高速公路瀝青路面薄層罩面養(yǎng)護技術(shù)應(yīng)用

鄭君

（山西交通控股集團有限公司太原高速公路分公司，山西 太原 030006）

0 引言

高速公路瀝青路面經(jīng)長時間通車使用后難免出現(xiàn)一些病害，病害在產(chǎn)生初期并不會對正常行車造成太大影響，但如果未加處治任由其發(fā)展，將造成結(jié)構(gòu)性破壞，威脅到行車安全。因此，在發(fā)現(xiàn)高速公路瀝青路面出現(xiàn)早期病害后，應(yīng)立即采取合理有效的技術(shù)措施加以養(yǎng)護處理，以恢復(fù)路面使用性能，延長路面整體使用壽命。目前，薄層罩面憑借其施工方便、簡單、效果突出等優(yōu)勢在高速公路瀝青路面養(yǎng)護修復(fù)中得到了廣泛應(yīng)用。要想使這項技術(shù)的應(yīng)用達到預(yù)期效果，還需要結(jié)合路面實際情況，深入分析和探討技術(shù)應(yīng)用要點。

1 工程概況

某高速公路路段全長約215km，按雙向四車道標準設(shè)計，路面組合為：15cm 厚瀝青混凝土面層+20cm 厚水穩(wěn)碎石基層+37cm 厚二灰碎石底基層。該段公路通車已很長時間，通車伊始交通量快速增加，特別是重載車輛數(shù)較多。經(jīng)過長時間連續(xù)使用，該公路部分路段產(chǎn)生一些病害，尤其是車轍病害較為嚴重，導(dǎo)致路面不平整。因交通量仍在不斷增大，而路面結(jié)構(gòu)構(gòu)造深度已經(jīng)減到很小，無法滿足高速行車對路面抗滑能力的要求，此外因受到水的破壞，路面上還可見到很多坑洞與松散現(xiàn)象。為了使該段公路正常行駛功能得以恢復(fù)，延長路面結(jié)構(gòu)使用壽命，設(shè)計采用薄層罩面法進行養(yǎng)護處理。

2 混合料配合比設(shè)計

2.1 目標配合比

薄層罩面采用SAC-10 瀝青混凝土，層厚2.5cm。在罩面施工開始前先對原路面進行銑刨，以加強新舊結(jié)構(gòu)層之間的結(jié)合，同時確保路面標高不變，之后在銑刨完成的結(jié)構(gòu)面上均勻撒布一層改性瀝青與單一粒徑碎石[1]?；旌狭霞系馁|(zhì)地要求堅硬，粒徑分為兩種規(guī)格：1～2cm 和0.5～1.0cm；礦料采用水泥代替，以提高混合料的水穩(wěn)定性[2]。為確定與瀝青用量相符的級配，預(yù)先提出表1 所示4 種級配以確定目標配合比。在此基礎(chǔ)上提出5種方案實施馬歇爾試驗，具體試驗結(jié)果如表2所示。

表1 試驗級配

表2 不同方案試驗結(jié)果

表2（續(xù)）

考慮到薄層罩面厚度很小，水分容易蒸發(fā)且下面存在0.5cm 厚防水層，故將罩面層結(jié)構(gòu)空隙率確定為5.0%，以避免泛油與車轍現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 生產(chǎn)配合比

通過對以上試驗結(jié)果的對比可知，SAC-10H1與SAC-10H3兩種級配方案的礦料間空隙率相對較大；SAC-10H2與SAC-10H4兩種級配方案在各篩孔尺寸通過質(zhì)量百分率上沒有太大差別，同時礦料間空隙率比較適中；SAC-10H2有較多礦粉含量（0.075mm 篩孔通過質(zhì)量百分率為10%），能更好地彌補表面積，故最終將該級配作為設(shè)計級配。按照目標配合比為冷料倉進行供料，并在各熱料倉中進行取料篩分，具體篩分結(jié)果如表3所示。

