高速公路養護中SMC改性瀝青超薄罩面的應用研究

葛曉剛

山西晉北高速公路養護有限公司 山西太原 030000

近年來，隨著高速公路的路面設計和施工技術的發展，路面的早期沉降和車轍得到了很好的控制，路面的壽命顯著增長。長期使用會降低路面防滑性能，影響道路通行安全，改善路面防滑性能是實施保護工程的主要目的之一。綜合分析，提高路面防滑能力的最佳選擇是超薄覆蓋面，這項技術正在成為高速公路維修工程方案的第一選擇[1]。

1 工程概況

青銀高速（河北區間）是開始于冀魯區間交界的清河縣，止于鹿泉市，全長180.91km。2003年4月開始建設，2005年1月開通。水泥瀝青穩定層是碎石半剛性結構基層和水泥瀝青砼基層的緊密組合整體構造。開通8年后，銀川濟南方向k565～k595段的覆蓋路面整體防滑處理指標明顯存在不足，對該段路面正常行駛的安全性會產生不良影響，需要對原有覆蓋面道路進行防滑處理，而這個區間的其他技術指標都較好。反復研究比較多個基層施工解決方案的試驗結果，選擇了超薄薄膜覆蓋面的基層施工處理技術解決方案。一條高速公路的建設使用時間已經快20年了。根據現場調查，該工程的部分區間發生了車轍、沉降、包裝等病害。為了提高道路工程中使用的安全可靠性，應選擇病害最大的區間，應用相應措施來抑制病害的程度和影響。但是，若用以往的傳統熱薄層施工，施工前的溫度控制條件相對較高，即溫度需控制在160℃，攤鋪厚度也要控制在2.5～3.0cm，才能真正達到施工預期。為此，工程師和建設者決定采smc塑料常溫瀝青薄層改性覆蓋結合技術，即將斷斷續續地將這種smc塑料常溫薄層改性瀝青乳化混合物和其他聚合物常溫改性瀝青乳化后的瀝青薄層材料緊密結合在一起來，結構覆蓋深度大，防滑防水效果明顯，并體現了薄層抗震，耐水損及自我維護修復等巨大優勢。

2 高速公路養護中SMC改性瀝青超薄罩面的應用特點及要求

2.1 技術應用特點

在我國高速公路隧道維修改建工程的前期建設施工過程中，smc常溫改性瀝青結構廣泛指在基本混凝柏油瀝青結構中通過添加各種人工合成的高密度凝聚體和低彈性體，在常溫熔化或分散加熱狀態下直接作用于基本瀝青柏油結構，并要不斷改善各種瀝青結構混合材料在常溫改質環境下的改質施工和處理易行性。這里的高性能聚合體主要是泛指80%的化學塑料和其他廢輪胎材料制成的化學橡膠和汽油，20%的其他化學輔助劑和化學原料。如此，在我國高速公路的養護工程中主要使用的就是瀝青和瀝青的液體混合物，即使在常溫或者是低溫下也會具有一定流動性。smc在常溫運行改性瀝青混合作用運行一段時間后，其內部膜和溶劑完全揮發，混合材料逐漸干燥凝固后所形成的材料強度或其在低溫下的抗裂、疲勞性抗開裂及高溫抗水浸等損害使用性能與其他作用區間的材料使用性能一致。需要特別注意的一點是，如果認為smc是在常溫下的改性瀝青被廣泛用作后期維修建筑工程的主要粘合劑，則混合材料應被連續配置。這樣，即使在50℃以上的持續溫度變化環境下也一樣可以保證攤鋪工作，碾壓成型后馬上就可以開放交通，不會影響地方的構造環境[2]。

一般正常情況下將輕質瀝青墻體涂層涂料罩面按其涂層厚度不同大致可以分為3種，薄瀝青涂層混凝土涂料表面層25～30mm，很薄的瀝青涂層混凝土涂料表面層20～25mm，超薄的輕質瀝青涂層混凝土涂料表面層15～20mm。厚度25～30mm、20～25mm的基層罩面磚在澆筑基層工程中，也可選擇采用傳統的基層施工處理方法。而一般的超薄塑料罩面就是將15～20mm厚的多層間斷不同級別塑料的改性熱合物瀝青層混合，均勻通過攤鋪膠粘到一層改性聚合物裝配改性化學乳化劑熱瀝青的膠黏層上，必須使用專用塑料攤鋪機操作完成。特種新型改性乳化瀝青黏結材料層的沖壓噴灑和特種改性瀝青乳化混合料層的攤鋪同時進行，經過大型壓路機連續加熱壓實以后一次沖壓成型，國外通常可以縮短其作為novachip的施工工藝。

