路面超粘超薄磨耗層配合比設(shè)計及施工技術(shù)研究

白峰

摘 要：公路工程在通車運行后，受行車荷載等因素的影響，往往會產(chǎn)生不同程度的損壞，使路面使用功能被減弱，對行車舒適性和安全產(chǎn)生不利影響。為了改善路面使用性能，延長公路使用壽命，路面養(yǎng)護(hù)處理就需要及時跟上。結(jié)合實際公路工程，明確病害成因，提出超粘超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)方案，詳細(xì)闡述原材料的性能、配合比設(shè)計和施工技術(shù)要點，以期為超薄磨耗層施工技術(shù)應(yīng)用提供參考與依據(jù)。

關(guān)鍵詞：超粘超薄磨耗層；配合比設(shè)計；病害成因；技術(shù)要點

中圖分類號：U414.75? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）06-0021-03

0 引言

瀝青路面在通車后，往往會產(chǎn)生不同程度的病害，其中以裂縫問題居多。若不及時處理，勢必會造成更為嚴(yán)重的病害，甚至?xí)：π熊嚢踩?/p>

目前，在瀝青路面養(yǎng)護(hù)當(dāng)中，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)應(yīng)用效果良好。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是指在固定周期內(nèi)，通過調(diào)查路面狀況，了解路面病害，找出具體原因，針對性地進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)[1]。相比糾正性養(yǎng)護(hù)，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果更好，且更經(jīng)濟(jì)。超粘超薄磨耗層技術(shù)是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的一種類型，其在路面養(yǎng)護(hù)施工中，具有良好的應(yīng)用效果。

1 工程概況

某公路工程建成通車多年，在交通荷載不斷增加和車輛反復(fù)碾壓下，再加上雨水、光照等自然因素的影響，導(dǎo)致半剛性基層產(chǎn)生病害，路面也產(chǎn)生大量裂縫。

通過路面狀況調(diào)查，路面裂縫主要是規(guī)則裂縫，裂縫間距在15～25 m，局部路段產(chǎn)生網(wǎng)裂病害。在行車輪跡帶附近，產(chǎn)生了許多疲勞裂縫、輕微網(wǎng)裂。調(diào)查歷史養(yǎng)護(hù)情況后發(fā)現(xiàn)，對網(wǎng)裂修補后，再次出現(xiàn)了松散、開裂的情況，已經(jīng)灌縫過的裂縫也呈失效狀態(tài)。

2 主要病害成因及處理措施

2.1 主要病害成因分析

本路段主要病害為裂縫危害，局部存在網(wǎng)裂現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生裂縫的主要原因是隨著車流量增加，輪胎作用次數(shù)也急劇增長，特別是重載貨車數(shù)量增多，對路面具有十分明顯的“切削”“泵吸”作用，進(jìn)而導(dǎo)致路面抗滑性能下降。具體有以下3種原因。

第一，網(wǎng)裂病害產(chǎn)生的根本原因是車輛荷載的反復(fù)作用下，路面產(chǎn)生了疲勞破壞。若網(wǎng)裂不及時處理，并進(jìn)一步擴(kuò)展，很可能會引發(fā)集料松散現(xiàn)象，甚至產(chǎn)生坑槽[2]。

第二，本路段當(dāng)中，橫向裂縫寬度均超過瀝青混凝土面層寬度，反射裂縫較多。

第三，在行車道輪跡帶上，單條縱向裂縫居多，存在多條平行裂縫。經(jīng)過鉆芯取樣發(fā)現(xiàn)，縱向開裂的主要方向為“由上至下”，這表明縱向裂縫基本上屬于疲勞裂縫。在行車荷載的長期作用下，裂縫先出現(xiàn)在面層，隨后逐步發(fā)展到基層。隨著重載車輛不斷增多，導(dǎo)致基層定向開裂的進(jìn)一步發(fā)展。

2.2 養(yǎng)護(hù)施工前病害處理措施

為確保施工質(zhì)量，在施工前，需提前處理原路面的病害。具體有以下兩部分內(nèi)容。

2.2.1 裂縫病害處理

在裂縫處理時，可按照裂縫寬度大小選擇不同的處理措施。裂縫寬度在5 mm以內(nèi)的病害，可選用灌縫機刻槽，先將裂縫內(nèi)的雜物清理干凈，隨后通過灌封膠處治。裂縫寬度在5 mm以外的病害，則通過焊縫處治即可。

