高黏高彈超薄罩面在公路瀝青路面更新改造中的應(yīng)用探究

翁開翔

（深圳市特區(qū)建工集團有限公司，廣東 深圳 518034）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，公眾對出行環(huán)境的要求越來越高，瀝青路面作為一種柔性路面結(jié)構(gòu)，不僅具有良好的行車舒適性，還能夠提供一個安全的行車環(huán)境，因而成為公路建設(shè)的首選方案。然而，隨著瀝青路面使用年限的增加，路面會出現(xiàn)開裂、變形、坑槽等病害，同時在陽光、雨水等綜合環(huán)境作用下，瀝青路面也會出現(xiàn)表面泛白、松散掉粒等問題，行車安全性及行車舒適性均會下降，因此公路路面尤其瀝青路面需要更新。

傳統(tǒng)的瀝青路面更新技術(shù)手段主要是銑刨翻新，即將原有的瀝青路面銑刨單層或多層后，重新鋪筑瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層，能夠較為徹底地處治瀝青路面的結(jié)構(gòu)性病害。對于城市國省道干線，大部分瀝青路面結(jié)構(gòu)狀況良好，但路面老化、泛白、表面松散掉粒及抗滑不足等問題比較顯著，在這種情況下采用銑刨翻新技術(shù)手段顯然不適用。超薄罩面作為公路預防性養(yǎng)護手段技術(shù)[4]，采用高黏高彈特種改性瀝青作為膠結(jié)料，通過在原路面加鋪一層1.5cm厚的瀝青磨耗層，能夠提供良好的抗滑特性和行駛舒適性，同時可對原路面結(jié)構(gòu)起到保護作用，從而實現(xiàn)對路面的養(yǎng)護。近年來，超薄罩面逐漸應(yīng)用于公路瀝青路面更新改造，具有施工快速、節(jié)省材料、更新改造效率高等特點。本文結(jié)合省道360線深鹽路瀝青路面更新改造試驗段項目，研究超薄罩面材料特性和施工工藝，評價其在公路瀝青路面更新應(yīng)用中的優(yōu)勢。

1 材料

1.1 瀝青材料

瀝青選擇項目所用高黏高彈特種改性瀝青，為了研究高黏高彈特瀝青與普通改性瀝青、普通高黏瀝青相比的技術(shù)優(yōu)勢，本文選取SBS 1-D普通改性瀝青和普通高黏瀝青進行對比分析，三種瀝青的技術(shù)指標如表1所示。

表1 三種瀝青的技術(shù)指標對比

表1列出了三種瀝青的技術(shù)指標，可以看出，高黏高彈特種改性瀝青的高溫、低溫、彈性恢復及抗老化性能指標均顯著優(yōu)于普通改性瀝青和普通高黏瀝青，尤其是60℃動力黏度指標，超過500000Pa·s，遠高于高黏瀝青大于20000Pa·s的技術(shù)指標要求。

1.2 混合料配合比

根據(jù)設(shè)計要求，超薄罩面混合料采用開級配方案設(shè)計，用以提升超薄罩面的功能性，包括抗滑和排水特性，同時也能降低行車噪聲，提升行車舒適性。將混合料目標空隙率設(shè)定為15%，油石比設(shè)定為7%，采用馬歇爾設(shè)計方法，選擇三組初試級配，拌和并成型馬歇爾試件，在175℃條件下雙面擊實50次成型試件，測試試件的空隙率，選擇最接近15%目標空隙率的一組進行性能驗證試驗，所有性能指標滿足設(shè)計要求即可定為設(shè)計級配。

項目所用原材料石料為輝綠巖3mm～5mm和5mm～8mm粗集料、石灰?guī)r0mm～3mm細集料及礦粉，根據(jù)設(shè)計要求進行配合比設(shè)計為33:45:15:7。混合料油石比為7.0%，為了提升超薄罩面混合料的柔韌性，在混合料中添加重量比例為0.3%的聚酯纖維作為增韌劑。超薄罩面混合料最終的級配范圍如表2所示。

