公路養(yǎng)護(hù)中滲固磨耗層的應(yīng)用研究

李夢(mèng)

（廊坊市公路工程質(zhì)量安全監(jiān)督處，河北 廊坊 065000）

1 工程概況

某公路工程采用雙向六車道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度為100km/h，路基寬43.5m，路面、路肩橫坡分別為2%，路面彎沉值為194（0.01mm）。路面結(jié)構(gòu)為：上面層Sup13細(xì)粒式瀝青混凝土（4cm）+中面層Sup20中粒式瀝青混凝土（6cm）+下面層Sup25粗粒式瀝青混凝土（8cm）+乳化瀝青下封層+水泥穩(wěn)定碎石基層（36cm）+二灰土底基層（20cm）。自公路建成通車的15年來(lái)，從未開展過(guò)大中修，只對(duì)路面典型病害采取小修補(bǔ)措施。本工程采用滲固磨耗層施工技術(shù)，對(duì)路面實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

2 公路養(yǎng)護(hù)中滲固磨耗層的應(yīng)用

2.1 滲固磨耗層材料

2.1.1 原材料選用

（1）滲固劑。本工程選用的滲固劑為再生封層乳液，試驗(yàn)檢測(cè)其性能指標(biāo)如下：25℃黏度為0.063Pa·s；芳香分含量為36%；閃點(diǎn)為252℃；TFOT黏度比為2.76；TFOT質(zhì)量變化為-0.37%；篩上剩余量（1.18mm篩）為0.07%；表干時(shí)間為3h；終干時(shí)間為7h；黏度為5.8；蒸發(fā)殘留物為65%；儲(chǔ)存穩(wěn)定性（1d）為0.2%；儲(chǔ)存穩(wěn)定性（3d）為1.5%。

（2）乳化瀝青。本工程選用70#基質(zhì)石油瀝青、MQK陽(yáng)離子乳化劑，乳化劑具有慢裂快凝的特點(diǎn)，能夠發(fā)揮出改善瀝青低溫流動(dòng)性、石料配伍性、混合料拌和時(shí)間、瀝青破乳速度等作用。改性乳化瀝青的技術(shù)指標(biāo)實(shí)測(cè)值如下：蒸發(fā)殘留物軟化點(diǎn)實(shí)測(cè)值為61℃，滿足技術(shù)規(guī)范要求的不小于53℃；延度（5°）實(shí)測(cè)值為120cm，滿足技術(shù)規(guī)范要求的不小于20cm。

（3）粗集料。本工程采用粒徑在3～10mm范圍內(nèi)的玄武巖作為粗集料，玄武巖具有強(qiáng)度高、耐磨性好、硬度大的特點(diǎn)，能夠在乳化劑的輔助作用下改善自身裹覆性較差的不足[1]。粗集料的技術(shù)指標(biāo)要求如下：石料壓碎值小于26%；視密度大于2.6%；洛杉磯磨耗值小于28%；石料磨光值大于42%；細(xì)長(zhǎng)扁平顆粒含量小于15%；軟石含量小于3%；吸水率小于2.0%；黏附性不小于4級(jí)。

（4）細(xì)集料。本工程采用粒徑在0～3mm范圍內(nèi)的玄武巖作為細(xì)集料。細(xì)集料的技術(shù)指標(biāo)要求如下：視密度大于2.5g/cm3；堅(jiān)固性不大于12%；含泥量不大于3.0%；砂當(dāng)量不小于60%；棱角性不小于30s。

（5）改性劑。本工程采用SBR陽(yáng)離子丁苯膠乳1468型改性劑，用于改善蒸發(fā)殘留物的性能，提高瀝青高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，并且還能夠改善微表處混合料水平方向與豎向方向的黏結(jié)力，提高磨耗層混合料的整體性能。

（6）添加劑。本工程采用水泥添加劑，通過(guò)摻入添加劑改善混合料的流動(dòng)性和瀝青破乳速度，使混合料內(nèi)部形成密實(shí)的整體結(jié)構(gòu)，提高路面強(qiáng)度。

（7）水。本工程微表處使用的水為自來(lái)水，要求水質(zhì)清潔，不含有金屬物質(zhì)和有害鹽類物質(zhì)，避免因水質(zhì)問(wèn)題引起磨耗層材料污染。

2.1.2 礦料級(jí)配試驗(yàn)