2.2.2 網(wǎng)裂、沉陷、車轍病害處理

針對網(wǎng)裂病害，需根據(jù)具體情況采用不同的處理措施。

當(dāng)網(wǎng)裂在4 m2以內(nèi)，且存有沉陷病害的情況下，需先利用切割機等設(shè)備將病害處路面破碎、挖除，按照要求，先挖除瀝青面層15 cm。如果存在基層破碎現(xiàn)象，則需清除破碎的部分，再進(jìn)行乳化瀝青碎石封層等施工。

當(dāng)網(wǎng)裂在4㎡以外，且存在沉陷病害的情況下，先利用銑刨機將面層15 cm銑刨掉。如果存在基層破碎現(xiàn)象，應(yīng)繼續(xù)將基層銑刨掉，再進(jìn)行乳化瀝青碎石封層等施工。

如果路面存在深度在1.5 cm以上的車轍病害，要通過銑刨機先進(jìn)行銑刨、找平處理，在路面加鋪過程中，可通過超薄磨耗層瀝青混合料進(jìn)行填補處理[3]。

待病害處理之后，應(yīng)及時進(jìn)行精銑刨處理（精銑刨厚度為1 cm），保證施工質(zhì)量。

3 超粘超薄磨耗層配合比設(shè)計

為提高路面的承載力，結(jié)合項目的實際情況，采用超粘超薄磨耗層（1.5 cm厚）養(yǎng)護(hù)工藝和微表處施工方案兩種養(yǎng)護(hù)方案組合使用的養(yǎng)護(hù)措施，以期滿足施工技術(shù)要求，延長工程使用壽命。

在本工程當(dāng)中，瀝青混合料的目標(biāo)空隙率是15%，關(guān)鍵篩孔為2.36 m。在超粘超薄磨耗層配合比設(shè)計當(dāng)中，配合比試驗采用馬歇爾試驗，最終確定最佳油石比范圍為6.9%～7.1%，瀝青混合料的拌和溫度為185℃。在175℃的試驗溫度條件下，采用質(zhì)量合格的成型馬歇爾試件，雙面擊實50次。在目標(biāo)配合比驗證試驗中，選擇試件空隙率為20%左右的礦料級配完成試驗。

3.1 瀝青

本工程養(yǎng)護(hù)施工采用超粘超薄磨耗層施工方案，使用的瀝青材料屬于專用的特種粘層改性瀝青、特種改性瀝青混合料膠結(jié)料。此類瀝青材料可替代傳統(tǒng)的粘層油，其主要原因是粘層油和舊路面混合料內(nèi)的殘留瀝青之間的相容性相對較好。相比傳統(tǒng)粘層油，此類瀝青材料具有更強的滲透性，在舊瀝青混合料內(nèi)，此粘層油可滲透到其內(nèi)部瀝青油膜之中，能夠進(jìn)一步增強粘層油的粘結(jié)能力。

此類瀝青材料的使用，可以進(jìn)一步提升瀝青混合料內(nèi)集料之間的粘結(jié)性能[4]。按照工程實際情況，將粘層油灑布量控制在0.4 kg/m2。表1為改性瀝青主要技術(shù)指標(biāo)及試驗結(jié)果，表2為粘層油試驗結(jié)果。通過試驗可知，該類材料均可滿足施工要求，具有良好的應(yīng)用效果。

3.2 粗集料

根據(jù)工程要求，集料最大粒徑為7 mm。選擇集料時，應(yīng)保證材料具有較高的硬度和強度，并且潔凈、干燥、無雜質(zhì)。石料主要選擇玄武巖、輝綠巖等，此類石料能夠和瀝青材料具有良好的粘附性。本工程，不宜采用石灰?guī)r材料，原因在于此類材料強度低、耐磨性不足。表3為粗集料的技術(shù)要求和試驗結(jié)果。