表2 超薄罩面混合料設(shè)計級配通過率

2 混合料性能測試

根據(jù)前述設(shè)計級配，分別以SBS Ⅰ-D普通改性瀝青、普通高黏瀝青和高黏高彈改性瀝青為膠結(jié)料在室內(nèi)拌和成型混合料試件，測試并比較混合料的路用性能，根據(jù)規(guī)范進行馬歇爾穩(wěn)定度試驗，凍融劈裂試驗、肯塔堡飛散試驗、車轍試驗，用以評價超薄罩面混合料的強度、水穩(wěn)定性、抗松散性能及抗高溫變形能力，并比較不同瀝青膠結(jié)料在混合料層面的性能差異。以上試驗均進行三次平行試驗，試驗結(jié)果取平均值，并以誤差棒代表數(shù)據(jù)波動情況。

2.1 馬歇爾穩(wěn)定度試驗

根據(jù)規(guī)范JTG E20公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程（以下簡稱“規(guī)范”）中的T 0709測試方法對3種瀝青混合料試件進行標準的馬歇爾試驗和浸水馬歇爾試驗檢測，并計算出混合料的殘留穩(wěn)定度，其中馬歇爾穩(wěn)定度評價的是混合料的整體強度，殘留穩(wěn)定度評價的是混合料的水穩(wěn)定性。3種瀝青混合料的標準馬歇爾穩(wěn)定度、浸水馬歇爾穩(wěn)定度及殘留穩(wěn)定度試驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 3 種瀝青混合料的馬歇爾試驗結(jié)果

根據(jù)測試結(jié)果可以看出，高黏高彈改性瀝青混合料的馬歇爾強度及浸水馬歇爾穩(wěn)定度均優(yōu)于普通改性瀝青和普通高黏瀝青，其穩(wěn)定度結(jié)果分別約為普通改性瀝青混合料和普通高黏瀝青混合料的兩倍和1.5倍，并且殘留穩(wěn)定度也高于普通改性瀝青和普通高黏瀝青，達到97.2%，遠高于規(guī)范大于85%的技術(shù)要求。上述試驗結(jié)果表明不論是整體強度還是水穩(wěn)定性，高黏高彈改性瀝青均有優(yōu)異的表現(xiàn)。

2.2 凍融劈裂試驗

根據(jù)規(guī)范T 0729測試方法，對3種混合料進行凍融劈裂試驗，以劈裂強度比（TSR）指標來評價混合料的水穩(wěn)定性，測試結(jié)果如圖2所示，從劈裂強度和TSR兩個指標來看，高黏高彈特種改性瀝青混合料結(jié)果均優(yōu)于普通改性瀝青和普通高黏瀝青，高黏高彈瀝青混合料的TSR結(jié)果達92.4，遠高于規(guī)范要求大于80%的技術(shù)要求。而普通改性瀝青和普通高黏瀝青的TSR結(jié)果均低于80%，說明對于開級配的超薄罩面混合料，普通改性瀝青和普通高黏瀝青的水穩(wěn)定性能無法滿足要求。

圖2 3 種瀝青混合料的凍融劈裂試驗結(jié)果

圖3 3 種瀝青混合料的肯塔堡飛散試驗結(jié)果

2.3 肯塔堡飛散試驗

根據(jù)規(guī)范T 0733肯塔堡飛散試驗方法對三種瀝青混合料進行測試，通過飛散試驗前后試件的質(zhì)量變化來計算飛散損失，用以評價混合料的抗松散脫粒的性能，飛散損失結(jié)果越小則表明混合料的抗松散性能越好，對于開級配瀝青混合料規(guī)范要求飛散損失要低于20%。3種瀝青混合料的肯塔堡飛散損失結(jié)果如，3所示，可以看出雖然3種瀝青混合料的飛散損失均低于20%，滿足規(guī)范要求，而高黏高彈改性瀝青混合料的飛散損失僅為2.6%，遠低于普通改性瀝青和普通高黏瀝青，說明其抗松散性能非常優(yōu)異。由于超薄罩面用于路面是一層功能性磨耗層，其抗松散性能尤為重要，從肯塔堡飛散試驗結(jié)果可以看出，采用高黏高彈特種改性瀝青混合料能夠確保超薄罩面的使用耐久性。

