半柔性路面在市政道路中的應用技術綜述

黃金龍

（福州市規(guī)劃設計研究院，福建福州350000）

半柔性路面在市政道路中的應用技術綜述

黃金龍

（福州市規(guī)劃設計研究院，福建福州350000）

從半柔性路面結(jié)構(gòu)特點、原材料選擇、配合比設計、施工工藝及質(zhì)量控制等方面介紹半柔性路面在市政道路公交站臺、交叉口、BRT專用道等特殊部位的應用。實踐表明，半柔性路面具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性，對于改善路面高溫重載變形問題有十分良好的應用前景。

半柔性路面；市政道路；配合比設計；施工控制

市政道路渠化交通嚴重，公交站臺、交叉口、BRT專用道等處瀝青路面車轍一直是困擾市政道路的一個大問題[1-3]。這些區(qū)域瀝青路面長期受到車輛頻繁的剎車、起動、轉(zhuǎn)向等特殊力的作用，剪切力作用力大，同時因公交站臺、BRT專用道中行駛的公交車承重大而出現(xiàn)嚴重的車轍病害，導致路面使用性能迅速降低。同時路面車轍影響車輛的行駛穩(wěn)定性，進而對道路的安全與使用功能造成影響。

半柔性路面材料是指在大空隙基體瀝青混合料（空隙率高達20%～28%）結(jié)構(gòu)中，灌入以水泥為主要成分的特殊膠漿復合而形成的路面材料。其作為剛性材料與柔性材料復合而成的路面材料，兼具水泥路面與瀝青路面各自優(yōu)良的路用性能，抗車轍、抗推移性能較好，耐油、耐酸、耐熱、耐水、抗滑、景觀裝飾效果及取消伸縮縫等功能[4]。

半柔性路面于20世紀50年代始于法國，隨后在英國、美國、日本等發(fā)達國家開展了相應的研究與實踐應用。日本從1961年開始在收費站、停車場、加油站、爬坡路段、公交專用道等特殊區(qū)域進行了大規(guī)模的加鋪，取得良好的效果[4]。我國對該種路面的研究應用起步較晚，先后在廣東、上海、重慶等地公路鋪筑了部分試驗路。并逐漸嘗試運用于市政道路BRT專用道、交叉口、橋頭等特殊部位，取得了不錯的效果[5-6]。

截止2016年4月，福州市區(qū)市政道路總里程達1256公里，道路總面積達2834萬平方米，大量的公交站臺、交叉口及公交專用道的路面都采用半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，路面結(jié)構(gòu)單一，出現(xiàn)了較為嚴重的車轍與推移病害，如圖1所示。

圖1 車轍與推移病害

福州在氣候上屬于濕熱地區(qū)，將半柔性路面引入公交站臺、交叉口、BRT專用道等特殊部位，對于改善路面高溫重載變形問題具有十分良好的應用前景。但該型路面易發(fā)生表面裂縫、線型裂縫、針孔、麻面等破壞，使用壽命與基質(zhì)瀝青混合料的特性、水泥膠漿的流動性、基質(zhì)瀝青混合料的施工特性、水泥膠漿的灌入時機、養(yǎng)護決策等密切相關。南方濕熱的氣候容易對施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，要將其成功運用在福州的公交站臺、交叉口、BRT專用道等特殊區(qū)域，需重視半柔性路面的材料與施工特性。

本文筆者結(jié)合自身參與的半柔性路面現(xiàn)場施工經(jīng)驗，從福州的氣候與交通狀況出發(fā)，針對半柔性路面結(jié)構(gòu)特點、原材料選擇、配合比設計、路面施工工藝及質(zhì)量控制等方面系統(tǒng)地介紹半柔性路面在市政道路中的運用與注意事項。

1 結(jié)構(gòu)特點和破壞模式

1.1 結(jié)構(gòu)特點

半柔性路面結(jié)構(gòu)是由瀝青混合料結(jié)構(gòu)中粗集料通過嵌擠作用形成骨架，基體混合料的空隙率很大，達到20%以上。再灌入水泥膠漿經(jīng)凝結(jié)、硬化后生成晶體及膠凝體，填充空隙，形成“骨架—密實”結(jié)構(gòu)（圖2）。在這樣的結(jié)構(gòu)特征下，半柔性路面具有以下優(yōu)點：

圖2 “骨架-密實”結(jié)構(gòu)

（1）具有較強的抗重載能力

半柔性路面結(jié)構(gòu)高溫穩(wěn)定性與抗疲勞特性均大大優(yōu)于普通瀝青砼路面，其動穩(wěn)定度是普通瀝青混合料的20倍左右，且溫度敏感性較低。