（1）在磨耗層材料的級(jí)配試驗(yàn)中，綜合考慮本工程所在地的氣候、天氣條件等情況，選定以下5組礦料級(jí)配方案進(jìn)行試驗(yàn)。具體包括：級(jí)配1，通過(guò)篩孔9.5mm、7.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075m的質(zhì)量百分比分別為100%、70%、45%、28%、19%、12%、7%、5%；級(jí)配2，通過(guò)篩孔質(zhì)量百分比為100%、75%、53%、34%、22%、15%、10%、8%；級(jí)配3，通過(guò)篩孔質(zhì)量百分比為100%、80%、60%、40%、25%、18%、12%、10%；級(jí)配4，通過(guò)篩孔質(zhì)量百分比為100%、80%、65%、45%、30%、22%、15%、13%；級(jí)配5，通過(guò)篩孔質(zhì)量百分比為100%、90%、70%、50%、34%、25%、18%、15%。

（2）根據(jù)5組礦料級(jí)配拌和磨耗層混合料，級(jí)配1-5的拌和時(shí)間分別為200s、270s、400s、170s、170s，5種試塊均滿足路面承載力要求。對(duì)比成型試樣外表，根據(jù)目測(cè)情況判定級(jí)配1成型效果較好，外表密實(shí)，無(wú)大粒徑石料突出，石料包裹性良好；級(jí)配2、級(jí)配3的成型效果較好，但是拌和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，易出現(xiàn)細(xì)集料流動(dòng)現(xiàn)象，影響磨耗層內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；級(jí)配4、級(jí)配5的成型效果較差，集料較為干燥，乳化瀝青破乳速度快。綜合上述分析，本工程選取級(jí)配1作為礦料級(jí)配。

2.1.3 拌和時(shí)間試驗(yàn)

磨耗層施工從混合料拌和到攤鋪用時(shí)宜控制在30～50s，混合料拌和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)拖延交通開放時(shí)間，拌和時(shí)間過(guò)快會(huì)影響磨耗層攤鋪質(zhì)量[2]。本工程通過(guò)試驗(yàn)確定最佳的拌和時(shí)間。

（1）材料準(zhǔn)備。拌和杯，容量為300～500mL；天平，精度大于1g；拌和勺；油氈；計(jì)時(shí)器。

（2）拌和時(shí)間。稱量100g混合料，在攪拌杯中倒入適量水泥，進(jìn)行拌和；再將混合料倒入鍋內(nèi)，加入乳化瀝青、水，在濕拌3～8s時(shí)加快攪拌速度，攪拌時(shí)以鍋中心為圓心進(jìn)行均勻攪拌，模范拌和設(shè)備的拌和過(guò)程；攪拌到一定黏度后，即用力困難、石料無(wú)流動(dòng)性時(shí)，記錄拌和時(shí)間；繼續(xù)拌和，直到混合料無(wú)法攪動(dòng)時(shí)，記錄拌和時(shí)間，此時(shí)間為拌和超時(shí)；攪拌30s后，將混合料攤鋪到油氈上，攤鋪厚度為8～10mm，在自然室溫條件下靜置24h，觀察攤鋪料的顏色變化。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，試樣顏色為黑色，說(shuō)明集料配伍性良好。

（3）溫度條件。分別在25℃、40℃、50℃條件下拌和混合料，分析溫度對(duì)拌和時(shí)間的影響。當(dāng)溫度大于50℃時(shí)，拌和時(shí)間明顯縮短，不符合技術(shù)規(guī)范對(duì)微表處混合料的拌和時(shí)間要求；當(dāng)溫度在40～50℃之間時(shí)，水蒸發(fā)加快，拌和時(shí)間相對(duì)較短。根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，最佳拌和溫度為25℃以下，水摻量為2%，乳化瀝青摻量為11.6g，此時(shí)能夠達(dá)到最佳拌和時(shí)間，為120s。

2.2 施工工藝

滲固磨耗層的施工工藝流程為：路面路用性能分析→封閉交通→清理路面→路面病害處理→噴灑高滲透耐久再生乳液→1cm磨耗層施工→接縫收邊→養(yǎng)護(hù)→施工質(zhì)量檢測(cè)。

2.2.1 路面調(diào)查

在公路養(yǎng)護(hù)前，對(duì)本工程試鋪路段路面的使用情況進(jìn)行調(diào)查研究，調(diào)查結(jié)果如下：

（1）K10+000—K16+000試鋪路段路面破損指數(shù)為86.31，路面平整度指數(shù)為94.52，路面抗滑性能指數(shù)為88.36，對(duì)試鋪路段路面綜合評(píng)定結(jié)果為良。

