淺談超粘磨耗層施工工藝和技術(shù)應(yīng)用

蔡繼亮

臺(tái)州天宏工程管理有限公司，中國·浙江 天臺(tái) 317200

1 引言

G104 北平線天臺(tái)王家安至響堂段2019年公路養(yǎng)護(hù)大中修（災(zāi)毀恢復(fù)重建）工程全長19.235 公里，雙向四車道，設(shè)計(jì)速度80km/h。在2019年分別對施工路段左右幅車道采用1.0cm 厚超粘磨耗層進(jìn)行瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工，通過本項(xiàng)目的施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，論文對超粘磨耗層在施工中的重要工藝和關(guān)鍵點(diǎn)控制等內(nèi)容進(jìn)行研究探討。

2 原材料技術(shù)要求

2.1 改性乳化瀝青

超粘磨耗層技術(shù)主要使用改性乳化瀝青作為結(jié)合料和粘層的原材料，包括SBS、SBR 等各種改性乳化瀝青。根據(jù)粘結(jié)層的粘結(jié)要求和瀝青混合料拌和要求，分別將瀝青經(jīng)過SBS 改性后制成性能優(yōu)良的SBS 改性乳化瀝青（PCR）和SBS 改性乳化瀝青（BCR）。施工時(shí)根據(jù)路面狀況、施工工藝、石料的選用類別和現(xiàn)場環(huán)境等因素確定改性乳化瀝青的使用類型和用量，舊路面粗糙度越大，噴灑改性乳化瀝青粘層油的量就越大。改性乳化瀝青的選型與碎石的粘附性必須大于4 級以上，選用的集料均采用優(yōu)質(zhì)玄武巖的集料[1]。

2.2 集料

粗集料采用石質(zhì)堅(jiān)硬、清潔、不含風(fēng)化顆粒、近似立方體顆粒的碎石，宜采用玄武巖、輝綠巖或輝長巖等符合要求的石料。細(xì)集料宜采用機(jī)制砂或石屑，應(yīng)堅(jiān)硬、潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，宜采用優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r或玄武巖，有適當(dāng)?shù)念w粒級配，并且與瀝青有良好的粘結(jié)能力。

2.3 玻璃纖維

玻璃纖維是超粘纖維磨耗層技術(shù)具備高耐磨性、高穩(wěn)定性、超強(qiáng)抗裂等特點(diǎn)的重要材料。在施工過程中加入玻璃纖維，提高了瀝青混合料的流變能力，并允許攤鋪非連續(xù)級配配比設(shè)計(jì)的混合料，不會(huì)導(dǎo)致混合料離散，并具有高抗滑性。由于纖維在混合料中形成的纏繞骨骼結(jié)構(gòu)，不僅提高了混合料的攤鋪量，而且使混合料有更好的靈活性和耐磨耗強(qiáng)度。

3 施工機(jī)械設(shè)備

超粘磨耗層施工在瀝青混合料拌和、攤鋪工藝與普通瀝青混合料施工有很大的不同，該技術(shù)需要采用具備人機(jī)界面智能操作系統(tǒng)的超粘纖維磨耗層專用車，該車具有同時(shí)完成乳化瀝青粘層油灑布、玻璃纖維切割摻入，超粘磨耗冷拌混合料拌和以及混合料攤鋪的所有過程的功能。將改性乳化瀝青、粗細(xì)集料、玻璃纖維、填料、水及添加劑等按照設(shè)計(jì)配合比拌和成稀漿混合料攤鋪到同步噴灑的粘層路面上，待瀝青混合料破乳后，通過壓路機(jī)碾壓完成后，即可開放交通。

施工前對超粘磨耗層設(shè)備進(jìn)行檢修，確認(rèn)機(jī)械性能穩(wěn)定良好后，對攤鋪車進(jìn)行標(biāo)定，當(dāng)?shù)V料含水量發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)室提供的數(shù)據(jù)對料門開度、細(xì)骨料轉(zhuǎn)速比、用水量進(jìn)行調(diào)整。

