復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層施工技術(shù)應(yīng)用研究

摘要：文章以S17線阿拉善至永昌段公路為依托，對(duì)復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層施工技術(shù)在公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用情況進(jìn)行研究，通過(guò)分析材料的性能測(cè)試結(jié)果、施工工藝、跟蹤觀測(cè)結(jié)果及后期路用性能，驗(yàn)證了復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層施工技術(shù)在公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的有效性和優(yōu)越性，并提出其施工質(zhì)量控制要點(diǎn)，為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：復(fù)合乳化改性瀝青；冷拌冷鋪超薄層施工技術(shù)；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

中文分類號(hào)：U415.6A321013

0引言

隨著交通量的不斷增長(zhǎng)和重載車輛的增加，公路路面的破損和老化問(wèn)題日益嚴(yán)重，為了延長(zhǎng)路面的使用壽命，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)成為重要的手段之一。路面出現(xiàn)早期病害時(shí)，其公路技術(shù)狀況指數(shù)在良及以上，路面狀況指數(shù)PCI為85～95時(shí)，是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)機(jī)。

瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施可選用封層、超薄罩面、薄層罩面等。復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層施工技術(shù)是一種新型的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，采用交聯(lián)型常溫復(fù)合乳化改性瀝青，通過(guò)化學(xué)交聯(lián)形成三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高瀝青的動(dòng)力黏度，從而改善冷拌冷鋪混合料的粘結(jié)力及強(qiáng)度，提高路面的高低溫性能與柔韌性，延長(zhǎng)了路面的使用壽命［1］。本文將通過(guò)工程應(yīng)用實(shí)例詳細(xì)介紹復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層施工技術(shù)在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用。

1技術(shù)簡(jiǎn)介

復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層施工技術(shù)是在微表處上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新發(fā)明的一種路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)，采用普通稀漿封層車將交聯(lián)型常溫復(fù)合乳化改性瀝青與集料、礦粉等添加劑按照一定的配合比在勻速行進(jìn)過(guò)程中冷拌冷鋪到原路面上，再通過(guò)適當(dāng)碾壓后成型，是一種兼具超薄罩面技術(shù)與微表處技術(shù)兩種技術(shù)優(yōu)勢(shì)的新型公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)［2］。復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層模型如圖1所示。

公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中常采用的微表處厚度為0.9～1 cm，造成大粒徑粗骨料在稀漿混合料攤鋪過(guò)程中凸起裸露在外，表面比較粗糙，混合料密實(shí)性差。而復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪稀漿混合料的攤鋪厚度為0.9～1.0 cm，破乳養(yǎng)生后的厚度為0.7～0.8 cm。稀漿混合料拌和用的乳化瀝青采用特種復(fù)合膠乳，先加入SBR膠乳，再添加SBS二次改性，集料精選優(yōu)質(zhì)玄武巖等堅(jiān)硬耐磨的堿性石料，采用單一粒徑為3～5 mm的碎石，施工時(shí)采用稀漿封層車將集料、乳化瀝青、水、水泥、添加劑等材料按設(shè)計(jì)比例在勻速行進(jìn)過(guò)程中冷拌冷鋪一次性成型，是一種在微表處技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的新型路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)。

復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層施工工期短，開(kāi)放交通快，施工季節(jié)長(zhǎng)，施工過(guò)程中不產(chǎn)生有毒有害氣體，具有良好的路用性能和耐磨性，底部富余瀝青可有效封水和保障層間粘結(jié)。該技術(shù)適用范圍廣，多用于高速公路及一、二級(jí)公路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，可有效修復(fù)路面出現(xiàn)的老化、中度開(kāi)裂、細(xì)料剝落、麻面等病害，在一定程度上提高路面平整度。該技術(shù)要求原路面無(wú)結(jié)構(gòu)性病害，尤其適用于需要提升抗滑、降噪等路面指標(biāo)的情況，采用該技術(shù)可有效改善瀝青路面路用性能，是一種低碳環(huán)保的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)［3］。

