超薄罩面層在城市道路提升改造工程中的應(yīng)用*

郭林鵬,吳煥濤,余祥禹,劉曉鴻,吳誠(chéng)云

(中建三局集團(tuán)(深圳)有限公司,廣東 深圳 518000)

0 引言

隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的蓬勃發(fā)展,重載車(chē)輛及其車(chē)流量也急劇增加。早期城市化進(jìn)程中修筑的多數(shù)瀝青混凝土路面雖然路面結(jié)構(gòu)性完整,但其路用性能已大大降低。對(duì)于結(jié)構(gòu)性完好、表面功能(平整度、抗滑性、舒適度等)降低的瀝青路面,加鋪1層瀝青混凝土即可對(duì)其表面功能進(jìn)行恢復(fù);對(duì)于結(jié)構(gòu)性受損的瀝青路面,則需銑刨破損面層,重鋪瀝青,再進(jìn)行表面罩面瀝青。對(duì)于城市舊路提升改造工程,超薄罩面層技術(shù)的能耗低、排放低,效益費(fèi)用比高,且滿(mǎn)足提升道路性能,實(shí)現(xiàn)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)功能,因此對(duì)超薄罩面層技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用推廣有利于推進(jìn)我國(guó)城市舊路提升改造進(jìn)程。本文對(duì)NovaPave超黏精罩面技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行推廣。

1 鋼超薄罩面層技術(shù)簡(jiǎn)介

2003年,我國(guó)引進(jìn)了Novachip超薄磨耗層技術(shù)并進(jìn)行了推廣應(yīng)用,同年,交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所對(duì)超薄層瀝青混凝土面層進(jìn)行系統(tǒng)性技術(shù)研究,編制了《超薄瀝青混凝土設(shè)計(jì)施工技術(shù)指南》。研究者在此基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)了橡膠瀝青超薄罩面層、SMA超薄罩面層等相關(guān)技術(shù)。

NovaPave超黏精罩面是由華南理工大學(xué)胡遲春教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的一種新型罩面材料,主要應(yīng)用于高等級(jí)公路和城市道路路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù),也可作為新建瀝青路面的表面罩面層。作為超薄瀝青罩面,瀝青混合料采用連續(xù)型半開(kāi)級(jí)配,形成的路面具有抗滑性能高、降噪效果好特點(diǎn)。

超薄罩面層是一種高性能瀝青路面薄層,厚度為1.5～2.5cm,能解決路面裂縫、松散、輕微車(chē)轍等病害,處理路面滲水、路表貧油、抗滑性能降低等問(wèn)題。該技術(shù)可用于瀝青路面養(yǎng)護(hù)或新建路面表層,具有厚度薄、耗材少、施工快、耐久性強(qiáng)、養(yǎng)護(hù)效果好等特點(diǎn)。本文結(jié)合東莞濱海灣新區(qū)濱海灣大道(沙角段)提升改造工程中超薄罩面層瀝青的應(yīng)用,對(duì)其材料質(zhì)量要求和路面性能進(jìn)行研究。該工程路基完好,少量路段輕微沉陷,滿(mǎn)足超薄瀝青罩面施工要求,目前已完成試驗(yàn)段超薄罩面層瀝青施工及檢測(cè)。

2 超薄罩面層材料技術(shù)指標(biāo)

2.1 瀝青技術(shù)指標(biāo)

超薄罩面層瀝青與一般瀝青混合料相比,具有較大空隙,且易受到日光、空氣、水等自然因素影響。因此,磨耗層瀝青不僅要有較強(qiáng)耐久性、高粘附性還要有較強(qiáng)抗剝離性。瀝青采用嵌段共聚物-納米復(fù)合改性超黏韌瀝青。結(jié)合超薄罩面層性能和特點(diǎn),得出超薄罩面層瀝青技術(shù)指標(biāo),如表1所示。

表1 超薄罩面層瀝青技術(shù)指標(biāo)

嵌段共聚物-納米復(fù)合改性超黏韌瀝青高溫黏度低,低溫黏度高,高溫下進(jìn)行施工時(shí)流動(dòng)性好,常溫下開(kāi)放交通其黏結(jié)強(qiáng)度高,克服了高黏瀝青施工難問(wèn)題。

2.2 集料技術(shù)指標(biāo)