（2）具有美化環(huán)境的功能

可利用對水泥膠漿進行著色，鋪筑彩色半柔性道路，對交通進行渠化引導，進而美化了環(huán)境。

1.2 破壞模式

半柔性路面的主要破壞模式有以下幾種：

（1）表面裂縫

水泥膠漿凝結(jié)硬化前后，由于灌漿時機選擇不對以及不及時的養(yǎng)生造成溫差變化、濕度變化激烈而引起表面裂縫，如圖3所示，但不影響該路面的正常使用。

圖3 表面裂縫

（2）線性裂縫

水泥膠漿的流動性不佳差會導致其可灌性差、灌入率低，致使半柔性結(jié)構(gòu)中剩余空隙率過大。在車輛荷載和環(huán)境變化的共同作用下，將會產(chǎn)生較多的線性裂縫，如圖4所示。

圖4 線性裂縫

（3）針孔

半柔性路面結(jié)構(gòu)中基層不透水，灌漿后基體瀝青混合料會滯留部分水分；基體瀝青混合料攤鋪碾壓后未降低至預定溫度，提前灌漿；基質(zhì)瀝青混合料孔隙率不足、封閉空隙過大；水泥膠漿流動性不夠等均可能產(chǎn)生針孔現(xiàn)象。施工時可通過提高灌漿率來預防針孔的出現(xiàn)。

（4）麻面

基體瀝青混合料現(xiàn)離析；水泥膠漿流動度差；灌漿后，過早用水清洗半柔性路面表面等均容易形成麻面。

2 原材料技術特點

2.1 基體瀝青混合料

2.1.1 瀝青

基體瀝青混合料孔隙率較大，易瀝青發(fā)生流淌，且將半柔性路面運用于市政道路中公交站臺、交叉口、BRT專用道等特殊區(qū)域時，受車輛重載的水平推移力、豎向剪切力較大。因此，從母體瀝青混合料的穩(wěn)定角度出發(fā)，建議選用SBS改性瀝青（基質(zhì)瀝青選用70#重載交通基質(zhì)瀝青）。結(jié)合福州高溫多雨的特殊氣候特性，給出運用于福州半柔性路面中SBS改性瀝青的性能指標如表1所示。

表1 SBS改性瀝青性能指標要求

2.1.2 粗集料

為形成大空隙的基體瀝青混合料，則粗集料應具有較高的強度和抗壓碎性。若強度不足，面層會逐漸磨光和破碎，從而形成缺油的斷裂面，使面層變得不穩(wěn)定，對于直接用于做上面層的甚為不利。參照國內(nèi)外已有的研究經(jīng)驗，半柔性路面基體瀝青混合料中粗集料的具體技術指標如表2所示。

表2 基體瀝青混合料中粗集料指標要求

2.1.3 細集料

細集料建議采用人工砂，且應堅硬、潔凈、干燥、無風化、無雜質(zhì)，并具有相應的級配范圍，與瀝青具有良好的粘附性。具體技術指標如表3所示。

表3 基體瀝青混合料中細集料指標要求

2.1.4 礦粉

礦粉在基體瀝青混合料中含量雖少但至關重要。由于混合料中粗集料較多，若缺少礦粉，必然會產(chǎn)生瀝青流淌現(xiàn)象。礦粉的作用是吸附瀝青，是其表面形成薄膜，進而對粗細集料產(chǎn)生粘附作用。一般采用石灰石粉，為提高半柔性路面的抗水損壞，可采用消石灰粉來代替部分的石灰石粉。礦粉的具體技術指標要求如表4所示。

表4 礦粉的指標要求

2.2 水泥膠漿

水泥膠漿主要由水泥、水、礦渣及細砂拌制而成，必要時添加少量外加劑，如減水劑和膨脹劑。水泥一般選用42.5級普通硅酸鹽水泥，細砂一般選用細度模數(shù)為1.2左右的特細砂，細砂應保證潔凈、干燥、無雜質(zhì)。應注意減水劑與膨脹劑的摻入量，其會在一定程度上降低水泥膠漿的流動度。

3 配合比設計

3.1 基體瀝青混合料

根據(jù)國內(nèi)外研究成果，采用體積法進行基體瀝青混合料的配合比設計，能夠有效控制混合料空隙率，保證材料組成的穩(wěn)定性[7-8]。體積法設計既能保證主骨架的充分嵌擠，又可充分利用細集料的填充、粘結(jié)作用，圖5給出了基體瀝青混合料的配合比設計流程。在確定基體瀝青混合料的最佳瀝青用量時，建議采用析漏試驗和飛散試驗相結(jié)合的方法來確定，并檢驗其馬歇爾穩(wěn)定度等指標。

