗滑層攤鋪。該公路段超薄抗滑層材料為NovaChip 混合料，撒布攤鋪時(shí)使用專用的加鋪機(jī)械，采用雙層攤鋪法，黏結(jié)層與超薄抗滑層同時(shí)鋪設(shè)。在攤鋪時(shí)，要控制混合料的密實(shí)度及攤鋪機(jī)的運(yùn)行速度，避免出現(xiàn)混合料離析現(xiàn)象。先向上面層噴灑乳化瀝青，形成黏結(jié)層以增加路面結(jié)構(gòu)的整體性，同時(shí)將拌和后的混合料進(jìn)行攤鋪，完成黏結(jié)層與超薄抗滑層。

2.5 碾壓

混合料撒布、攤鋪完成后，進(jìn)行碾壓施工。該公路段超薄抗滑層施工選用初壓、復(fù)壓以及終壓三段壓實(shí)，壓實(shí)方法采用振動(dòng)壓實(shí)方式。在初壓階段，振動(dòng)壓路機(jī)按照設(shè)計(jì)碾壓溫度以振動(dòng)碾壓的方式對(duì)超薄抗滑層進(jìn)行碾壓。為了保證超薄抗滑層壓實(shí)度滿足要求，壓路機(jī)的碾壓速度控制在4～5km/h，碾壓路線應(yīng)選擇由超薄抗滑層的內(nèi)側(cè)向外側(cè)均勻碾壓，不少于4 遍。在碾壓過程中，要注意避免裂縫及推移的產(chǎn)生，在碾壓時(shí)進(jìn)行輪痕重復(fù)碾壓。初壓完成后，進(jìn)行復(fù)壓施工，應(yīng)注意復(fù)壓施工與初壓施工之間不能存在時(shí)間差。復(fù)壓施工時(shí)，壓路機(jī)的碾壓速度應(yīng)與初壓速度相同或略微加速，復(fù)壓速度不宜過快，應(yīng)在5～6km/h內(nèi)，同樣進(jìn)行4 遍碾壓。復(fù)壓施工完畢后，繼續(xù)進(jìn)行終壓施工。終壓施工與前兩階段碾壓不同，不需要采取振動(dòng)碾壓的方式，對(duì)復(fù)壓路面進(jìn)行靜壓施工即可，靜壓次數(shù)在3 次左右。終壓施工能夠提高超薄抗滑層的平整度與壓實(shí)度，增加路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。終壓完成后，對(duì)超薄抗滑層的平整度進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)構(gòu)計(jì)算行駛質(zhì)量指數(shù)，行駛質(zhì)量指數(shù)符合要求后停止碾壓，完成超薄抗滑層的碾壓施工。

2.6 接縫處理

超薄抗滑層的攤鋪工作和碾壓工作全部完成后，對(duì)攤鋪時(shí)留下的施工接縫進(jìn)行處理。該公路段的施工接縫選用灌縫的處理方法，對(duì)于瀝青路面上面層，選用改性瀝青聚合物在接縫處進(jìn)行噴涂，在噴涂前需要對(duì)接縫進(jìn)行處理，保證縫內(nèi)清潔，無雜物。灌縫料噴涂的厚度在3～6mm 之間，保證灌縫料全部灌至接縫處，在施工過程中，要注意避免使接縫處進(jìn)水。灌縫料的用量需要嚴(yán)格控制，根據(jù)規(guī)范要求，灌縫料用量應(yīng)保持在0.3～0.6kg/m 之間。對(duì)接縫進(jìn)行處理后，路面溫度降至50oC 以下，可開放交通。超薄抗滑層的施工順序復(fù)雜，需要對(duì)每一個(gè)施工過程進(jìn)行控制。在該項(xiàng)目中，超薄抗滑層技術(shù)有效提高了瀝青路面的平整度和抗滑性能，并且能夠防治路面病害的發(fā)生。

3 結(jié)語

綜上所述，公路路面的抗滑性能影響了瀝青路面的使用性能，采用在公路面層加鋪超薄抗滑層的方法，能夠提高路面的平整度及抗滑性能。通過對(duì)超薄抗滑層的瀝青材料、集料與填料，以及級(jí)配設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，得到超薄抗滑層的技術(shù)指標(biāo)。通過工程案例，對(duì)該公路段加鋪超薄抗滑層施工過程進(jìn)行了研究，掌握了公路路面超薄抗滑層施工技術(shù)的要點(diǎn)。