3.3 細(xì)集料

瀝青混合料當(dāng)中，細(xì)集料的選擇也十分關(guān)鍵，應(yīng)選擇潔凈、干燥、無風(fēng)化及無雜質(zhì)的機制砂，或者是精制石粉。此類材料能夠很好地與瀝青進(jìn)行粘結(jié)，粘附性等級在4級之上。表4為細(xì)集料的技術(shù)要求和試驗結(jié)果。

3.4 礦粉

瀝青混合料當(dāng)中，礦粉是主要填料，本工程以石灰?guī)r磨細(xì)后獲取的礦粉為材料，要求其各項指標(biāo)均可滿足施工規(guī)定要求。表5為礦粉主要技術(shù)要求和試驗結(jié)果。根據(jù)上述分析，最終確定混合料的合成級配如表6所示。

4 超粘超薄磨耗層施工技術(shù)要點

根據(jù)工程實際和養(yǎng)護(hù)方案，在超粘超薄磨耗層施工中，為了保證施工效果，采用了微表處+超薄磨耗層的組合施工工藝，主要施工技術(shù)要點有以下兩方面。

4.1 微表處施工技術(shù)要點

為了增強原路面和超粘超薄瀝青混凝土之間的粘結(jié)效果，提升路面的防水性能，需攤鋪微表處。結(jié)合本路段的交通流量情況和舊路面病害問題，需優(yōu)化乳化瀝青和集料級配。在微表處稀漿混合料當(dāng)中，改性乳化瀝青是關(guān)鍵組成部分，其對稀漿混合料及下承層的粘結(jié)能力、攤鋪拌和能力起決定性的作用，還影響著路面結(jié)構(gòu)層的耐久性。因此，需通過室內(nèi)試驗進(jìn)行合理選擇。

在施工中，要保證選擇的級配合理，就必須選擇合理的骨料，這樣才能保證瀝青混合料封層密實、穩(wěn)定。骨料的最大粒徑應(yīng)盡可能與封層厚度保持一致，且粗糙、潔凈、堅硬、耐磨，骨料選擇盡量以棱角較多為主[5]。

4.2 超薄磨耗層施工技術(shù)要點

按照施工組織設(shè)計要求，將全路段病害處理之后，結(jié)合配合比設(shè)計，確定灑布量為0.4 kg/m2。通過粘層油噴灑設(shè)備灑布粘層，保證灑布均勻厚度一致，且時刻做好調(diào)整工作。

在瀝青混合料施工中，需合理控制各階段的施工溫度，將拌和溫度要控制在175～195℃，超過195℃不得用于施工，需廢棄[6]。攤鋪溫度需超過160℃，保證一次攤鋪成型。在灑布粘層油時，需覆蓋好周邊的構(gòu)造物，避免污染。在灑布改性乳化瀝青之后，即可進(jìn)行攤鋪，攤鋪時控制好攤鋪速度，保證勻速、緩慢進(jìn)行。

混合料碾壓時，同樣要控制好碾壓溫度，確定碾壓終了溫度仍滿足規(guī)定要求。碾壓分初壓、復(fù)壓、終壓3階段，每一個碾壓階段都要控制好碾壓速度、遍數(shù)，并選擇合適的壓路機和碾壓方式，保證碾壓施工質(zhì)量[7]。

采用梯隊聯(lián)合攤鋪方式，在施工中難免產(chǎn)生縱向接縫，對此一般可采用斜接縫接縫。攤鋪時，要合理控制2臺攤鋪機之間的間距，一般為3～5 m。

5 結(jié)束語

超粘超薄磨耗層作為一種先進(jìn)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，采用了粘度較高的改性乳化瀝青材料。此類材料防水抗?jié)B性能良好，能確保瀝青路面下承層無滲水現(xiàn)象，迅速排出層間水，保證與面層之間具有較強的粘結(jié)性，可達(dá)到功能層的效果。

參考文獻(xiàn)

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[2] 郭晶，張軍，靳明，等.精表處技術(shù)在公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究[J].公路工程，2019（4）：39-40.

[3] 黃凱達(dá).公路瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究[J].交通節(jié)能與環(huán)保，2018（6）：87-89.

[5] 楊元松.微表處預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)在公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用及效果評價[J].西部交通科技，2018（11）：13-17+111.

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[7] 劉智勇.省道S211北太線瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)用與研究[D].西安：長安大學(xué)，2017.