2技術(shù)優(yōu)勢(shì)

（1）立體三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，柔中帶剛?；瘜W(xué)高分子與無(wú)機(jī)材料在瀝青相中化學(xué)交聯(lián)為三維交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，整體提高超薄層的粘結(jié)性、柔韌性與耐久性。

（2）降噪抗滑。復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層采用骨架開(kāi)級(jí)配，空隙率較大，結(jié)合膠輪碾壓可確保表面平整，有效吸收胎噪，解決傳統(tǒng)微表處噪音與抗滑難以兼顧的技術(shù)瓶頸。降噪性能模擬如下頁(yè)圖2所示。

（3）經(jīng)濟(jì)環(huán)保。復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層采用冷拌冷鋪技術(shù)，不需要額外加溫，不消耗大量燃料，是一種環(huán)保型材料，不含有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

（4）美觀。外觀具有細(xì)膩的顆粒感，近似熱拌熱鋪超薄瀝青罩面，可長(zhǎng)期保持黑色，增強(qiáng)標(biāo)線對(duì)比度。

3工程概況

試驗(yàn)路段為S17線阿拉善至永昌段二級(jí)公路，所在區(qū)域地形復(fù)雜，北、西、南三面環(huán)山，冬季寒冷，夏季炎熱，晝夜溫差大，降水量稀少，蒸發(fā)量較大，沙塵災(zāi)害頻繁發(fā)生。路幅結(jié)構(gòu)為硬路肩+行車道+硬路肩，實(shí)施寬度約為11 m，原路面面層總厚度為12 cm，上面層為5 cm中粒式SBS改性瀝青混凝土AC-16，下面層為7 cm粗粒式瀝青穩(wěn)定碎石ATB-25。路面病害以橫向裂縫為主，采用復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層技術(shù)對(duì)該路段實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，實(shí)施路段樁號(hào)為K29+800～K30+200，實(shí)施時(shí)間為2023年6月。2022年底該路段實(shí)施前技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表1。

試驗(yàn)路段路面病害以橫向裂縫為主，結(jié)合技術(shù)狀況評(píng)定結(jié)果，須對(duì)該路段采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。根據(jù)幾種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的技術(shù)性能對(duì)比（見(jiàn)表2），擬對(duì)試驗(yàn)路段實(shí)施復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層技術(shù)。

3.1材料性能

（1）復(fù)合乳化改性瀝青：瀝青膠結(jié)料采用交聯(lián)型復(fù)合乳化改性瀝青（在乳化瀝青中加入SBR膠乳改性，再加入液態(tài)的SBS膠乳二次改性，成品中的蒸發(fā)殘留物含量≥62%），具體復(fù)合乳化改性瀝青性能指標(biāo)應(yīng)符合表3的要求。

（2）滲透還原粘結(jié)層：技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表4。

（3）集料：選用3～5 mm單一粒徑的高品質(zhì)玄武巖，集料應(yīng)符合表5標(biāo)準(zhǔn)。

（4）填料：復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層中填料可采用礦粉、水泥、消石灰等，應(yīng)確保所使用的填料干燥、無(wú)結(jié)塊，技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合現(xiàn)行《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中的相關(guān)要求。

（5）水：復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層用水不得含有有害物質(zhì)，應(yīng)經(jīng)檢測(cè)符合規(guī)范要求，一般可采用當(dāng)?shù)仫嬘盟?/p>

（6）復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層混合料技術(shù)要求見(jiàn)表6、表7。

3.2配合比設(shè)計(jì)

（1）試驗(yàn)得出不同配比下SBS與SBR改性乳化瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、延度、彈性恢復(fù)、黏度等檢測(cè)指標(biāo)，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表8。

（2）根據(jù)確定好的SBS、SBR配合比，生產(chǎn)復(fù)合乳化改性瀝青，并進(jìn)行低溫蒸發(fā)殘留物指標(biāo)檢測(cè)，保證各項(xiàng)指標(biāo)符合技術(shù)要求。