4 施工關(guān)鍵點(diǎn)質(zhì)量控制

4.1 確定混合料配合比設(shè)計(jì)

混合料級配是影響抗輪碾壓變形能力的主要因素，纖維摻量是影響抗水損害能力的主要因素，因此做好集料和纖維的質(zhì)量控制。施工前，根據(jù)現(xiàn)場路面狀況、交通量大小等因素，收集分析數(shù)據(jù)并做實(shí)驗(yàn)確定施工方案，并根據(jù)工藝確定選取材料類型，做出瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，確定改性乳化瀝青、纖維、集料和水等用量。

4.2 試驗(yàn)路段

4.3 施工過程質(zhì)量控制

超粘磨耗層需要待原瀝青路面裂縫、坑槽等病害處理完成，并對原路面構(gòu)造深度、滲水系數(shù)等進(jìn)行檢測，各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)滿足規(guī)范要求方可施工，施工前確保原路面清潔、干燥。

超粘纖維磨耗層專用車具備同時(shí)噴灑粘層油和攤鋪瀝青混合料的功能，在噴灑粘層油時(shí)，要保證粘層油噴灑量滿足設(shè)計(jì)要求并且噴灑均勻。設(shè)備攤鋪速度控制在3km/h，待瀝青混合料破乳后，用9～16t 膠輪壓路機(jī)跟進(jìn)碾壓作業(yè)，碾壓2～3 遍，初次碾壓速度控制在2km/h，后續(xù)可以適當(dāng)提高碾壓速度。分幅施工時(shí)，要做好搭接縫的處理。

壓路機(jī)碾壓完成以后，可全面開放交通，現(xiàn)場設(shè)置限速標(biāo)志牌，行駛車輛車速控制在40km/h 以下。超粘磨耗層設(shè)備應(yīng)該及時(shí)保養(yǎng)維護(hù)，包括瀝青管路清洗、設(shè)備除塵等操作。

4.3.1 縱向接縫的處理

在超粘磨耗層的施工過程中，需確?？v向接縫、攤鋪方向和行車中縫方向三者的平行，如在實(shí)際施工過程中沒能嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范及要求來展開施工作業(yè)，攤鋪槽內(nèi)部出現(xiàn)送料不及時(shí)等均會(huì)對公路邊緣的整體攤鋪效果造成影響，甚至還會(huì)出現(xiàn)跑漿而致使其縱向連線存在不規(guī)則的波浪形狀。在實(shí)際施工過程中，要求施工技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)施工和操作流程來進(jìn)行，利用科學(xué)的攤鋪方法在縱向標(biāo)線的虛線段落使用白灰彈線的方式來進(jìn)行合理連接。與此同時(shí)，施工技術(shù)人員還需嚴(yán)格控制好具體的攤鋪速度，以確保公路線形具有較強(qiáng)的整體美觀性。在攤鋪縱向兩側(cè)需配置相應(yīng)的人員使用鐵鍬來跟進(jìn)車輛的攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，以便及時(shí)有效地對兩側(cè)線形展開有效的修補(bǔ)。

4.3.2 橫向接縫的處理

對于攤鋪?zhàn)鳂I(yè)來講，在攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的開始和結(jié)束兩個(gè)階段，對供料車輛內(nèi)部混合料的配比控制難度較大，從而極易出現(xiàn)攪拌不均勻的問題。因此，在施工作業(yè)前，施工人員在起始部位需適當(dāng)減緩攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的速度，以確保攤鋪箱內(nèi)部混合料能夠完全達(dá)到實(shí)際的施工需要，以免存在厚度過大而發(fā)生拱起的問題。待車輛攤鋪結(jié)束階段，施工人員還需及時(shí)使用工具對其進(jìn)行接頭鏟齊作業(yè)，并在接頭處設(shè)置鐵皮以確保其末端具有良好的平整度，等攤鋪車輛駛離后再將鐵皮與及其上面的混合料去除干凈，且需保證接頭部位具有良好的平整度和美觀性。

