公路隧道養護中NovaChip超薄罩面的應用

韓 利 明

(山西省公路局晉中分局，山西 晉中 030600)

0 引言

水泥混凝土路面是我國高速公路隧道使用最多的路面結構形式，這些路面投入使用一段時間后，普遍存在抗滑力不足的問題。采用“白+黑”進行瀝青混合料罩面養護改造，當罩面厚度較大時，使隧道內凈空減少，且發生火災時容易形成較多的煙霧釋放源。當罩面厚度較薄時，路面耐久性往往較差。

在公路隧道NovaChip超薄磨耗層施工中，使用高性能改性乳化瀝青作為粘結層，將20 mm～30 mm厚的瀝青混合料攤鋪在水泥路面上形成表面抗滑磨耗層，能顯著提高隧道路面的抗滑性，增加行車安全性，有效降低現有隧道路面噪聲。磨耗層耐久性良好，造價遠低于水泥路面微表處，具有極大的推廣應用前景。

1 概述

熱拌薄層瀝青混凝土罩面技術是一種經濟適用的路面修補技術，廣泛應用于路面的預防性養護，也作為新建瀝青路面表面的抗滑磨耗層使用。

在我國，超薄瀝青面層的類型有：密級配的SMA-13,SMA-10,AC-10C等；開級配的OGFC-13,OGFC-10等；半開級配的NovaChip-13,NovaChip-10及法國的BBM-10等。一般根據路面狀況與設計要求合理選擇使用。

NovaChip超薄罩面適用性強，應用范圍廣泛，在瀝青路面和水泥路面上均可使用。在我國，可將其作為高等級路面進行預防性養護的技術之一，也可作為高等級路面中出現輕微病害的處治措施之一，使用較多的還將其作為新建路面的表面磨耗層使用。使用該法成型后的路面表面構造深度大，適用于交通負載大、路面性能要求高的公路隧道水泥路面，處治后的隧道路面具有良好的抗滑，抗車轍，抗磨耗、防水害、降噪的性能，壽命一般可達到5年～8年。

在我國，很多使用一定年限的隧道出現了洞口段路面磨損嚴重的問題，難以滿足行車要求，嚴重的甚至出現磨光現象，導致路面抗滑性能顯著降低，嚴重的威脅路面行車安全。對公路隧道路面采用NovaChip 超薄罩面技術進行處治，發揮其構造深度大的技術優勢，使得路面抗滑性能得到顯著改善，延長路面耐久性，顯著提高隧道服務水平。

2 原材料

1)粘結料。采用NovaBond改性乳化瀝青作為粘結層，具有超強的粘結能力，起著封層與粘層的雙層作用的效果。易于噴灑、破乳速度快、水敏感性好、抗裂縫能力強。2)粗骨料。混合料性能很大程度取決于石料性能。石料采用斷級配，確保石料間充分嵌擠，形成較深的構造深度， 保證雨天行車能見度。在NovaChip超薄罩面技術中，粗集料可分為5 mm～10 mm,10 mm～15 mm兩種類型。為確保成型后路面的抗滑性能，要求粗骨料具有足夠硬度和強度、顆粒形狀好、良好的磨光性能。堿性石料為宜，石質須致密、堅硬，塊狀構造，能形成良好的嵌鎖效果。3)細集料。采用100%破碎加工成的機制砂為宜。要求機制砂干燥、無雜質，且顆粒的棱角性好。為保證細集料與瀝青間的粘結效果，應嚴格控制細集料中土的含量。4)粘結料。通過對改性乳化瀝青、橡膠改性瀝青、NovaBond 改性乳化瀝青以及SBS改性瀝青等進行了性能檢測，通過對相關參數進行的對比，建議使用NovaBond 改性乳化瀝青為宜，其粘結強度最高，無粘結力衰減，與集料間粘結牢固，有利于顯著提高路面的耐久性。采用殼牌NovaBinder 改性瀝青，相對密度為1.037，具有良好的高溫穩定性、低溫韌性及抗應力變形能力等路用性能。

3 混合料配合比設計

NovaChip超薄罩面具有獨特的混合料設計方法，采用油膜厚度法代替了傳統的混合料設計方法，確保形成9 μm～12 μm的油膜厚度，能保證骨料間足夠的粘結力。礦料間超過17%的孔隙率，形成足夠空間能容納更多的多余膠結料，確保路面不泛油。

在NovaChip混合料配合比設計時，采用旋轉壓實法進行，主要進行確定礦料級配、最佳油石比和進行試驗段驗證等。

1)礦料級配設計。采用斷級配。在礦料設計中，單一粒徑碎石占70%～80%、細集料占比20%～30%，具有“粗集料多、細集料少”的顯著特點，確保形成大空隙率。在我國，根據使用碎石的最大粒徑不同，NovaChip混合料可分為三種類型。A型最大粒徑4.75 mm，B型為9.5 mm，C型為13.2 mm，對應的混合料表面紋理及摩擦系數依次增大。C型主要用于交通量大的道路。本文采用C型混合料。某工地采用的混合料級配如表1所示。