（3）擬定生產(chǎn)稀漿料所用的交聯(lián)型復(fù)合乳化瀝青、集料、各種填料等材料的用量，進(jìn)行拌和試驗(yàn)和粘聚力試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度應(yīng)綜合考慮最低施工溫度和最高施工溫度。

（4）根據(jù)拌和時(shí)間和粘聚力試驗(yàn)結(jié)果、稀漿料的外觀狀態(tài)，選擇至少3種混合料配方，測(cè)試3種配方的稀漿料的性能指標(biāo)，使其滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）要求，如不滿足需適當(dāng)調(diào)整配方后再進(jìn)行上述試驗(yàn)，直至符合要求為止。

（5）各材料用量確定：復(fù)合乳化改性瀝青用量為10%，水用量為9%，水泥用量為1.5%，濕輪磨耗試驗(yàn)單個(gè)試件集料用量為800 g，負(fù)荷輪粘砂試驗(yàn)單個(gè)試件集料用量為500 g。試件成型后放置60 ℃的烘干箱中養(yǎng)生16 h，配合比試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

3.3施工技術(shù)要點(diǎn)及實(shí)施效果

3.3.1施工工藝

3.3.1.1施工準(zhǔn)備

（1）氣候要求：復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層一般宜選擇在干燥的夏季施工。施工環(huán)境溫度應(yīng)≥15 ℃，如遇雨天應(yīng)停止施工。若攤鋪過(guò)程中降雨，應(yīng)將攤鋪后尚未成型的混合料鏟除，以保證施工質(zhì)量。

（2）設(shè)備準(zhǔn)備：施工前應(yīng)對(duì)施工機(jī)械設(shè)備的性能進(jìn)行全面檢查，確保各種施工機(jī)械、設(shè)備及其備件齊全，且設(shè)備狀態(tài)調(diào)至最佳，如有條件可準(zhǔn)備一臺(tái)備用設(shè)備。

（3）施工用的復(fù)合乳化改性瀝青、礦料、水、填料等原材料應(yīng)先進(jìn)行原材料檢驗(yàn)，確保各項(xiàng)原材料質(zhì)量合格。

3.3.1.2原路面處理

原路面必須有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，原路面15 mm以下的車轍可直接進(jìn)行冷拌冷鋪薄層罩面。

施工前應(yīng)對(duì)原路面病害進(jìn)行徹底處理，如灌縫、修補(bǔ)坑槽等，灌縫之前應(yīng)先清理縫內(nèi)雜物，修補(bǔ)坑槽應(yīng)盡量采用與原路面結(jié)構(gòu)相同的路面材料，病害處理完之后要對(duì)試驗(yàn)段的原路面進(jìn)行清掃，確保原路面潔凈無(wú)雜物［4］。

3.3.1.3鋪筑

（1）撒布滲透還原粘結(jié)層，粘結(jié)層撒布用量控制在0.15～0.30 kg/m2。

（2）利用原有路緣石或車道線作為參照物，也可重新畫導(dǎo)線作為參照物，保證攤鋪車順著線形順暢行駛。

（3）攤鋪時(shí)，按照施工路段路幅寬度，調(diào)整封層車的攤鋪槽寬度和攤鋪厚度，應(yīng)盡量減少縱向接縫數(shù)量，在可能的情況下，宜使縱向接縫位于車道附近。

（4）將檢測(cè)合格的碎石（3～5 mm）、復(fù)合乳化改性瀝青、填料等原材料裝入封層車內(nèi)，到達(dá)施工起點(diǎn)后，對(duì)準(zhǔn)控制前調(diào)整好的攤鋪機(jī)機(jī)位，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并提前在攤鋪槽前鋪好鐵皮。

（5）按生產(chǎn)配合比和現(xiàn)場(chǎng)礦料含水量，依次調(diào)整或同時(shí)按配合比輸出碎石（3～5 mm）、水、填料、添加劑和復(fù)合乳化改性瀝青，進(jìn)行拌和，并提前將未充分拌和的混合料用鐵桶等容器接走，倒入廢料倉(cāng)里。

