功能性罩面在北京城市道路瀝青路面預(yù)防養(yǎng)護(hù)工程的應(yīng)用

李 尚，賀孟霜，王文紅，顏鵬程

(1.北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司，北京 100045；2.北京市城市道路養(yǎng)護(hù)管理中心，北京 100069)

0 引 言

經(jīng)過近幾十年的快速發(fā)展，北京市城市道路建設(shè)取得了前所未有的巨大成就，城市道路建設(shè)的里程以及質(zhì)量都有了明顯的改善和提高。根據(jù)《北京統(tǒng)計(jì)年鑒2020》公開資料顯示，截止2019年底，北京市城六區(qū)城市道路總里程達(dá)到6 156 km，其中快速路390 km，主干路1 006 km，城市道路總面積10 459萬km，路網(wǎng)密度約5.7 km/km。城市道路的發(fā)展重點(diǎn)，已經(jīng)由大規(guī)模建設(shè)向大規(guī)模養(yǎng)護(hù)轉(zhuǎn)移。

預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)不是新技術(shù)，但不斷有新進(jìn)步，其核心理念是通過“早養(yǎng)護(hù)”實(shí)現(xiàn)“少養(yǎng)護(hù)”，通過“早投入”實(shí)現(xiàn)“少投入”，代表了養(yǎng)護(hù)理念的科學(xué)發(fā)展方向。預(yù)防養(yǎng)護(hù)是指瀝青路面整體性能良好但存在病害隱患或輕微病害，為延緩路面性能過快衰減、延長使用壽命而預(yù)先采取的主動性養(yǎng)護(hù)工程。通俗講，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)就是將路面養(yǎng)護(hù)提前，提前至病害未出現(xiàn)或出現(xiàn)初期，避免“開膛破肚”的維修。

近年來，我國瀝青路面預(yù)防養(yǎng)護(hù)新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，成為路面技術(shù)最活躍的板塊。預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)可分為封層、罩面、就地?zé)嵩偕炔煌愋汀９δ苄哉置孢m用于各級道路預(yù)防或修復(fù)病害、需要改善抗滑等使用性能且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足使用要求的瀝青路面，鋪筑厚度小于4 cm的功能性罩面可作為預(yù)防養(yǎng)護(hù)措施。預(yù)防養(yǎng)護(hù)適用于路面技術(shù)狀況評定為A級或B級的道路，實(shí)施時(shí)機(jī)一般為PCI在80～90之間，距離新建或上一次大中修3～5年。

封層類的預(yù)防養(yǎng)護(hù)不適宜在重交通量及以上等級的道路使用，結(jié)合北京市的實(shí)際情況，經(jīng)過多年來的管養(yǎng)實(shí)踐，預(yù)防養(yǎng)護(hù)方案目前推廣罩面類，常用的罩面類預(yù)防養(yǎng)護(hù)材料主要為三種，Novachip超薄磨耗層、易密實(shí)薄層罩面瀝青混凝土(ECA)和抗滑密實(shí)薄層瀝青混凝土(SDT)。Novachip多用在南方城市的高速公路預(yù)防養(yǎng)護(hù)，易密實(shí)薄層罩面技術(shù)主要用于上海及周邊城市的高等級道路，均有較好的應(yīng)用效果。

北京市首次大規(guī)模進(jìn)行路面預(yù)防養(yǎng)護(hù)措施是2013年在二環(huán)路主路實(shí)施的薄層罩面技術(shù)，使用了Novachip和ECA材料，厚度是2.5 cm，隨后一直在其他道路的預(yù)防養(yǎng)護(hù)工程進(jìn)行推廣，2019年在學(xué)院路的預(yù)防養(yǎng)護(hù)工程首次使用SDT材料，厚度也是2.5 cm。

1 Novachip超薄磨耗層

殼牌超薄磨耗層NovaChip使用專用設(shè)備NovaPaver進(jìn)行施工，施工過程包括NovaBond改性乳化瀝青噴灑、緊隨其后的NovaBinder改性瀝青混合料的攤鋪、壓路機(jī)碾壓成型，為殼牌的專利技術(shù)。

NovaChip作為磨耗層，具有較大構(gòu)造深度、抗滑性能好的特點(diǎn)，適用于路面較平整、車轍深度小于10 mm、無結(jié)構(gòu)性破壞的路面，為提高表面層服務(wù)功能的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施?；旌狭系牡V料級配設(shè)計(jì)范圍及混合料技術(shù)要求如表1、表2所示。

表1 混合料的礦料級配設(shè)計(jì)范圍

表2 混合料技術(shù)要求

殼牌公司推薦NovaChip TYPE B混合料的NovaBond聚合物改性乳化瀝青噴灑量為0.85 kg/m左右，推薦NovaChip TYPE C混合料的NovaBond聚合物改性乳化瀝青噴灑量為1.1 kg/m左右，而準(zhǔn)確的灑布量必須根據(jù)現(xiàn)場原路面的情況進(jìn)行調(diào)整。NovaBond、NovaBinder須配套使用，專用攤鋪設(shè)備Novapaver的最小攤鋪寬度為3.2 m。

