公路路面施工技術(shù)中超薄抗滑層的應(yīng)用

于成

摘要 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平整度及抗滑性能。文章通過對(duì)超薄抗滑層的瀝青材料、集料填料以及級(jí)配設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，得到超薄抗滑層技術(shù)指標(biāo)。以山東省某高速公路為例，通過對(duì)該公路段加鋪超薄抗滑層施工過程研究，得到公路路面超薄抗滑層施工技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 公路工程;路面施工;超薄抗滑層;抗滑性能

中圖分類號(hào) U416.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）05-0102-03

0 引言

公路路面抗滑性能是瀝青路面使用性能評(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，乳化瀝青作為粘結(jié)料，礦料級(jí)配選用間斷性級(jí)配。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)行拌合，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)施工，提高施工效率并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、Nova Chip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)。Nova Chip超薄抗滑層采用Nova Binder專用瀝青膠結(jié)料以及Nova Bond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]。該文從超薄抗滑層材料組成及級(jí)配設(shè)計(jì)出發(fā)，以山東省某公路段為例，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)度保證依靠瀝青自身的粘結(jié)力以及骨料之間的摩擦力，通常選用兩種類型瀝青材料，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，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直接的粘結(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直接的粘結(jié)，所以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。

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，減小反射裂縫的產(chǎn)生，黏結(jié)層的粘結(jié)料采用乳化瀝青材料，乳化瀝青具有一定的粘性并且施工溫度低，能夠避免高溫降低面層的高溫穩(wěn)定性，其技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

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10～25 mm之間。確定層厚范圍后，根據(jù)粗集料技術(shù)規(guī)范要求，粗集料最大粒徑小于等于10 mm。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，主要依靠粗集料直接的內(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，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。細(xì)集料按照超薄抗滑層技術(shù)要求，選擇壓碎值與含泥量滿足規(guī)范要求的機(jī)制砂即可。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Nova Chip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)配礦料設(shè)計(jì)，馬歇爾試驗(yàn)確定超黏瀝青最佳使用量。超薄抗滑層為了減小結(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9～12 μm之間。超薄抗滑層級(jí)配設(shè)計(jì)推薦了三種類型級(jí)配，Type A、Type B、Type C級(jí)配設(shè)計(jì)區(qū)別在于4.75 mm以上粒徑粗集料含量出現(xiàn)了差異，這是因?yàn)槌】够瑢雍穸仍?0 mm左右，所以為了控制超薄抗滑層厚度，推薦了厚度分別為15 mm、20 mm、25 mm三種類型級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果。

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)，以山東省某公路段為例，從超薄抗滑層技術(shù)在施工準(zhǔn)備、混合料拌合運(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)工程位于山東省，公路段全長(zhǎng)31 km，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4 cm的改性瀝青混凝土面層，中面層選用6 cm的改性瀝青混凝土，下面層選用8 cm的瀝青混凝土。在該公路段運(yùn)營(yíng)過程中，某區(qū)域出現(xiàn)了深度為1.5～2.0 cm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、下面層工作。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

山東省某公路段進(jìn)行超薄抗滑層加鋪之前，首先進(jìn)行施工準(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)行全方位病害處置，根據(jù)對(duì)路面病害調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如表3所示，該公路段存在病害主要為裂縫病害，對(duì)裂縫病害采用灌縫處置法，將冷補(bǔ)料灌入裂縫內(nèi)進(jìn)行裂縫處置。第二步對(duì)處置后的路面進(jìn)行平整度及壓實(shí)度檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果滿足要求，對(duì)路面進(jìn)行清掃。第三步對(duì)處置后路面進(jìn)行放樣測(cè)量，由于路面病害處置后會(huì)造成結(jié)構(gòu)偏差，進(jìn)行重新放樣確定超薄抗滑層鋪設(shè)位置，鋪設(shè)位置確定后可進(jìn)入下一階段。

2.3 混合料拌合運(yùn)輸

完成超薄抗滑層施工準(zhǔn)備后，進(jìn)入混合料拌合運(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)行混合料拌合時(shí)，必須保證改性瀝青在穩(wěn)定期內(nèi)，并且改性瀝青具有一定的溫度敏感性，拌合溫度超過180 ℃時(shí)，會(huì)造成瀝青老化使瀝青失效，降低瀝青與集料之間的粘結(jié)力，使路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低。山東省某公路段超薄抗滑層施工過程中嚴(yán)格控制拌合及運(yùn)輸溫度，超薄抗滑層施工各階段溫度控制如表4所示。

由表4超薄抗滑層施工溫度控制表可得，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出廠溫度為185 ℃達(dá)到溫度臨界值。為了保證混合料可用，對(duì)拌合完成的混合料進(jìn)行二次拌合檢測(cè)，得到二次拌合檢測(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，立即對(duì)拌合完成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100 ℃時(shí)進(jìn)行超薄抗滑層攤鋪。該公路段超薄抗滑層材料為Nova Chip混合料，撒布攤鋪時(shí)使用專用加鋪機(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)運(yùn)行速度，避免出現(xiàn)混合料離析現(xiàn)象。首先向上面層噴灑乳化瀝青，形成黏結(jié)層增加路面結(jié)構(gòu)的整體性，同時(shí)將拌合后的混合料進(jìn)行攤鋪，直接攤鋪完成黏結(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)。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)碾壓速度控制在4～5 km/h，碾壓路線應(yīng)選擇由超薄抗滑層內(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，一般在碾壓時(shí)進(jìn)行輪痕重復(fù)碾壓。初壓完成后，進(jìn)行復(fù)壓施工，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5～6 km/h內(nèi)，同樣進(jìn)行4遍碾壓。在復(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，終壓不需要采取振動(dòng)碾壓的方式，對(duì)復(fù)壓路面進(jìn)行靜壓施工，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，停止碾壓，完成超薄抗滑層的碾壓施工。

2.6 接縫處理

超薄抗滑層攤鋪工作和碾壓工作全部完成之后，對(duì)攤鋪時(shí)留下的施工接縫進(jìn)行處理。該公路段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，在噴涂之前需要對(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～

6 mm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)入水。灌縫料用量需要嚴(yán)格控制，根據(jù)規(guī)范要求灌縫料用量保持在0.3～0.6 kg/m之間。對(duì)接縫進(jìn)行處理后，路面溫度降至50 ℃以下開放交通。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)論

綜上所述，超薄抗滑層技術(shù)能夠提高路面抗滑性能和平整度。根據(jù)超薄抗滑層的施工特點(diǎn)，提出該技術(shù)在瀝青材料、集料填料以及級(jí)配設(shè)計(jì)方面的技術(shù)要求。以山東省某高速公路為研究對(duì)象，對(duì)該公路超薄抗滑層施工全過程分析，提出超薄抗滑層技術(shù)在施工準(zhǔn)備、混合料拌合運(yùn)輸、撒布攤鋪、碾壓、接縫處理五方面的應(yīng)用。

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