4.3.3 刮痕、刮槽的處理

利用打拔樁機(jī)將鋼板樁夾住并吊起，當(dāng)鋼板樁與樁位對準(zhǔn)后，利用鋼板樁自重的作用將其下沉至河底，應(yīng)緩慢操作打拔樁機(jī)，控制其速率，下放鋼板樁。在鋼板樁下落的過程中隨時(shí)觀測好鋼管樁的垂直度，以免造成鋼板樁沉樁位置不準(zhǔn)確而影響后續(xù)施工[1]。

對于超粘磨耗層的施工來講，刮痕、刮槽問題是較為常見的，其主要是因?yàn)榧现杏兄S多大粒徑的材料被卡在攤鋪槽刮板上，而導(dǎo)致攤鋪車輛在行駛時(shí)極易產(chǎn)生刮痕和刮槽。當(dāng)施工完成以后，如果未能及時(shí)對橡膠刮板進(jìn)行清潔，致使混合料在橡膠刮板結(jié)塊而致使刮板平整度不夠，一旦施工人員在作業(yè)時(shí)拖動(dòng)刮板就會(huì)出現(xiàn)較大的刮痕。因此，想要盡可能降低刮痕、刮槽的產(chǎn)生，在施工原材料入場前就需要使用專業(yè)的篩分機(jī)器把大粒徑的材料進(jìn)行有效的篩除。在具體的施工過程中一旦出現(xiàn)石塊、雜物等在攤鋪橡膠膠槽膠條上被卡住時(shí)，施工人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取有效措施予以處理。例如，在破乳前應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行修補(bǔ)，試驗(yàn)人員需對其修補(bǔ)時(shí)間加以明確，全面保證路面具有良好的美觀性。而如果是在破乳后實(shí)施修補(bǔ)的，則需要運(yùn)用破乳后的材料并使用篩子將細(xì)粒篩出后再由人工作業(yè)的方式對其進(jìn)行細(xì)粒的填充作業(yè)。待所有的材料攤鋪完成以后還需對橡膠刮板做及時(shí)有效的清洗，以防有混合料殘留而結(jié)塊而致使后續(xù)的施工中產(chǎn)生刮痕。

4.3.4 施工后期的維護(hù)工作要點(diǎn)

在超粘磨耗層的施工完成以后且交通未通行開放以前，施工人員需對施工現(xiàn)場的養(yǎng)護(hù)工作加以重視，不斷加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作力度，以免路面受到損壞。所以，在實(shí)際的養(yǎng)護(hù)工作階段，施工單位需安排專人來負(fù)責(zé)好其安全與維護(hù)工作，在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置相關(guān)警示標(biāo)語，科學(xué)有效地控制好車輛的行車速度。如在具體的養(yǎng)護(hù)階段，需設(shè)置路錐、彩旗以及爆閃燈等，以便更好地提示車輛減速慢行，從而更好地對新鋪路面進(jìn)行保護(hù)，直到破乳后方可開放新鋪路面的交通，同時(shí)，還需將相關(guān)防護(hù)裝置進(jìn)行清除。

5 超粘磨耗層工藝技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

5.1 高耐磨性

當(dāng)使用超粘磨耗層設(shè)備來做好第一層改性乳化瀝青的噴射施工以后，需使用適量的礦石纖維混合料來實(shí)施拌和攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。待對其進(jìn)行碾壓施工之后，超粘磨耗冷骨料間具有較高的粘結(jié)度并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種復(fù)合力學(xué)嵌鎖體系有著極高的穩(wěn)定性，可以很好地使纖維、瀝青和骨料有效地結(jié)合起來。同時(shí)，還可以很好地控制骨料的滑移問題。在公路施工過程中應(yīng)用超粘磨耗層施工技術(shù)可以使其耐久性得到有效的增強(qiáng)，在這一結(jié)構(gòu)中乳化改性瀝青發(fā)揮著十分重要的作用，使其形成良好的粘結(jié)層，從而使各微表處拌和料間產(chǎn)生較高的粘結(jié)性，且在這一過程中乳化瀝青還會(huì)不斷向下進(jìn)行滲入，以使路面的縫隙得到有效的填充，隨后還會(huì)出現(xiàn)向上的反流現(xiàn)象并最終構(gòu)建瀝青結(jié)合料的粘結(jié)層，使其耐磨性得到有效的增強(qiáng)[2]。