（2）試鋪路段出現(xiàn)不同程度的早期損壞，包括路面高低起伏、車轍、橫向裂縫、網(wǎng)裂、沉陷、混凝土附著等。

2.2.2 病害預(yù)處理

（1）對(duì)路面面層和基層出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞的部位全部挖除，將病害部位挖成矩形修補(bǔ)框，最外側(cè)輪廓向外拓寬1.0m，再回填混凝土，鋪設(shè)瀝青路面[3]。

（2）對(duì)寬度超過(guò)3mm的裂縫采用灌縫處理技術(shù)，清理裂縫內(nèi)的灰塵、雜物，干燥裂縫，將熱瀝青灌入到裂縫內(nèi)進(jìn)行修補(bǔ)。

（3）對(duì)周圍發(fā)生沉陷的裂縫，要開挖裂縫兩側(cè)的基面基層，再回填混凝土，攤鋪瀝青面層。

（4）對(duì)深度超過(guò)1.0cm的車轍采用刨銑法處理，刨銑干凈上面層和中面層的混合料，重新攤鋪混合料面層，攤鋪厚度為10cm、

2.2.3 封閉交通

養(yǎng)護(hù)工程單位與當(dāng)?shù)亟痪葓?zhí)法部門聯(lián)系，共同制定封閉交通方案，本次養(yǎng)護(hù)工程涉及的封閉路段長(zhǎng)約6公里；養(yǎng)護(hù)工程采用分段試鋪工藝，在公路邊緣位置擺放禁止通行的交通標(biāo)志，夜間施工時(shí)沿線路布設(shè)反光標(biāo)志[4]；施工現(xiàn)場(chǎng)分派交通指揮人員，每200m安排一名指揮人員，不允許車輛駛?cè)腽B(yǎng)護(hù)車道。

2.2.4 路面清理

使用灑水車沖洗有泥土灰塵的路面，沖洗后用大功率吹風(fēng)機(jī)集中歸集雜質(zhì)，再統(tǒng)一清除雜質(zhì)；在沖洗前，對(duì)路面上檢查井、雨水井、路緣石采取保護(hù)措施，保證清洗后的泥水能夠沿著路面流入到中間綠化帶，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的有效利用；沖洗后，等路面干燥且路表溫度不低于10℃后再進(jìn)入下道施工工序。

2.2.5 噴灑滲固劑

使用智能灑布車噴灑滲固劑，根據(jù)測(cè)算的灑布量進(jìn)行試噴，結(jié)合試噴情況對(duì)灑布量做出調(diào)整；智能灑布車沿著道路標(biāo)線灑鋪，要求一次性灑鋪；在陽(yáng)光充足的晴天，滲固劑的破乳時(shí)間較快，因此應(yīng)確定最佳撒鋪量，以保證預(yù)養(yǎng)護(hù)再生材料還原路面的效果[5]。

2.2.6 攤鋪微表處

（1）在灑鋪滲固劑30min后，目測(cè)瀝青破乳發(fā)黑時(shí)攤鋪微表處；使用M120型微表處攤鋪車，調(diào)整攤鋪箱寬度，保證攤鋪寬度從路緣石開始覆蓋路面。

（2）攤鋪車的料箱內(nèi)分別裝入改性乳化瀝青、玄武巖集料、水、水泥等混合料，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定的參數(shù)調(diào)整攤鋪槽的厚度和拱度，將攤鋪器后澆板往后翻，其他面板向內(nèi)翻，將攤鋪厚度調(diào)整為1cm，使攤鋪箱緊貼路面。

（3）在攤鋪起點(diǎn)開動(dòng)攤鋪車，行進(jìn)速度為1.3km/h，保持勻速前進(jìn)，實(shí)施全寬范圍內(nèi)攤鋪；攤鋪?zhàn)鳂I(yè)中在攤鋪槽兩側(cè)安排施工人員，及時(shí)對(duì)兩邊收邊處理，收邊工具為鐵鍬；攤鋪完畢后，提起攤鋪槽，人工清理膠板。

2.2.7 接縫處理

（1）在攤鋪的接頭部位用鐵鍬鏟平，緊跟第二輛料車，將藍(lán)色鐵皮放置到接頭處，鐵皮縱向邊緣對(duì)齊攤鋪料邊緣，在鐵皮正下方?？繑備佨?，并在鐵皮上放置攤鋪槽；在攤鋪車啟動(dòng)后拿走鐵皮，以保證接縫平順；接縫后，施工人員用鐵鍬鏟走多余的混合料，在未完全破乳的微表處表面用掃帚清理堆疊的集料，保證橫向接縫質(zhì)量[6]。

