彈性薄層自破冰路面試驗(yàn)段施工檢測(cè)及質(zhì)量控制

彭 春，樊孟孟，劉 奇

1.中交路橋建設(shè)有限公司，北京 100000 2.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710075

1 工程概況

渭武高速定西段地處我國(guó)西北部，該路段水文地質(zhì)條件極為復(fù)雜，且穿越西北高寒濕冷氣候區(qū)。其橋隧比例高，冬季路面會(huì)因雨雪天氣影響而結(jié)冰，導(dǎo)致路面抗滑性能不足，極易造成安全事故，影響交通的暢通運(yùn)行，為此在該路段開展彈性自破冰路面技術(shù)的應(yīng)用研究十分必要。文章為進(jìn)一步驗(yàn)證該技術(shù)的研究成果，同時(shí)為后期該技術(shù)的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，開展了彈性自破冰路面試驗(yàn)段的施工檢測(cè)及質(zhì)量控制研究。

彈性薄層自破冰路面是在已有路面的基礎(chǔ)上加鋪一定厚度的自破冰功能層，該功能層設(shè)置厚度為1cm，采用彈性更高的廢舊輪胎橡膠作為主要材料鋪在原路面上，在有行車荷載時(shí)，利用路面較大的變形達(dá)到自破冰的目的，該路面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 彈性薄層自破冰路面結(jié)構(gòu)示意圖

2 前期準(zhǔn)備

2.1 原路面質(zhì)量檢測(cè)

彈性薄層自破冰路面底涂層采用雙組份改性環(huán)氧樹脂膠噴涂，為節(jié)省成本且確保層間黏結(jié)效果，對(duì)原路面滲水系數(shù)和平整度的要求很高，試驗(yàn)段施工前對(duì)已施工養(yǎng)護(hù)完成的上面層參照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F 40—2004）進(jìn)行檢測(cè)。施工前，確保該路段平整度所檢位置必須100%符合規(guī)范要求，且滲水系數(shù)平均值不高于90mL/min。

2.2 施工材料

（1）集料。彈性薄層自破冰路面集料采用重載車輛廢舊外胎的粉碎顆粒，顆粒粒徑選擇3350μm、1700μm、830μm、380μm和180μm這五種，采用最大密度法確定五種顆粒的具體比例，并摻入少量的粒徑為48μm的石英粉，以填充空隙分散橡膠顆粒。采購(gòu)橡膠顆粒時(shí)需調(diào)研材料來源及加工工藝，以確保為重載車輛的外胎粉碎顆粒，且為磨碎加工而成。橡膠顆粒種類很多，但多數(shù)強(qiáng)度很難滿足要求，文章中所采用的橡膠顆粒嚴(yán)格選用重載車輛的外胎橡膠。橡膠顆粒一般有切割和磨碎兩種加工方式，切割形成的顆粒表面相對(duì)規(guī)則光滑，比表面積小，不利于黏結(jié)，此次施工選用的為磨碎加工的橡膠顆粒。

（2）膠結(jié)料。彈性薄層自破冰路面應(yīng)用性能的關(guān)鍵點(diǎn)在于膠結(jié)料的選用，該膠結(jié)料一方面需滿足行車破壞的高強(qiáng)度要求，同時(shí)也需具有較高的韌性以確保車載時(shí)的較大變形。通過大量實(shí)驗(yàn)比選，確定選用雙組份聚氨酯作為膠結(jié)料，并且該雙組份聚氨酯膠抗拉強(qiáng)度必須大于5MPa，斷裂伸長(zhǎng)率大于300%。施工前對(duì)采購(gòu)的雙組份聚氨酯膠進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，以確保其抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率滿足使用要求。

（3）底涂膠。彈性薄層自破冰路面結(jié)構(gòu)中，底涂層的關(guān)鍵作用在于黏結(jié)上層彈性自破冰層與原路面，是一個(gè)剛?cè)徇^渡的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，因此施工前必須確保該層材料的性能滿足要求。依據(jù)前期掌握的彈性自破冰層及原路面性能情況，試驗(yàn)確定底涂膠的抗拉強(qiáng)度必須大于5MPa，斷裂伸長(zhǎng)率大于10%。

2.3 施工器具

彈性薄層自破冰路面混合料區(qū)別于常規(guī)的瀝青混合料或水泥砼，對(duì)于該混合料的施工攤鋪需要進(jìn)行調(diào)研與試驗(yàn)。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)目前塑膠跑道混合料與彈性自破冰路面混合料有相似之處，材料來源基本相同，因此用于塑膠跑道施工的攤鋪機(jī)可以滿足使用要求，后經(jīng)過實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)證該設(shè)備確實(shí)可以滿足使用要求。

彈性薄層自破冰路面采用改性環(huán)氧樹脂作為底涂層，其黏附強(qiáng)度要遠(yuǎn)大于瀝青的黏附強(qiáng)度，黏附于原路面的彈性自破冰層很容易發(fā)生層間剝離，因此原路面的瀝青膜應(yīng)在施工前清除掉。文章采用輕型電動(dòng)打磨機(jī)，用于清除表面瀝青膜且不損傷路面結(jié)構(gòu)層，該試驗(yàn)段施工使用的其他工具均為水泥砼施工的常用工具。