2.2 技術應用要求

該高速公路的建設者在冬季約2.3km的柏油改性路面上對于smc型的常溫改性新型柏油路的超薄基層覆蓋面進行基層施工鋪裝處理，通過基層的運用試驗段和鋪裝處理方法可以確認該基層護理施工處理鋪裝方法的實際效果是否被企業所預期。具體來說，柏油路的地面試驗階段車道加寬8.4m，工程初期采用道路分道加寬方式可以提高道路保護性和控制措施效果。先期已鋪設兩條主雙向車道，后又鋪設了超車線。在鋪設過程中，攤位主體成型安裝工程一共需要完成兩次。對已經發生道路病害污染問題的各個區間車輛進行綜合分析后調查發現，該問題區間的大型公交車很多，而且區間局部地段路面已經發生了橫長條的裂縫，對目前高速公路的正常通行控制能力已經產生了很大的影響。因此，相關聯合所采用的改性修復瀝青結構材料是一種sbs/smc的復合型改性瀝青修復材料，在1.5cm的超薄瀝青覆蓋面上大大降低了傳統施工工藝技術以及應用質量控制的技術難度。但超薄罩面有一定的適用性，當路面強度不足PSSI<0.8、路面破損DR>2%、路面平整度IRI>3.5m/km、路面車轍>15mm、路面裂縫率CR>1%時均不能采用超薄罩面。根據路面技術狀況評定分析，青銀高速擬施工路段滿足超薄罩面的施工條件要求。

圖1 公路技術狀況評價指標

當然，超薄層罩面也有不利于施工的條件，例如青銀高速，根據公路建設項目施工方案中的安排，施工開始季節在10月份，施工中最主要的問題其實就是所用混合料的攤鋪溫度控制，按照國家≤改性瀝青路面攤鋪施工工藝技術質量規范≥標準要求，改性瀝青所用混合料平均攤鋪的施工速度一般不得小于3m/min，超薄瀝青罩面每輛改性瀝青所用混合料的平均攤鋪施工時間一般至少需在30min以上，攤鋪的施工過程中由于物料溫度散失很快，攤鋪及其壓實的物料溫度難以達到正常施工的速度要求。必須及時做出一些控制措施，以有效減緩高溫瀝青水泥混合材料的固化溫度和熱分解。根據熱傳導學的傅立葉定律，通過等于各面積傳熱的運動速率和電子溫度梯度及其電子傳熱面積的差異數值可成正比。溫度值上升得越高，則材料降溫得就更快。在瀝青塊的混合材料中加入有機溫拌劑等添加劑，具有以下的主要優點：

①瀝青溫拌材料添加劑應用能夠有效使得建筑瀝青溫拌混合料的施工工作溫度降低40℃左右，氣溫下降的速度可以減慢一半以上，為施工進行建筑瀝青溫拌混合料的長途施工搬運、攤鋪、壓實等復雜作業工序贏得較多的時間。特別是它適宜高速公路較長距離的重要地段上或進行使用瀝青復合材料的交通運輸。同時又大大增加了對平鋪瀝青層新材料的粘接黏性，使得新的平鋪瀝青層和老材料路面之間的粘接黏度和性能大大提高，減少了瀝青層材料的快速脫落和分層的現象。②由于瀝青涂層混合料的涂層接縫施工部位施工溫度的散失迅速，接縫極易迅速發生松散，在其中加入大量溫拌劑后，在相對較低的施工溫度下對其瀝青涂層混合料也能夠同時擁有相對良好的溫度流動性、黏結性，因此在分層施工處理過程中對其接縫也會變得更加輕柔，適合于瀝青罩面分層施工的同時分幅依次進行接縫攤鋪，保證了超薄的瀝青罩面施工層兩幅之間接縫的密實、平順。可見，施工保溫過程中添加適量溫拌劑，降低了建筑施工過程溫度的熱量散失，這是目前保障施工過程質量的重要技術關鍵，而且對于采用添加適量溫拌劑的超薄瀝青保溫混合料的方式，是超薄瀝青罩面保溫材料的最佳施工選擇[3]。

3 高速公路養護中SMC改性瀝青超薄罩面的應用控制策略

3.1 做好養護施工準備

高速公路正常維修過程中的基礎工程材料準備主要應該集中在兩個方面，也就是說，掌握原來瀝青路面的實際施工情況和采用常溫石油改質新型瀝青公路施工現場的優化加工處理技術。根據實地調查的數據統計，在這條新型柏油路的試驗中，確認了第一階地鋪在路面上面的是一層厚為4cm的新型ac-13c型鋼筋改性瀝青鋼筋混凝土。車轍和車輛推移等道路病害的經常發生主要是因為駕駛所地處的高溫環境。此外，該時段區間的車流量較大，集料層表面的涂層瀝青膜容易出現嚴重的涂層剝離脫落問題，部分集料甚至直接暴露在外部環境下。為此，工程設計準備組的工作人員通常會及時清掃原來的水泥路面，并人工噴灑少量乳化的瀝青。這樣，為原材料路面和路體薄層的有效相互粘合作用提供良好環境條件。