（2）在處理縱向接縫時(shí)，從中央分隔帶的一側(cè)攤鋪，待攤鋪完畢后，向接縫處灑水，并促使攤鋪箱接近已完成鋪筑的車道，使新攤鋪混合料自動(dòng)黏結(jié)到已攤鋪混合料上，完成縱向接縫；檢查縱向接縫處是否存在搭接厚度不足或過(guò)厚的情況，由施工人員進(jìn)行后續(xù)處理。

2.2.8 磨耗層養(yǎng)護(hù)

在混合料攤鋪后封閉管理，待磨耗層中的水分完全自然蒸發(fā)，并要求磨耗層達(dá)到一定強(qiáng)度后再開放交通；本工程試鋪時(shí)選在氣溫20～22℃的晴好天氣，2h左右磨耗層基本干燥，隨后開放交通，讓車輛來(lái)回碾壓集料，提高磨耗層的密實(shí)度[7]。

2.3 施工質(zhì)量檢測(cè)

本工程試驗(yàn)路段采用的滲固磨耗層在開放交通30d內(nèi)的穩(wěn)定性不佳，磨耗層表面出現(xiàn)粗集料飛散現(xiàn)象，局部瀝青膜破損；在開放交通60d后，滲固磨耗層結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，此時(shí)檢測(cè)路面各項(xiàng)性能指標(biāo)[8]。

2.3.1 滲水系數(shù)

試驗(yàn)路段選取12個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距為50cm，記錄液面100mL下降到500mL的時(shí)間，檢測(cè)結(jié)果如下：12個(gè)測(cè)點(diǎn)滲水系數(shù)平均值為8mL/min，標(biāo)準(zhǔn)差為1.54mL/min，滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范不超過(guò)10mL/min的要求。由此表明，養(yǎng)護(hù)工程中的滲固磨耗層具有良好的防滲水性，能夠減少路面水損害。

2.3.2 摩擦系數(shù)

試驗(yàn)路段選取12個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)相距5m，采用擺式摩擦儀進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)點(diǎn)的摩擦系數(shù)檢測(cè)結(jié)果依次為59.3、52.6、54.4、54.7、51.2、60.2、61.4、54.1、58.9、55.2、60.5、61.2。所有檢測(cè)點(diǎn)的摩擦系數(shù)均滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范不小于45的要求，表明滲固磨耗層具備良好的抗滑性。

2.3.3 構(gòu)造深度

試驗(yàn)路段選取三個(gè)車道進(jìn)行檢測(cè)，采用激光構(gòu)造深度儀測(cè)量各車道，每個(gè)車道設(shè)118個(gè)測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)結(jié)果如下：第一車道平均構(gòu)造深度為0.80mm，第二車道平均構(gòu)造深度為0.81mm，第三車道平均構(gòu)造深度為0.79mm；一共有測(cè)點(diǎn)354個(gè)，符合構(gòu)造深度偏差允許值要求的測(cè)點(diǎn)為347個(gè)，合格率高達(dá)98%以上。由此表明，滲固磨耗層施工質(zhì)量良好。

2.3.4 車轍深度

試驗(yàn)路段選取三個(gè)車道進(jìn)行檢測(cè)，采用激光斷面儀檢測(cè)路面車轍深度情況，每個(gè)車道設(shè)118個(gè)測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)結(jié)果如下：第一車道平均車轍深度為4.72mm；第二車道平均車轍深度為5.13mm；第三車道平均車轍深度為5.81mm；路面平均車轍深度為5.22mm，符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范不超過(guò)10mm的要求。由此表明，滲固磨耗層具備良好的抗車轍能力。

3 結(jié)語(yǔ)

在公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中，應(yīng)結(jié)合公路病害嚴(yán)重程度和交通量增加形勢(shì)采用適合的養(yǎng)護(hù)措施。滲固磨耗層養(yǎng)護(hù)措施具備養(yǎng)護(hù)成本低、耐久性強(qiáng)、抗摩擦性好等優(yōu)勢(shì)，能夠有效改善原路面的路用性能，保證路面行車的舒適性，減少典型病害的發(fā)生，建議將滲固磨耗層養(yǎng)護(hù)措施在公路養(yǎng)護(hù)工程中推廣應(yīng)用。