表3 熱料倉取料篩分試驗結(jié)果

從以上篩分結(jié)果可知，粒徑在0～3mm 范圍內(nèi)的礦料，其粉料含量較多，很難得到所需級配，因此采用石灰?guī)r代替原集料，同時通過摻加天然砂來增加中間檔篩孔的實際通過率。初步配合比為：水泥∶0～3mm粒徑礦料∶天然砂∶5～9mm 粒徑礦料∶9～12mm 粒徑礦料=8%∶14%∶8%∶50%∶20%。

按照以上配比制作馬歇爾試件并進行馬歇爾試驗，具體試驗結(jié)果如表4所示。

表4 試件馬歇爾試驗結(jié)果1

根據(jù)以上指標結(jié)果可知，當不采用橡膠粉時，空隙率適中，而采用橡膠粉后，空隙率過小，據(jù)此需在摻加橡膠粉的同時增加粗料用量，并減少細料使用量，將具體的配比調(diào)整為：水泥∶0～3mm粒徑礦料∶天然砂∶5～9mm 粒徑礦料∶9～12mm 粒徑礦料=8%∶13%∶6%∶53%∶20%。

同樣，按照調(diào)整后的配比制作馬歇爾試件進行馬歇爾試驗，具體試驗結(jié)果如表5所示。

(3) 新能源電力充裕以后的主動發(fā)電調(diào)節(jié)。隨著新能源發(fā)電技術(shù)的成熟及新能源發(fā)電成本的下降,新能源發(fā)電本身就可以作為輔助服務(wù)資源,即新能源電力充裕以后的主動“棄風(fēng)棄光”。

表5 試件馬歇爾試驗結(jié)果2

根據(jù)以上指標結(jié)果可以看出，調(diào)整后的配比適用于摻加橡膠粉的情況，但沒有摻加時，調(diào)整后的配比的空隙率試驗結(jié)果較大，水分蒸發(fā)所需時間過長，導(dǎo)致水損壞發(fā)生。據(jù)此，當不采用橡膠粉時，不建議采用調(diào)整后的配比方案[3]。

