瀝青表面粘結(jié)防護(hù)薄層抗滑降噪能力研究

邢 曉 利

(山西路橋第三工程有限公司，山西 忻州 034000)

0 引言

隨著省內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)能力和質(zhì)量提出了新的要求，以高速公路瀝青路面施工為例，除了應(yīng)保證瀝青路面的綜合承載能力外，還必須提升瀝青混凝土路面的抗滑、降噪能力，以提升路面通行能力和行車舒適性。隨著高速公路交通量的快速增長(zhǎng)，給路面養(yǎng)護(hù)施工帶來巨大的挑戰(zhàn)。高效保質(zhì)的路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)在保證通行能力的基礎(chǔ)上能夠最大程度延長(zhǎng)瀝青路面的服役年限，確保瀝青路面始終處于最佳的使用狀態(tài)。本文以省內(nèi)某新建高速公路項(xiàng)目為研究案例，選取某標(biāo)段為試驗(yàn)段，在原有瀝青混凝土路面上層鋪筑薄層，以起到防滲、加固、降噪、抗滑的作用。在瀝青混凝土路面薄層設(shè)計(jì)及施工過程中，嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量及級(jí)配，多次試驗(yàn)優(yōu)化薄層混合料級(jí)配及油石比，依照最新的JTG F40—2017公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行薄層施工。實(shí)地檢測(cè)了瀝青混凝土路面薄層的各實(shí)用指標(biāo)，為后續(xù)省內(nèi)瀝青混凝土路面養(yǎng)護(hù)提供了參考。

1 瀝青混凝土路面抗滑降噪能力分析

1.1 高速公路瀝青混凝土路面噪聲來源分析

高速公路噪聲主要來源于車輛輪胎與路面的直接作用，車輪負(fù)責(zé)傳遞車輛上部荷載，考慮到車輛行駛過程中，產(chǎn)生一定的沖擊作用，因此，車輪傳遞至路面的荷載為復(fù)雜的動(dòng)荷載，由于瀝青混凝土路面表面存在大量的細(xì)微凸起，在動(dòng)荷載作用下，荷載沿凸起對(duì)路面產(chǎn)生縱向沖擊力和水平摩擦力，在復(fù)雜應(yīng)力的耦合作用下，行駛噪聲主要來源于車輪自身振動(dòng)過程中發(fā)出的胎噪和輪胎與路面摩擦過程中發(fā)出的噪聲。此外，車輪在滾動(dòng)過程中，由于車輪在上部荷載作用下產(chǎn)生一定變形，車輪變形擠壓輪胎花紋與路面之間的空氣，在高壓作用下，空氣被擠出，產(chǎn)生空氣噪聲，且空氣噪聲值同車速呈明顯的正相關(guān)關(guān)系。

1.2 高速公路瀝青混凝土路面抗滑能力分析

對(duì)于高速公路而言，由于交通量較大，且車輛行駛速度較快，為了提升行駛安全性，必須保證瀝青混凝土路面具備較高的抗滑能力，保證各類型車輛在高速剎車狀態(tài)下，剎車距離均能保持在安全距離內(nèi)，因此，路面的抗滑能力直接決定了高速公路的通行安全性。一旦高速公路路面抗滑能力不能滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，將造成嚴(yán)重的追尾和側(cè)翻事故。基于鋪設(shè)超薄瀝青混凝土薄層罩面以保護(hù)瀝青路面的抗滑擺動(dòng)值(BPN)，聯(lián)合瀝青路面構(gòu)造深度指標(biāo)進(jìn)行路面抗滑能力分析。使用擺式摩擦儀測(cè)定的瀝青混凝土路面構(gòu)造深度計(jì)算公式如下：

其中,D為攤鋪完成后骨料粒徑，mm；V為骨料體積；TD為瀝青混凝土表面構(gòu)造深度值，mm。

2 瀝青混凝土路面超薄防護(hù)層施工技術(shù)