圖5 基體瀝青混合料配合比設計

通過以上設計得到的基體瀝青混合料應達到下表的指標要求。

表5 基體瀝青混合料的指標要求

3.2 水泥膠漿

水泥膠漿的工作性能直接決定半柔性路面材料的性能。因此，水泥膠漿應具有良好的流動性、足夠的抗壓強度與抗折強度、較小的收縮性以及與混合料結(jié)合良好的性能。其一般參考《砌筑砂漿配合比設計規(guī)程》（JGJ98—2000）的相關規(guī)定進行設計，設計得到的水泥膠漿應達到下表的指標要求。

表6 水泥膠漿的指標要求

已有研究成果表明，適于半柔性路面的水泥膠漿水灰比宜控制在0.6左右，并可通過摻入少量礦渣來提高水泥膠漿的流動性。

3.3 半柔性路面材料

通過上述配合比設計得到的基體瀝青混合料和水泥膠漿，將水泥膠漿灌入基體瀝青混合料并養(yǎng)生7d齡期后，得到的半柔性路面材料應達到下表規(guī)定的技術要求。

表7 半柔性路面材料的指標要求

4 施工工藝與質(zhì)量控制

根據(jù)半柔性路面結(jié)構(gòu)的技術特點，結(jié)合國內(nèi)外的施工經(jīng)驗，半柔性路面的主要施工流程如圖6所示。福州地區(qū)半柔性路面一般選擇夏季施工，但當氣溫高于38℃時，也不宜白天施工，可選擇夜間施工，這樣對交通的影響也比較小。

圖6 半柔性路面施工工藝

4.1 基體瀝青混合料的鋪筑

這一過程包括基體混合料的生產(chǎn)、運輸、攤鋪、碾壓及檢測。由于基體瀝青混合料空隙率較大，成功地鋪筑應注意以下幾個方面：

（1）其生產(chǎn)與常規(guī)瀝青混合料基本相同，由于基體瀝青混合料細集料較少，生產(chǎn)效率相對較低。因此，應嚴格控制拌和周期不低于50 s。

（2）運輸過程應加強保溫控制，避免因運輸導致混合料溫度下降過快。由于基體瀝青混合料細集料較少，空隙率較大，溫度散失較快。

（3）為保證混合料空隙率，僅采用10 t鋼輪靜壓3～4遍即可。

（4）通過肉眼觀察或取芯試驗，確保路面表面瀝青膜裹覆均勻、鋪面平整、空隙達設計要求。

4.2 水泥膠漿的生產(chǎn)與灌入

根據(jù)現(xiàn)場施工面積選擇路拌法或廠拌法進行水泥膠漿的生產(chǎn)。對于市政道路中公交站臺、交叉口等小規(guī)模的施工，可以考慮路拌法生產(chǎn)，較為方便、靈活。當基體瀝青混合料表面溫度降低至50℃時，即可開始灌入水泥膠漿。現(xiàn)場采用平板夯通過高頻低幅的振動方式將水泥膠漿灌入基體瀝青的空隙中，邊灌入邊振動，直至水泥膠漿不再滲透為止。個別區(qū)域由于施工原因，空隙率較小，水泥膠漿不易灌入，可采用灌入水泥凈漿。

4.3 表面處理

水泥膠漿初凝后，應將路表上殘留的水泥膠漿用掃把或灑水車清洗干凈，直至表面露出凹凸不平為止。從而提高表面的抗滑系數(shù)或?qū)娱g摩擦力。

4.4 養(yǎng)生

通常情況下，養(yǎng)生2～3 d即可開放交通。若在水泥膠漿中摻入早強劑，還可縮短養(yǎng)生時間。若半柔性路面當成路面結(jié)構(gòu)的中下面層時，正常養(yǎng)生1 d后，即可施工上面層，由于高溫的瀝青混合料上面層和封閉的環(huán)境下能有效提高水泥膠漿的水化反應速度，形成早強強度。

5 結(jié)語

半柔性路面具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性，重視其材料與施工特性，嚴格按照本文材料配合比、把握水泥膠漿灌入率與施工均勻性，將運用于福州地區(qū)市政道路公交站臺、交叉口、BRT專用道等特殊部位，對于改善路面高溫重載變形問題將具有十分良好的應用前景。

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（責任編輯：華偉平）

The Summarize on Application of Semiflexible Pavement in Municipal Road

HUANG Jinlong
(Fuzhou Planning Design&Research Institute,Fuzhou,Fujian 350000)

In this paper,application of semiflexible pavement in special parts of bus station,intersection and BRT lanes in municipal road are introduced,such as,the selection of raw materials,the mix design,construction technology and quality control.It is proved by practice that semiflexible pavement has an excellent high temperature stability,with a good application prospect for improving the high temperature deformation of heavy load pavement.

semiflexible pavement;municipal road;mix design;construction control

U416

A

1674－2109(2016)09－0061－05

2016-04-21

黃金龍（1989-），男，漢族，工程師，主要從事路線及路基路面工程的研究。