1)粗集料 粗集料在瀝青混凝土中起到骨架作用,而集料規(guī)格又是瀝青混凝土骨架的關(guān)鍵影響因素。結(jié)合濱海灣大道(沙角段)提升改造工程,粗集料采用玄武巖石料,嚴(yán)格控制針片狀顆粒含量。技術(shù)參數(shù)符合表2要求。

表2 粗集料技術(shù)參數(shù)

2)細(xì)集料 細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì),并有一定棱角。細(xì)集料各項(xiàng)指標(biāo)在符合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí),還應(yīng)符合表3要求。

表3 細(xì)集料指標(biāo)要求

3)填料 填料采用石灰?guī)r等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉,礦粉要求干燥、潔凈。填料技術(shù)要求如表4所示。

表4 填料技術(shù)要求

4)集料級(jí)配 結(jié)合濱海灣大道(沙角段)提升改造工程實(shí)例,磨耗層采用2cm厚超薄瀝青罩面,其級(jí)配應(yīng)符合表5要求。

表5 磨耗層級(jí)配要求

2.3 黏層技術(shù)指標(biāo)

超薄罩面層瀝青罩面前應(yīng)噴灑黏層油,黏層油采用嵌段共聚物-納米復(fù)合改性超黏乳化瀝青。各項(xiàng)指標(biāo)均應(yīng)符合NovaPave超黏精罩面黏層油標(biāo)準(zhǔn),如表6所示。

表6 粘層油技術(shù)指標(biāo)

嵌段共聚物采用SBS改性劑,摻入量約為普通改性劑的2倍。嵌段共聚物-納米復(fù)合改性超黏乳化瀝青延度和彈性恢復(fù)等指標(biāo)均優(yōu)于PCR,BCR等改性乳化瀝青。

2.4 瀝青混合料配合比

經(jīng)試配,NovaPave超黏精罩面瀝青混合料礦料采用比例為:7～11mm熱料∶0～4mm熱料∶礦粉=69∶27∶4, 所得的合成級(jí)配曲線(xiàn)處于設(shè)計(jì)值極限曲線(xiàn)范圍內(nèi)且接近級(jí)配中值曲線(xiàn),同時(shí)也接近目標(biāo)級(jí)配曲線(xiàn)。NovaPave超黏精罩面瀝青混合料生產(chǎn)配合比級(jí)配曲線(xiàn)如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)配合比級(jí)配曲線(xiàn)

選取目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)報(bào)告中的最佳油石比5.0%,再按±0.3%梯度共選取3種油石比,采用雙面擊實(shí)50次制備φ101.6mm×63.5mm尺寸試件,采用體積法測(cè)定其毛體積密度,計(jì)算其他體積指標(biāo),并運(yùn)用馬歇爾穩(wěn)定儀測(cè)定其穩(wěn)定度與流值。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,初步確定生產(chǎn)配合比最佳油石比為5.0%。

1)謝倫堡析漏試驗(yàn) 采用油石比為5.0%拌制NovaPave超黏精罩面瀝青混合料,進(jìn)行瀝青混合料謝倫堡析漏試驗(yàn),其平均析漏損失率為0.11%(見(jiàn)表7),滿(mǎn)足NovaPave超黏精罩面性能指標(biāo)要求中結(jié)合料析漏損失率≤0.3%的要求。

表7 謝倫堡析漏試驗(yàn)結(jié)果

2)肯塔堡飛散試驗(yàn) 采用油石比為5.0%拌制NovaPave超黏精罩面瀝青混合料,進(jìn)行瀝青混合料肯塔堡飛散試驗(yàn),其平均磨耗率為8.34%,滿(mǎn)足NovaPave超黏精罩面性能指標(biāo)要求中結(jié)合料飛散損失率≤10%的要求(見(jiàn)表8)。

表8 肯塔堡飛散試驗(yàn)結(jié)果

3)浸水馬歇爾試驗(yàn) 采用油石比為5.0%拌制NovaPave超黏精罩面瀝青混合料,進(jìn)行瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn),殘留穩(wěn)定度為94.36%,滿(mǎn)足NovaPave超黏精罩面性能指標(biāo)要求中殘留穩(wěn)定度>85%要求。

4)凍融劈裂試驗(yàn) 采用油石比為5.0%拌制NovaPave超黏精罩面瀝青混合料,進(jìn)行瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn),其殘留強(qiáng)度比為91.64%,滿(mǎn)足NovaPave超黏精罩面性能指標(biāo)要求中殘留強(qiáng)度比>80%的要求。