（6）拌和好的混合料流入攤鋪槽容積的2/3時(shí)，開(kāi)動(dòng)封層車勻速行駛，速度保持在1.5～3.0 km/h，具體速度根據(jù)拌和能力、攤鋪寬度、攤鋪厚度及施工路段長(zhǎng)度而定。

3.3.1.4初期養(yǎng)護(hù)

封層車攤鋪稀漿混合料后，等待攤鋪層外觀從褐色轉(zhuǎn)為黑色（初期養(yǎng)護(hù)一般20 min左右），方可進(jìn)行碾壓。

3.3.1.5碾壓

在攤鋪層表面用餐巾紙觸碰，沒(méi)有明顯黏度時(shí)，采用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓速度控制在3 km/h，每次碾壓輪跡重疊約300 mm，碾壓過(guò)程中壓路機(jī)不得隨意剎車或掉頭，碾壓后要表面平整，碾壓次數(shù)≥2遍［5］。

3.3.1.6開(kāi)放交通

混合料表面用吸水紙輕壓后看不到褐色斑點(diǎn)后，即可開(kāi)放交通，若需要較早開(kāi)放交通，可配合撒砂工藝。

3.3.2施工控制要點(diǎn)

（1）施工前應(yīng)對(duì)瀝青、礦料、水、填料等原材料進(jìn)行質(zhì)量檢查，符合設(shè)計(jì)要求后方可使用。

（2）施工前應(yīng)對(duì)施工機(jī)具進(jìn)行檢查、標(biāo)定，在設(shè)備第一次使用、原材料改變和配合比發(fā)生較大變化時(shí)封層車必須重新標(biāo)定。

（3）復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層攤鋪完后表面不得有超粒徑料的嚴(yán)重劃痕，縱、橫向接縫應(yīng)平順，不得出現(xiàn)缺料、堆料，并用3 m直尺對(duì)接縫處平整度進(jìn)行檢測(cè)，要求接縫處平整度≤6 mm。

4結(jié)語(yǔ)

復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層相對(duì)于MS-3型微表處，在滿足處治路面病害的基礎(chǔ)上，對(duì)節(jié)約成本，提升路用性能等均起到了積極作用，集料采用單級(jí)配3～5 mm碎石，空隙率大，經(jīng)過(guò)膠輪壓路機(jī)碾壓，表面平整密實(shí)，抗滑性能強(qiáng)，并且復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層的乳化瀝青固含量、油石比高，混合料成型后路面呈黝黑色，外觀接近于熱拌混合料。

復(fù)合乳化改性瀝青冷拌冷鋪超薄層施工工藝具有流程簡(jiǎn)單、機(jī)械利用率高、工序銜接緊湊等優(yōu)勢(shì)，在施工過(guò)程中有效解決了施工成本高、效率低、占道時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，而且攤鋪中不產(chǎn)生熱量和二氧化碳，是一種綠色環(huán)保的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，且實(shí)施后路面胎噪小，使用壽命長(zhǎng)，可有效節(jié)約養(yǎng)護(hù)成本，可以在道路維修與養(yǎng)護(hù)中大量應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：［1］周建文，劉明明.稀漿封層技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用［J］.交通世界，2021（30）：124-125.

［2］冷一菲.微表處技術(shù)在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工中的應(yīng)用［J］.交通科技與管理，2023，4（11）：134-136.

［3］贠深深.復(fù)合乳化改性瀝青制備及其應(yīng)用［D］.鄭州：鄭州大學(xué)，2022.

［4］楊智敏.微表處在雅西高速公路隧道水泥路面抗滑處治中的應(yīng)用［J］.筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2020，37（12）：49-53.

［5］李洪波，韓笑，張幸杰.MS3微表處配合比設(shè)計(jì)及在京港澳高速上的應(yīng)用［J］.科技與企業(yè)，2015（18）：122，125.

作者簡(jiǎn)介：胡寶生（1973—），高級(jí)工程師，研究方向：公路與城市道路工程。