5.2 高防水性

對于超粘磨耗層施工來講，瀝青是其施工過程中極為重要的材料，且通過瀝青材料的連續(xù)灑布的方式來展開施工可以使封層的密閉性得到明顯提升，與此同時(shí)，在其結(jié)構(gòu)中還需使用一定量的纖維材料，因材料表面積相對比較大而使其得以很好地與瀝青進(jìn)行吸附。待瀝青中所包含的油分被吸收以后，其粘度和粘附力均得到有效的提升，也因此使路面形成一層良好的保護(hù)膜，并起到很好的防水作用。另外，這種膜結(jié)構(gòu)還有著極強(qiáng)的高溫穩(wěn)定性，即使是在炎熱的夏季也不會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，仍然有著極強(qiáng)的穩(wěn)定性，從而更好地保障道路質(zhì)量。

5.3 強(qiáng)抗裂能力

由于超粘磨耗層自身結(jié)構(gòu)具有一定的特殊性，其主要呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)纏繞狀的形式，且纖維有著極高的抗拉伸性，也因此超粘磨耗層自身有著極強(qiáng)的抗剪性能。如對于舊瀝青路面和新建路面二者間的接觸部位通常可以使用超粘磨耗層施工技術(shù)來展開處理，這樣可以使路面的整體張力和彈力均達(dá)到實(shí)際的使用要求，使其面對外界應(yīng)力過程中具有良了的吸收效果，從而發(fā)揮良好應(yīng)力吸收的作用，也因此保證了路面的反射裂縫得到了很好的抑制，就算是在車輛負(fù)荷的情況下也可以保證其使用壽命不受到影響，確保公路的整體質(zhì)量。

5.4 高穩(wěn)定性

超粘磨耗層自身有著極高的彈性模量和延伸能力。盡管在溫度發(fā)生變化的情況下其應(yīng)力會(huì)發(fā)生一定的改變，但其仍然可以保持在可抵消的強(qiáng)度范圍內(nèi)，進(jìn)而得以很好地改善其低溫脆裂性，使路面在低溫狀態(tài)下不會(huì)發(fā)生收縮裂縫的問題，使道路的穩(wěn)定性得到有效提升，確保道路得以正常、高效地運(yùn)作。

5.5 施工快捷

超粘磨耗層的施工往往需要使用專業(yè)性較高的設(shè)備來進(jìn)行作業(yè)，以使瀝青灑布、纖維施工加等有關(guān)工作得以順利進(jìn)行，隨著再使用攤鋪機(jī)等設(shè)備來完成相應(yīng)的施工處理。超粘磨耗層屬于較為典型的中間層，且有著良好的應(yīng)力吸收性能，待攤鋪施工完成后不需要過多的時(shí)間使可以對其進(jìn)行使用，有效地縮短了路面施工的周期。

6 超粘磨耗層的技術(shù)應(yīng)用

超粘磨耗層與普通瀝青混凝土施工相比，減小了瀝青混凝土路面厚度，因此降低了原材料的經(jīng)濟(jì)成本和能量消耗，并且在預(yù)防效果方面較好，在高等級公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工中被廣泛使用[3]。目前，超粘磨耗層主要應(yīng)用有以下幾個(gè)方面：

①在高等級公路瀝青路面上鋪設(shè)作為耐磨層，進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

②舊水泥混凝土路面改造成瀝青混凝土路面施工。

③在水穩(wěn)基層和瀝青面層之間，作為應(yīng)力吸收層、下封層施工。

④橋面防水層施工。

7 結(jié)語

超粘磨耗層施工具備的高耐磨性、高防水性、強(qiáng)抗裂能力、高穩(wěn)定性和施工快捷的優(yōu)點(diǎn)，能夠快速改善道路行駛狀況，是現(xiàn)代高等級公路養(yǎng)護(hù)發(fā)展的方向。