2.3 改性瀝青中摻加橡膠粉的作用

在改性瀝青中適量摻加橡膠粉可起到以下幾方面作用：

（1）提高改性瀝青混合料耐久性與抗疲勞壽命；

（2）改善抵抗路面產(chǎn)生疲勞裂縫與反射裂縫的能力，其原理為橡膠粉的添加能提高黏結(jié)劑含量與瀝青膜厚度，且能增加彈性；

（3）改善高溫條件下抵抗車轍與擁包等永久變形產(chǎn)生的能力；

（4）改善低溫條件下抵抗裂縫產(chǎn)生的能力；

（5）提高罩面層的耐久性與使用性能，并降低施工成本；

（6）橡膠瀝青在高溫下具有較大的彈性和彈性恢復(fù)能力，可以改善路面抗變形能力和抗疲勞開裂的性能；

（7）具有較好的高低溫性能，降低瀝青對溫度的敏感性；

（8）開級配或間斷級配橡膠瀝青路面防滑性好、可減少雨天行車濺水、改善視野、降低噪聲，大大提高路面行車安全和舒適性；

（9）橡膠瀝青具有黏度高、抗老化、抗氧化能力強等特點，其應(yīng)用有利于環(huán)境保護和節(jié)約自然資源。

3 罩面施工

3.1 原路面銑刨

采用銑刨機對原路面面層進行銑刨，銑刨深度按2.5cm 控制，同時通過銑刨使面層構(gòu)造深度保持在3～5mm 范圍內(nèi)；完成銑刨后按照1.60kg/m2的用量灑布改性瀝青，并按照滿鋪60%撒布碎石，其中，碎石尺寸不可過大或過小[4]。碎石撒布完成后，其尺寸應(yīng)比構(gòu)造深度大0.5cm 左右，表面凸出的碎石可起到類似于楔子的作用，促使瀝青混凝土和原路面之間形成一個良好的整體，避免上部材料在舊路面表面產(chǎn)生滑動；當碎石撒布尺寸相對較大時，在受水平方向作用力后會使碎石底部鋪設(shè)的黏層油被撕裂，而且會在碎石周圍產(chǎn)生更大空隙；而當碎石撒布尺寸相對較小時，上、下兩層結(jié)構(gòu)將難以形成整體，導(dǎo)致夾層產(chǎn)生，進而使上部結(jié)構(gòu)發(fā)生滑移[5]。

3.2 溫度控制

因罩面層的厚度很小，加之含有大量碎石，所以施工中熱量散發(fā)速度很快，因此必須加強所有施工環(huán)節(jié)溫度控制，在規(guī)范要求基礎(chǔ)上適當提高[6]。當采用改性瀝青生產(chǎn)混合料時，加熱溫度按180℃嚴格控制，礦料加熱溫度按照190℃控制，使出廠溫度不低于180℃；在攤鋪施工中，溫度應(yīng)達到170℃左右；在碾壓施工中，溫度應(yīng)達到130℃左右。如果在使用改性瀝青的基礎(chǔ)上摻加橡膠粉，則礦料加熱溫度需提高約5℃；若實際施工中使用重交瀝青，則瀝青加熱溫度需按165℃控制，礦料加熱溫度按185℃控制，使出廠溫度不低于165℃，混合料攤鋪時溫度應(yīng)達到155℃左右，而混合料碾壓時溫度應(yīng)達到120℃以上。

3.3 罩面鋪筑和檢測

罩面混合料運輸、攤鋪與碾壓必須按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范進行。該工程的罩面鋪筑和檢測情況如下：

（1）對混合料進行取樣抽提后進行石料篩分試驗，篩分試驗結(jié)果與設(shè)計級配曲線基本相符，完成攤鋪后先經(jīng)過1d 行車碾壓，于第二天對構(gòu)造深度進行測試，實測結(jié)果為0.7mm。

（2）混合料中粗顆粒之間的排列達到緊密且規(guī)則，形成了密實的骨架嵌擠結(jié)構(gòu)。

（3）若適當減小設(shè)計空隙率，能提高鋪筑施工質(zhì)量。

（4）本次施工主要采用多碎石級配，這種級配條件下的小料相對較少，表面上油量相對較大，但事實上瀝青用量并不大，如未采用橡膠粉時，瀝青用量只有4.5%。如果在設(shè)計過程中增加0.3mm 或0.075mm 篩孔通過質(zhì)量百分率，則能有效降低泛油發(fā)生率，且瀝青與小料實際用量的增加還能起到避免路面產(chǎn)生疲勞破壞的作用[7]。

（5）因受施工和環(huán)境等因素的影響，雖然路幅兩側(cè)在振動后有良好的施工質(zhì)量，但某些路幅的中間段落比較松散，其原因可能為混合料發(fā)生離析或施工過程中中部混合料被耙散等。據(jù)此，在薄層罩面施工中如何保證攤鋪完成后罩面達到均勻還需要得到相關(guān)人員的高度重視，從技術(shù)與管理等不同層面入手加以研究和改進。

4 結(jié)語

綜上所述，薄層罩面是一種舊路路面修復(fù)方法，能為原路面創(chuàng)造一個全新的表面，以提高路面平整度，減小車輛通過后產(chǎn)生的振動，進而減少行車作用給路面結(jié)構(gòu)造成的破壞，此外還能使路面恢復(fù)應(yīng)有的粗糙度，改善抗滑能力，保證行車安全；從本質(zhì)上解決路面大部分病害問題，如車轍、坑洞與裂縫都得以有效治理，從而達到延長路面結(jié)構(gòu)使用壽命的目的。