5)高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn) 采用油石比為5.0%拌制NovaPave超黏精罩面瀝青混合料,進(jìn)行瀝青混合料車(chē)轍動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn),其動(dòng)穩(wěn)定度為7 197次/mm(見(jiàn)表9),滿(mǎn)足NovaPave超黏精罩面性能指標(biāo)要求中動(dòng)穩(wěn)定度≥5 000次/mm要求。

表9 高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)結(jié)果

6)滲水性試驗(yàn) 采用油石比為5.0%拌制NovaPave超黏精罩面瀝青混合料,進(jìn)行瀝青混合料滲水試驗(yàn),其滲水系數(shù)為948mL/min(見(jiàn)表10),滿(mǎn)足NovaPave超黏精罩面性能指標(biāo)要求中滲水系數(shù)≥500mL/min的要求。

表10 滲水性試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知,東莞濱海灣新區(qū)濱海灣大道(沙角段)提升改造工程中采用NovaPave超黏精罩面瀝青混合料滿(mǎn)足相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求,其最佳油石比為5.0%。

3 超薄罩面層質(zhì)量控制

3.1 質(zhì)量控制點(diǎn)

超薄罩面層質(zhì)量控制首先從瀝青和黏層原材料上控制。除控制原材料技術(shù)指標(biāo)外,超薄罩面層瀝青罩面對(duì)路面平整度要求高,罩面前應(yīng)注重路面平整度并仔細(xì)清理路面雜物和積水。

城市道路提升改造工程一般涉及路面銑刨重鋪瀝青,然后才能整體進(jìn)行超薄罩面層罩面,因此需注重病害處理后的路面平整度。黏層油灑布量應(yīng)根據(jù)具體試驗(yàn)段進(jìn)行確定,NovaPave超黏精罩面采用乳化瀝青灑布和混合料攤鋪一體完成工藝,需同步使用專(zhuān)用機(jī)械。以濱海灣大道(沙角段)提升改造工程為例,采用福格勒SUPER1800-3 SJ噴灑攤鋪機(jī),改性乳化瀝青控制在60～80℃溫度下噴灑,噴灑量控制在0.8～1.2L/m2,必須精確計(jì)量,以保證灑布均勻。

超薄罩面層瀝青混合料攤鋪溫度控制在150～170℃,攤鋪機(jī)行走速度保持在8～10m/min。攤鋪后,采用雙鋼輪壓路機(jī)碾壓(靜壓)2次,碾壓速度4km/h,初壓溫度應(yīng)≥120℃,終壓溫度應(yīng)≥90℃。施工完成后,待熱拌瀝青混合料自然冷卻,表面溫度<50℃,一般30min后可開(kāi)放交通。

超薄罩面層瀝青罩面后,平接縫應(yīng)黏結(jié)緊密,壓實(shí)充分,連接平順。攤鋪機(jī)在接近端部前約1m處將熨平板稍微抬起駛離現(xiàn)場(chǎng),用人工將端部混合料鏟齊后再碾壓?？v接縫可采用冷接縫方式處理,新鋪路面與已完成路面在接縫處搭接5cm,作為后鋪部分的高程基準(zhǔn)面。在后續(xù)碾壓作業(yè)時(shí),跨縫碾壓,保證縱向接縫順直。

3.2 應(yīng)用實(shí)例

東莞濱海灣新區(qū)濱海灣大道(沙角段)提升改造工程試驗(yàn)段在進(jìn)行超薄罩面層罩面施工后,在試驗(yàn)段使用2個(gè)月后進(jìn)行路面技術(shù)狀況監(jiān)測(cè)。實(shí)施超薄罩面層后,該路段路面技術(shù)狀況總體得到了全面提升,路面使用性能PQI由良提升至優(yōu)。

4 結(jié)語(yǔ)

NovaPave超薄罩面層施工后道路路面使用性能PQI顯著提高,且由于罩面層厚度僅為2cm,避免了路面高程提高導(dǎo)致的系列問(wèn)題。隨著我國(guó)城市道路老化,道路提升改造工程也提上日程,NovaPave超薄罩面使用性能優(yōu)異,經(jīng)濟(jì)效益好,社會(huì)效益高,實(shí)例運(yùn)用表現(xiàn)良好。