高速公路養(yǎng)護(hù)超黏磨耗層技術(shù)應(yīng)用

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摘要：在概述超黏磨耗層養(yǎng)護(hù)施工技術(shù)原理及優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，以某繞城高速公路工程為例，對超黏磨耗層原材料配合比設(shè)計(jì)及養(yǎng)護(hù)施工過程進(jìn)行分析探討。應(yīng)用結(jié)果表明，超黏磨耗層薄層罩面屬于公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方面性價(jià)比較高的新技術(shù)、新工藝，通過專用設(shè)備的應(yīng)用在稀漿封層微表處過程中同步噴灑防裂快凝改性乳化瀝青，并在冷拌和過程中加入切割短絲無捻粗砂玻璃纖維，改性乳化瀝青在攤鋪施工后破乳固化、強(qiáng)度提升，對其碾壓成型后即可開放交通。該技術(shù)應(yīng)用于高速公路預(yù)養(yǎng)方面，能有效提升路面防水抗?jié)B、抗摩擦能力，提升養(yǎng)護(hù)路面綜合力學(xué)強(qiáng)度與路用性能顯著。

關(guān)鍵詞：超黏磨耗層；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)；施工技術(shù)

1超黏磨耗層技術(shù)概述

超黏磨耗層技術(shù)通過將噴灑的乳化瀝青黏結(jié)料和攤鋪的玻璃纖維超黏磨耗冷拌料碾壓成型后形成新的磨耗層或應(yīng)力吸收層，以達(dá)到公路路面養(yǎng)護(hù)的目的。該技術(shù)主要吸取了超薄磨耗層和微表處的優(yōu)勢，并加入了玻璃纖維與黏結(jié)層改良工藝，使新鋪層與原路面的黏結(jié)性以及公路路用性能顯著提升。超黏磨耗層薄層罩面具有較強(qiáng)的應(yīng)力吸收與分散能力。將切割破碎的纖維材料均勻?yàn)⒉加跒r青結(jié)合料內(nèi)并互相搭接，使其與瀝青混合料共同構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)狀纏繞結(jié)構(gòu)，并充分利用纖維材料本身的高彈性模量和高抗拉強(qiáng)度特性，使封層結(jié)構(gòu)的綜合力學(xué)性能及抗拉、抗剪、抗壓、抗沖擊強(qiáng)度顯著提升，使鋪設(shè)在新舊瀝青面層之間的纖維封層兼具高張力和高彈力，將其吸收到的攤鋪層中的外界應(yīng)力有效分散并使其重新分布，同時(shí)還能吸收并分散掉原瀝青路面既有裂縫的反射應(yīng)力，防止應(yīng)力過度集中于裂縫尖端，并阻止行車荷載所造成的路面破壞[1]。

2工程概況

某繞城高速公路總長度為143.5km，全線均為全立交、全封閉高速公路設(shè)計(jì)，該公路自2005年建成運(yùn)營以來，重載荷交通量日益增多，在當(dāng)?shù)囟嘤隁夂驐l件等的影響下路面先后出現(xiàn)不同程度的裂縫、沉降、車轍、坑槽等病害，摩擦系數(shù)、路面抗滑穩(wěn)定性等路用性能明顯降低，為安全行車埋下隱患。為有效解決上述病害，盡快恢復(fù)路用性能并有效延長公路使用壽命，公路養(yǎng)護(hù)管理部門決定采用超黏磨耗層罩面封層工藝對病害較為嚴(yán)重的下行K102+411—K105+537段、下行K039+284—K040+371段及上行K114+396—K115+253段、上行K210+107—K210+978段進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，在有效解決既有病害的基礎(chǔ)上，快速提升路面防水、抗滑、抑制裂縫、抗摩擦等路用性能，延長公路使用壽命。

3超黏磨耗層原材料及配合比設(shè)計(jì)