北京地區(qū)目前使用Novachip技術(shù)，包括二環(huán)路、大屯路、北辰東路等道路，目前使用狀況良好。

2 易密實(shí)超薄瀝青混凝土ECA

ECA易密實(shí)超薄罩面技術(shù)是由上海龍孚材料技術(shù)有限公司所開發(fā)的一種新型的路面養(yǎng)護(hù)解決方案，采用上海龍孚材料技術(shù)有限公司開發(fā)的直投式HPM-1瀝青改性劑、普通基質(zhì)瀝青以及堅(jiān)固耐磨且棱角性好的玄武巖、輝綠巖等材料，通過一體式攤鋪機(jī)一次完成高粘乳化瀝青粘層油噴灑和混合料攤鋪形成的連續(xù)密級配超薄罩面。

級配組成對瀝青混合料的路用性能存在顯著的影響，為了提高ECA的抗變形能力和抗滑性能，ECA-10的目標(biāo)級配與常用級配有所區(qū)別，增設(shè)了6.7 mm篩孔，混合料的礦料級配設(shè)計(jì)范圍及混合料技術(shù)要求如表3、表4所示。

表3 混合料的礦料級配設(shè)計(jì)范圍

表4 混合料技術(shù)要求

北京地區(qū)目前使用ECA技術(shù)，包括天安門廣場西側(cè)路、機(jī)場北線、望京北路、二環(huán)路等道路，目前使用狀況良好。

3 抗滑密實(shí)薄層瀝青混凝土SDT

SDT(anti-sliding density thin asphalt concrete)抗滑密實(shí)薄層罩面具有抗滑、抗車轍、抗磨耗的優(yōu)良性能。SDT是一類較特殊的瀝青混合料，它的級配曲線形式介于SMA和AC類之間，偏于SMA的斷級配。該技術(shù)通過瀝青混合料配合比優(yōu)化和調(diào)整瀝青路面結(jié)構(gòu)層形式，提高粗集料用量，使瀝青混凝土形成嵌擠型結(jié)構(gòu)，增大抗滑構(gòu)造深度，以提高瀝青混凝土抗車轍能力和抗滑性能。同時(shí)，具有較好的密實(shí)防水性能和抗開裂性能。SDT-10的礦料級配設(shè)計(jì)范圍及混合料技術(shù)要求如表5、表6所示。

表5 混合料的礦料級配設(shè)計(jì)范圍

表5(續(xù))

表6 混合料技術(shù)要求

SDT瀝青采用高性能SBS改性瀝青(I-C的基礎(chǔ)上有所提高)，軟化點(diǎn)不小于75 ℃。因顆粒公稱粒徑較小，施工質(zhì)量容易控制。無需專門的施工機(jī)械，常規(guī)瀝青混合料施工機(jī)械即可滿足要求。近兩年，廣泛用于北京地區(qū)的道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

北京地區(qū)目前使用SDT技術(shù)，包括學(xué)院路等道路，目前使用狀況良好。

4 綜合對比

Novachip屬于半開級配，而ECA和SDT屬于密級配。半開級配的優(yōu)勢主要在于雨季路面不容易形成水膜，對行車安全有好處，在噪音控制方面有優(yōu)勢，與密級配相比大約能降低噪音3～5 dB。密級配的優(yōu)勢在強(qiáng)度和耐久性方面，全壽命周期的管養(yǎng)成本也比開級配要低。ECA與SDT之間的區(qū)別，主要在于瀝青的不同，前者通過HPM和聚酯纖維與70號基質(zhì)瀝青做改性，而后者直接使用SBS改性瀝青，在工藝設(shè)備方面更簡單，ECA在集料級配方面增加6.7 mm的篩孔控制。Novachip涉及殼牌的專利技術(shù)，需采用殼牌專用瀝青和乳化瀝青。三種材料的主要技術(shù)指標(biāo)對比如表7所示。

表7 主要技術(shù)指標(biāo)對比

5 結(jié) 論

預(yù)防養(yǎng)護(hù)的技術(shù)狀況和實(shí)施時(shí)機(jī)，應(yīng)按科學(xué)決策的工作制度與方法，采取全壽命周期養(yǎng)護(hù)成本理念，選用技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理的瀝青路面養(yǎng)護(hù)方案，并對養(yǎng)護(hù)工程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，在適宜時(shí)機(jī)采取針對性的養(yǎng)護(hù)措施，一般選擇PCI在80～90之間，距離新建或上一次大中修3～5年，且未來5年內(nèi)區(qū)域交通量不出現(xiàn)巨大增長的道路。

Novachip對材料、設(shè)備、工藝控制均比較嚴(yán)格，以保證良好的孔隙、排水降噪等使用效果，但是使用的乳化瀝青和改性瀝青均為殼牌專利產(chǎn)品，同步一體式攤鋪機(jī)為福格勒專用攤鋪機(jī)，整體造價(jià)較其他罩面材料高。密級配預(yù)養(yǎng)材料采用SDT在生產(chǎn)設(shè)備和工藝上比ECA更簡單，不用對瀝青混合料加工設(shè)備進(jìn)行改造，具有一定的優(yōu)勢，攤鋪設(shè)備建議采用同步一體式攤鋪機(jī)全斷面攤鋪，否則施工過程中因?yàn)闉r青太薄容易冷卻產(chǎn)生縱縫。

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)該針對路面結(jié)構(gòu)、材料特點(diǎn)和病害特征，不斷研究開發(fā)適合我國路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)需要的原創(chuàng)性技術(shù)，以免受國外技術(shù)的壟斷，如Novachip使用維特根專用攤鋪設(shè)備和殼牌專用瀝青。應(yīng)在現(xiàn)有預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行材料提升、設(shè)備改進(jìn)、工藝改良、技術(shù)組合，進(jìn)行預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)的二次開發(fā)，不斷提升其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。