3 施工工藝

3.1 原路面清理

原瀝青路面檢測(cè)驗(yàn)收后，采用安裝軟鋼絲刷的輕型打磨機(jī)清除新建路面瀝青油膜，并用強(qiáng)力吸塵器將路面浮沉清理干凈，確保路面的干燥清潔，清除效果對(duì)比如圖2所示。

圖2 原路面瀝青油膜清除效果對(duì)比

3.2 底涂層噴涂

確保室外溫度在10℃以上，且路面干燥、清潔。將改性環(huán)氧樹脂材料各組分按照比例配置并攪拌均勻，根據(jù)噴灑滾涂區(qū)域面積大小和進(jìn)度稱取適量黏結(jié)料噴灑滾涂，保證1h內(nèi)可攤鋪完上層混合料。

噴灑過程中確保底涂膠充分潤(rùn)濕路面，但不流淌。依據(jù)鋪裝設(shè)備寬度，連續(xù)噴灑。黏結(jié)層材料的噴灑速度要依據(jù)其固化時(shí)間與上層混合料的攤鋪速度而定，即在黏結(jié)層固化前，上層混合料一定要鋪設(shè)完畢。

3.3 混合料的攪拌與轉(zhuǎn)運(yùn)

混合料采用聚氨酯鋪裝材料拌和機(jī)拌制，拌和機(jī)位置設(shè)置要便于操作，便于加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)、消防和安全工作。正式拌和前先進(jìn)行試拌，確定攪拌時(shí)間，檢驗(yàn)拌和料質(zhì)量，如不符合要求則立即進(jìn)行調(diào)整。

雙組份聚氨酯拌和時(shí)，應(yīng)依據(jù)混合料拌缸的容量確定每次聚氨酯的拌和量，為防止因聚氨酯拌和量大而集中發(fā)熱、快速固化，甚至爆炸，要嚴(yán)格控制單次的拌和量，采取“少量多次”原則進(jìn)行精準(zhǔn)控制。

根據(jù)試拌情況，按比例向攪拌鍋中投入不同粒徑的膠粉顆粒，將雙組份聚氨酯倒入攪拌機(jī)，攪拌15s；倒入石英粉攪拌10s；倒入充分混勻的聚氨酯膠同時(shí)攪拌15s，觀察均勻后出料，一旦發(fā)現(xiàn)有攪拌不均勻材料，應(yīng)相應(yīng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，直至合格為止。必要時(shí)停止拌和，找出原因并進(jìn)行處理。

拌和后的混合料用平板車進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)，為了防止混合料與平板車車斗粘連，在車斗內(nèi)與混合料接觸的部位涂一層隔離劑，接觸混合料的其他工具也需涂刷隔離劑以方便清理存放。

3.4 混合料的攤鋪與壓實(shí)

混合料攤鋪壓實(shí)厚度為1.0cm，鋪筑前調(diào)整好設(shè)備，控制好攤鋪厚度，將攤鋪機(jī)行走速率設(shè)定為1m/min，攤鋪設(shè)備工作狀態(tài)如圖3所示。根據(jù)壓實(shí)效果，隨時(shí)調(diào)節(jié)行進(jìn)速率。攤鋪機(jī)工作中要確保混合料的及時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)，同時(shí)跟隨設(shè)備配備1名專職技術(shù)人員檢測(cè)施工質(zhì)量，對(duì)有施工缺陷處及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)調(diào)整。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)攤鋪

3.5 養(yǎng)護(hù)

混合料鋪裝完畢后，在1d內(nèi)派專人不斷檢查是否有起泡現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)發(fā)現(xiàn)起泡時(shí)，應(yīng)立即用抹刀挑破起泡處釋放氣體，并補(bǔ)充壓實(shí)。養(yǎng)護(hù)期間采用自然養(yǎng)護(hù)方式，養(yǎng)護(hù)期由環(huán)境氣溫決定，但是養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于3d。養(yǎng)護(hù)期間，尤其是鋪裝完畢后3d內(nèi)，嚴(yán)禁車輛進(jìn)入鋪裝區(qū)域，一方面可以用連續(xù)圍欄對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行保護(hù)，另一方面可派專人對(duì)過往車輛進(jìn)行疏導(dǎo)。

4 結(jié)束語

文章通過彈性薄層自破冰路面試驗(yàn)段的鋪裝，驗(yàn)證了施工設(shè)備、材料及施工方案的合理性，對(duì)前期研究探索成果進(jìn)行了肯定，對(duì)整個(gè)鋪裝過程中的材料和設(shè)備調(diào)整進(jìn)行了跟蹤觀測(cè)，形成了指導(dǎo)彈性薄層自破冰路面施工應(yīng)用的技術(shù)控制要點(diǎn)，為該技術(shù)后期的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。