3.1原材料的選用

本高速公路工程超黏磨耗層養(yǎng)護(hù)施工原材料主要包括改性乳化瀝青、石料、纖維、抗剝落劑等。（1）改性乳化瀝青本工程所采用的改性乳化瀝青封層結(jié)合料必須具有優(yōu)良的噴灑破乳性和超強(qiáng)的黏結(jié)力，改性乳化瀝青的選擇還取決于石料和施工環(huán)境溫度，酸性石料及較低的施工溫度下應(yīng)選擇陽離子乳化瀝青，堿性石料及施工環(huán)境溫度較高時(shí)應(yīng)采用陰離子乳化瀝青。隨著待養(yǎng)護(hù)路面粗糙度的增加，改性乳化瀝青使用量也增大，而且耐磨層和瀝青面層對改性乳化瀝青的用量也比應(yīng)力吸收中間層大。（2）集料本工程超黏磨耗層養(yǎng)護(hù)施工主要選用強(qiáng)度和硬度較高、顆粒形狀較好、磨光性能良好的碎石集料，且碎石集料必須符合瀝青路面上面層集料性能要求。粗細(xì)集料級(jí)配應(yīng)根據(jù)施工要求及相關(guān)規(guī)范確定，本工程采用級(jí)別為4～6mm、6～10mm及10～14mm且含泥量在1%以內(nèi)的石粉，分別用于應(yīng)力吸收中間層、磨耗層和面層。填料主要采用石灰石、玄武巖和花崗巖，為增強(qiáng)石料的水穩(wěn)性，可以按2%的比例摻加普通硅酸鹽水泥。（3）纖維本工程路面養(yǎng)護(hù)采用卷軸式纖維盤包裝的噴射無捻粗砂性玻璃纖維，其特克斯數(shù)為2400g/km，為保證施工過程中材料供給的連續(xù)性，應(yīng)通過氣流接頭進(jìn)行纖維材料堆積類型紗團(tuán)的連接，纖維用量通常為240～260g/m2。本工程所采用的纖維材料長度均值有30mm、60mm、120mm等情況，大量工程經(jīng)驗(yàn)表明，纖維段長度控制在60mm時(shí)封層加固效果最佳[2]。封層施工通常處于應(yīng)力吸收中間層，其碎石覆蓋率應(yīng)占中間層面積的60%～70%。而磨耗層施工時(shí)纖維材料用量應(yīng)適當(dāng)增加。（4）抗剝落劑纖維封層施工中并非都采用抗剝落劑，通過選用抗剝落劑，能有效解決施工現(xiàn)場只能提供酸性或弱酸性集料的問題，抗剝落劑的摻加量應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際及試驗(yàn)確定，本工程養(yǎng)護(hù)施工過程中抗剝落劑摻量應(yīng)控制在瀝青重量的0.3%～0.5%。

3.2混合料配合比設(shè)計(jì)

本工程所使用的改性乳化瀝青與4～6mm、6～10mm、10～14mm級(jí)別的粗細(xì)集料超黏磨耗層混合料級(jí)配組成及級(jí)配范圍詳見表1。根據(jù)所得到的級(jí)配并結(jié)合工程施工實(shí)際進(jìn)行乳化瀝青用量的調(diào)整，并進(jìn)行其最佳使用量的確定，結(jié)果見圖1。由圖1對改性乳化瀝青負(fù)荷壓輪值和濕輪磨耗值的分析，可最終確定改性乳化瀝青最佳使用量為10.3%，并按照這一用量進(jìn)行超黏磨耗層稀漿混合料性能試驗(yàn)[3]。試驗(yàn)結(jié)果表明，超黏磨耗層混合料濕輪磨耗實(shí)測值為240.5g/m2，負(fù)荷壓輪實(shí)測值為250.0g/m2，30min黏聚力實(shí)測值大于1.2N•m，60min黏聚力實(shí)測值大于2N•m，均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4養(yǎng)護(hù)施工工藝

4.1試驗(yàn)段施工

為確定超黏磨耗封層施工設(shè)備，攤鋪速度，瀝青、粗細(xì)集料、礦粉、纖維等材料用量等施工參數(shù)，必須進(jìn)行試驗(yàn)路段施工，并進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果檢驗(yàn)，待達(dá)設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行正式施工。本工程試驗(yàn)路段設(shè)定在K152+400—K152+900段，路段長500m，根據(jù)試驗(yàn)段施工結(jié)果，本工程養(yǎng)護(hù)施工應(yīng)采用1臺(tái)超黏磨耗纖維封層設(shè)備，1臺(tái)30t保溫瀝青罐車，1臺(tái)10m³碎石撒布車，1臺(tái)中型碎石裝載機(jī)，1臺(tái)10t輪胎壓路機(jī)及路面清掃等機(jī)具。通過刮板進(jìn)行混合料攤鋪厚度控制，超黏磨耗纖維封層設(shè)備行進(jìn)速度應(yīng)控制在3.0km/h。