關于常溫改性瀝青施工現場的加工工序控制，通過將攪拌裝置和SBS產品瀝青的混合作業環境控制在110～120℃，將混合時間設定在30～60min，保證瀝青的性能品質。需要注意的是，由于混合和瀝青罐內的攪拌裝置，施工過程必須采用瀝青泵來實現循環混合目標。

3.2 攤鋪施工控制

sbs/smc薄層瀝青攤鋪施工技術與普通熱瀝青的薄層混合物相似，工程專業技術人員僅僅只需精確控制一些工程技術指標的精確采值，就可以有效保證薄層攤位施工作業的穩定質量和高效益。關于它的松鋪壓力系數的強度決定，與通常的類型瀝青這種混合物不同，smc類型瀝青混合物的固體附著性高，所以它在施工時的技術人員一般可以適當進行調整它的松鋪強度系數，即在1.3-1.4之間可以進行強度控制。另外，由于基層鋪路面同厚度的基礎施工基層控制厚度要求一般為1.5cm，所以還需要根據實際施工情況將基層鋪路面的厚度控制設定為為2cm。排擋制動速度的基本確定原則是將排擋速度范圍控制在2m～4m/min。為了確保鋪路機的連續性，該高速公路的柏油路的面試階段的鋪路速度可以控制在4m/min。關于溫度，SMC瀝青混合物對溫度的靈敏度低，所以最低也可在-30℃的溫度下工作。但是，如果對攤鋪的溫度沒有要求的話，需要把攤鋪的溫度控制在110℃。

3.3 碾壓施工控制

由于sbs/smc新型復合材料改性瀝青粗粒混合料的骨架礦料結構為骨架密實型礦料結構，因此，粗?；旒嫌靡杂糜诠羌艹尚停毩；旒峡梢杂糜谔畛涔羌懿僮?。此外，因為對材料進行碾壓成型加工作業易遭到受重型膠輪軋輥壓路機揉搓密實性的影響，所以，應將采用重型膠輪的材料碾壓成型次數一般設置為6遍，且不宜采用大型鋼輪軋輥壓路機同時進行2遍復壓。重壓則壓路應直接采用雙輪驅動鋼筒式整流壓路機構并進行高壓收光且其施工工藝應為質量安全控制型[4]。

3.4 質量效果控制

試驗階段的所有施工作業完成后，根據現場品質檢查要求進行品質效果控制。需要注意的是，使用SMC常溫瀝青混合材料后，攤位和滾輪工程結束后可以立即開放交通，但盡量避免調節器和重型車的緊急停止等車輛的運行操作提高高速公路維修工作的耐久性和可靠性。

4 結語

如上所述，在我國高速公路汽車維修處理過程中的smc改性瀝青建筑路面的超薄土層覆蓋面的技術應用可以有效解決改性瀝青路面上已經不斷發生的土層沉降、裂縫等各種病害。例如，施工現場準備時的工作人員一般應對道路面的整理清掃，進行人工少量的清理乳化和對瀝青的清理和噴灑。為原材料路面和路體薄層的有效相互粘合作用提供良好環境保護條件。鋪路瀝青施工系數控制管理是確定瀝青鋪路施工系數的一個過程，與普通的松瀝青這種混合物不同，由于采用smc瀝青混合物的鋪路密實性高，施工隊和技術人員通?？梢赃m當進行調整瀝青鋪路施工系數，即將松控制在1.3-1.4之間。另外，由于基層鋪路面同厚度的基礎施工基層控制厚度要求一般為1.5cm，所以還需要根據實際施工情況將基層鋪路面的厚度控制設定為為5cm。這樣，高速公路上的smc涂層改性劑對柏油路超薄涂層覆蓋面的保護作用將可以充分發揮其在實踐中的效果，最終實現優化道路交通系統運行環境的目標。薄型覆蓋面為了快速有效地恢復路面的使用性能，費用比以往的覆蓋面減少了約40%，使用壽命加長等措施。在路面平坦度、車轍、防滑方面相當于傳統覆蓋面的性能。目前，在中國施工原材料價格上漲的情況下，采用超薄覆蓋面的情況有很多，施工中在瀝青混合材料中添加溫制劑，可以降低施工溫度。工程設備建設者須明確上述數據分析報告內容和結果，能夠有助于對不同具備施工技術條件的我國高速公路基礎工程設備進行定期維護，優化工程開展的材料技術環境。