2.4 車轍試驗

根據(jù)規(guī)范T 0719試驗方法測試三種瀝青混合料的動穩(wěn)定度，用以評價混合料的抗高溫變形能力，結(jié)果如圖4所示，可以發(fā)現(xiàn)對于普通改性瀝青，混合料的動穩(wěn)定度為2823次/mm，低于規(guī)范要求的3000次/mm，這是由于超薄罩面混合料的粒徑較小，同時空隙率較大，造成混合料的抗高溫變形能力較差。對于普通高黏瀝青和高黏高彈改性瀝青混合料動穩(wěn)定度均高于3000次/mm，且高黏高彈瀝青混合料的動穩(wěn)定度高達7862次/mm，3種瀝青膠結(jié)料性能差異最大的為60℃動力黏度指標，因此可通過提升瀝青膠結(jié)料的60℃動力黏度指標來彌補由于粒徑變小或空隙率變大造成的混合料抗高溫性能下降的問題。

圖4 3 種瀝青混合料的車轍試驗結(jié)果

3 超薄罩面試驗段施工

深鹽路作為深南大道的東沿線，是省道360線核龍段的重要組成部分，也是鹽田區(qū)最重要的交通干道，原路面為瀝青路面結(jié)構(gòu)，隨著使用年限的增加，瀝青路面在車輛荷載及陽光、雨水等環(huán)境的綜合作用下出現(xiàn)路面老化、泛白、細集料流失等現(xiàn)象，同時也帶來路面抗滑性能不足、行車舒適性下降和行車噪聲大等問題，原路面如圖5所示。為了探究超薄罩面在公路瀝青路面中的適用性，選取其中一段瀝青路面進行超薄罩面試驗段加鋪。

圖5 深鹽路原瀝青路面

3.1 原路面處理

經(jīng)過評估，原瀝青路面結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)良好，無明顯結(jié)構(gòu)性病害，部分車道存在輕微車轍，深度在1cm以內(nèi)，因此超薄罩面加鋪前需要對原路面進行銑刨拉毛處理，確保原路面結(jié)構(gòu)平整。拉毛后的路面需要進行清掃、吹風，確保路面干凈無灰塵。

3.2 粘結(jié)層灑布

原路面清掃完成后即可灑布超薄罩面專用黏結(jié)層，與傳統(tǒng)乳化瀝青黏結(jié)層不同，超薄罩面專用黏結(jié)層灑布完成后無需破乳即可施工，黏結(jié)層灑布量為0.25kg/m2，也要低于傳統(tǒng)乳化瀝青。

3.3 超薄罩面攤鋪、碾壓施工

超薄罩面施工設(shè)備均為傳統(tǒng)瀝青路面施工設(shè)備，主要包括普通瀝青攤鋪機和雙鋼輪壓路機。與傳統(tǒng)瀝青施工工藝不同的是，超薄罩面瀝青混合料攤鋪速度較快，可達6m/min～8m/min，并且碾壓過程僅需要鋼輪靜壓兩遍即可，不需要膠輪碾壓或振動碾壓，施工過程如圖6所示。超薄罩面試驗段約鋪3000m2，攤鋪施工從開始到結(jié)束共花費約1.5小時，施工效率非常高。

圖6 超薄罩面施工

3.4 標線恢復、開放交通

超薄罩面施工完成后半個小時后即可開始標線恢復作業(yè)，路面溫度降低至50℃以下即可開放交通，一般施工完成后兩個小時具備通車條件。

3.5 施工總結(jié)

根據(jù)深鹽路超薄罩面試驗段項目施工，對施工工藝及工序進行總結(jié)，將時間節(jié)點匯總成時間線，試驗段約3000m2，共計花費5.5h完成，表明超薄罩面施工效率非常高，是公路瀝青路面更新的一種優(yōu)選技術(shù)方案。

4 結(jié)束語

本文通過對高黏高彈特種改性瀝青及混合料進行性能測試，并結(jié)合深鹽路瀝青路面更新改造試驗段項目，分析超薄罩面在公路瀝青路面更新改造中的技術(shù)優(yōu)勢，得出如下結(jié)論：高黏高彈特種改性瀝青的高溫、低溫、彈性恢復及耐老化性能均優(yōu)于SBS Ⅰ-D普通改性瀝青及普通高黏瀝青，其中60℃動力黏度指標尤為突出。高黏高彈特種改性瀝青混合料的整體強度、抗水損性能、抗松散性能及高溫抗車轍性能顯著優(yōu)于普通改性瀝青和普通高黏瀝青混合料，采用高黏高彈瀝青作為膠結(jié)料可確保超薄罩面的使用耐久性。超薄罩面技術(shù)采用傳統(tǒng)的瀝青施工工藝，具有施工快速，效率高等特點，是一種用于公路瀝青路面更新改造優(yōu)選的技術(shù)方案。