2.1 超薄防護(hù)層原材料選取

為了不影響瀝青混凝土路面的整體剛度和承載能力，保證瀝青混凝土路面層級(jí)與設(shè)計(jì)保持一致，因此，表面超薄防護(hù)層必須控制好厚度，省內(nèi)該試驗(yàn)標(biāo)段選用的瀝青混凝土超薄防護(hù)層厚度介于1.5 cm～2 cm之間，與瀝青路面層整體厚度相比，厚度比率低于5%，故在后期驗(yàn)算階段可以忽略超薄防護(hù)層對(duì)計(jì)算指標(biāo)的影響。該超薄防護(hù)層厚度正好介于超薄磨損層與微表處層厚度之間，超薄防護(hù)層的粘結(jié)層的原材料骨料主要采用玄武巖石，其化學(xué)性能穩(wěn)定，且物料硬度和剛度滿足骨料使用要求，細(xì)骨料選用玄武巖碎屑，其余骨料添加劑和摻合料選用礦粉，以增加骨料的整體性和防滲性；瀝青材料選用SB改性瀝青材料，粘結(jié)層選用改性乳化瀝青。

2.2 拌和配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)級(jí)配，最佳混凝土配合比設(shè)計(jì)為：碎石(顆粒直徑：0.3 mm)∶碎石(顆粒直徑：3 mm～6 mm)∶碎石(顆粒直徑：6 mm～11 mm)∶礦粉為25∶8∶65∶5，具體級(jí)配情況詳見表1。

表1 顆粒級(jí)配情況

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)定，最佳油石比為5.3%，且超薄瀝青防護(hù)層各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

2.3 高速公路瀝青混凝土路面超薄防護(hù)層施工技術(shù)

在具體的超薄防護(hù)層施工前，必須先對(duì)待防護(hù)路面進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)檢測(cè)和處置，確保原有瀝青混凝土路面滿足超薄防護(hù)層施工條件和要求，可以先選定某段進(jìn)行試鋪，以便于確定最佳的原材料級(jí)配和配合比。在瀝青超薄防護(hù)層混合料拌和過程中，應(yīng)控制好各環(huán)節(jié)溫度及拌和質(zhì)量，且新拌防護(hù)層混合料溫度應(yīng)控制在175 ℃～185 ℃之間。選用滿足超薄防護(hù)層攤鋪標(biāo)準(zhǔn)的攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪?zhàn)鳂I(yè)，且保證攤鋪機(jī)與拌和物之間相互匹配，做好施工現(xiàn)場(chǎng)管理，做到施工無縫對(duì)接，連續(xù)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的目的。在運(yùn)輸和攤鋪過程中，必須做好防滲和防水工作，防止雨水混入混合料中，瀝青混合料從拌和到運(yùn)輸過程中，必須全程監(jiān)控溫度，不滿足施工質(zhì)量要求的混合料堅(jiān)決杜絕使用。超薄瀝青防護(hù)層攤鋪應(yīng)選用能夠?qū)崿F(xiàn)一次性灑布的設(shè)備，做到改性乳化瀝青灑布、熱瀝青攤鋪及熨板整平一次性完成，改性乳化瀝青的攤鋪溫度應(yīng)控制在70 ℃～80 ℃之間。超薄防護(hù)層施工成型及碾壓采用靜態(tài)碾壓法，選用噸位介于10 t～15 t的鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行初壓、復(fù)壓及終壓，保證碾壓成型質(zhì)量。具體的施工流程詳見圖1。

3 瀝青混凝土路面超薄防護(hù)層相關(guān)性能

3.1 路面抗滑能力分析

在鋪設(shè)超薄瀝青防護(hù)薄層的路面進(jìn)行抗滑指標(biāo)試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)間隔以300 m為一個(gè)測(cè)定單位，測(cè)定指標(biāo)為路面的抗滑擺動(dòng)值及路面構(gòu)造深度值，具體測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 抗滑值測(cè)定結(jié)果

通過分析表2可知，瀝青路面超薄防護(hù)層抗滑值均高于55，且構(gòu)造深度均超過1.50 mm，可以判定覆蓋超薄防護(hù)層的瀝青混凝土抗滑能力滿足要求。

3.2 路面降噪能力分析

覆蓋瀝青超薄防護(hù)層的瀝青混凝土路面的降噪能力提升情況如下：選取鋪筑標(biāo)段路面，在測(cè)試車輛內(nèi)部和路面固定位置安裝拾音器，以及時(shí)采集對(duì)應(yīng)位置的噪聲指標(biāo)，具體情況詳見表3，表4。

表3 不同路面結(jié)構(gòu)噪聲指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

表4 車內(nèi)不同速度下噪聲檢測(cè)結(jié)果

通過分析表3和表4可知，經(jīng)超薄瀝青防護(hù)層保護(hù)后，瀝青路面的噪聲整體水平明顯降低，車外噪聲平均降低了15%，車內(nèi)噪聲平均降低了19%。充分證明了瀝青混凝土路面超薄防護(hù)層的降噪能力。