4.2原路面預(yù)處理

在進(jìn)行超黏磨耗層加鋪施工前，必須徹底挖除舊瀝青路面裂縫、擁包、車轍、坑槽、麻面等病害后填補(bǔ)，以保證超黏磨耗層施工質(zhì)量。預(yù)處理后的舊瀝青路面其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須符合交通荷載要求，對于寬度在6mm以下的裂縫及深度12mm以下的車轍可不予處理，而寬度6mm及以上的裂縫和深度12mm以上的車轍必須先用填縫料填補(bǔ)處理[4]。

4.3長距離養(yǎng)護(hù)施工

本工程在試驗(yàn)路段施工的基礎(chǔ)上根據(jù)施工效果對纖維封層設(shè)備噴撒量、碎石撒布量等施工參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，達(dá)到預(yù)期施工效果后開始長距離養(yǎng)護(hù)施工。纖維封層設(shè)備行進(jìn)速度應(yīng)控制在3.0～4.5km/h，其中最佳速度為3.5km/h。在纖維封層設(shè)備之后碎石撒布車輛應(yīng)緊跟其后，按設(shè)計(jì)要求撒布碎石，行進(jìn)速度應(yīng)與纖維封層設(shè)備相匹配，并在瀝青破乳前完成碎石料的撒布。具體而言，應(yīng)在瀝青破乳前按設(shè)計(jì)要求撒布一段碎石后立即用10t膠輪壓路機(jī)跟進(jìn)碾壓2～3遍，碾壓速度控制在2.0km/h以內(nèi)，并使碎石顆粒在穩(wěn)壓后的浸入深度達(dá)粒徑的1/2。施工段超黏磨耗瀝青層養(yǎng)護(hù)完畢后，應(yīng)使熱拌瀝青混合料在自然狀態(tài)下冷卻，等15～40min養(yǎng)護(hù)施工面層溫度低至50℃后即可開放交通。本公路養(yǎng)護(hù)施工段超黏磨耗層施工結(jié)束后對養(yǎng)護(hù)加固效果進(jìn)行檢驗(yàn)的結(jié)果表明，瀝青路面抗拉強(qiáng)度、抗疲勞性能及抗車轍性能分別比原路面增加了34.5%、32.1%和320.75%，養(yǎng)護(hù)效果十分顯著。

5結(jié)語

本工程預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工結(jié)果表明，超黏磨耗層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是對公路0～4cm之間的表面進(jìn)行修復(fù)、加固、再生等處理的綜合性技術(shù)，為保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，有效預(yù)防公路表面坑槽、裂縫、擁包、沉降等病害的發(fā)生與進(jìn)一步發(fā)展，必須加強(qiáng)專用性養(yǎng)護(hù)設(shè)備的引入和高質(zhì)量養(yǎng)護(hù)施工材料技術(shù)的應(yīng)用，在養(yǎng)護(hù)施工方案確定后還應(yīng)通過組織管理來保證養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量。此外，由于預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程具有防水和封水的作用，必須加強(qiáng)其施工環(huán)境和施工季節(jié)的合理選擇，通常在雨季前或雨季后實(shí)施。超黏磨耗層養(yǎng)護(hù)施工工藝在本高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方面的應(yīng)用及所取得的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)對類似工程預(yù)養(yǎng)護(hù)施工具有借鑒參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]于明明，朱浩然，朱富萬.超黏磨耗層拌和型改性乳化瀝青指標(biāo)與材料開發(fā)研究[J].公路與汽運(yùn)，2020（3）：86-89.

[2]周志剛.新型超黏磨耗層路用性能試驗(yàn)研究[J].西部交通科技，2020（2）：5-8.

[3]李強(qiáng).冷拌冷鋪超黏纖維磨耗層在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用解析[J].科技資訊，2020（3）：34-36.

[4]王建文，張建雄，張耀元.超黏磨耗層技術(shù)在高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J].智能城市，2019（24）：135-136.

作者：羅志龍 文強(qiáng) 單位：江西省高速公路投資集團(tuán)有限責(zé)任公司宜春管理中心