表1 混合料級配表

2)確定最佳油石比。在影響混合料性能的因素中，瀝青用量是一個關鍵因素。因此，確定最佳瀝青用量對確保混合料性能十分關鍵。在施工中，瀝青用量過大時，容易導致路面出現泛油和車轍病害；太小則容易導致路面出現面層剝落、水破壞等影響耐久性的問題。

在混合料級配確定后，采用旋轉壓實試驗進行試件制備，級配用油石比采用5.0%，并分別進行性能檢測。試驗結果表明，混合料中的油石比一定時，礦料級配隨粉膠比增大。是由于集料間隙被礦粉有效填充，使得混合料中的礦料間隙及空隙率降低。參照我國采用的C型混合料的一些經驗，并結合設計經驗和施工現場氣候條件，合理確定設計油石比5.0%后，合理確定混合料設計級配。

4 施工要點

NovaChip超薄磨耗層是一種超磨耐久的表面層，是由粘結層和間斷級配的熱瀝青混合料形成1.5 cm～2.5 cm的超薄罩面，實施的施工工藝較為獨特。

4.1 拋丸處治

為增強罩面與原路面間的粘結強度和抗剪強度，須對水泥路面進行拋丸處治。可采用鑄鋼丸和水平移動式拋丸機進行，拋丸深度為1 mm～3 mm，露骨率須大于20%，表面具有均勻粗糙度和良好清潔度，確保罩面和原路面間良好的粘結效果。拋丸后盡快進行粘結層施工，減少二次污染。

4.2 病害預先處理

水泥路面的強度、穩定性和完整性對罩面性能及耐久性具有顯著影響。在進行罩面施工前，對拋丸后出現的裂紋、孔洞及凹凸不平等缺陷須進行處理，保證其良好穩定的支撐作用。將松散、掉粒的水泥混凝土路面鑿除，對大于6.3 mm的裂縫要使用縫料進行清理，對坑槽預先進行挖補。大于12.5 mm的車轍須進行銑刨或用微表處進行車轍填補。對路面的嚴重結構性病害，如嚴重的疲勞裂縫和車轍,在施工前須做好預先處理。

4.3 溫度控制

NovaChip超薄罩面施工對環境溫度要求較高，各工序溫度控制要求如表2所示。

表2 各工序溫度控制表

氣溫或水泥混凝土路面溫度低于15 ℃，應停止超薄罩面施工。

4.4 混合料拌和

在進行混合料生產時，應做好拌和時間和溫度的嚴格控制，采取有效措施實現礦料級配和瀝青用量的實時監測。振動篩規格應與礦料規格相匹配。某工地采用的生產配合比如表3所示。

表3 生產配合比

間歇式拌和機每盤的生產周期不少于45 s，其中干拌時間不少于10 s，確保混合料拌和均勻，成品混合料無花白、冒青煙和離析等現象。

定期對拌合樓的計量和測溫裝置進行校核，瀝青用量誤差按0.3%進行控制。

4.5 攤鋪

NovaChip超薄磨耗層使用專用機械 Novapaver施工，NovaBond 粘層油灑布和 NovaChip 混合料攤鋪同時進行，須確保足夠的運輸車輛。鋪攤作業須連續進行。為有效提高路面的初始壓實度，須合理選擇振搗或夯錘的振動頻率和振幅。熨平板提前預熱至100 ℃以上。粘層油NovaBond灑布溫度要求為60 ℃～80 ℃，灑布量為1.2 kg/m2，攤鋪速度控制在 10 m/min～12 m/min范圍內，灑布量須精確，以確保攤鋪均勻。混合料鋪攤溫度控制在160 ℃左右，空隙率控制在12%左右。

4.6 碾壓

在罩面施工中，壓實目的在于實現石料嵌擠。由于罩面厚度較薄，降溫較快，鋼輪壓路機須緊跟攤鋪機均勻碾壓，壓實后路面一次成型。嚴格落實壓路機組合碾壓方案，分別組織實施初復壓作業，以期最短時間內達到壓實度要求。某工地采用的碾壓速度控制如表4所示。罩面縱向接縫施工須確保在混合料溫度降低至120 ℃之前完成。成型后的路面須密實平整，要求縱橫縫平順，不存在明顯的離析、坑槽、松散、泛油等病害。在成型后的路面溫度自然降至50 ℃以下時，方可開放交通。

表4 碾壓速度控制表 km/h

5 結語

在水泥混凝土路面加鋪 NovaChip 超薄罩面后，可使得路面平整度得到極大改善，路面抗滑性能得到有效恢復并提高，顯著提升路面的行車安全性和舒適度。

在公路隧道養護中，推廣NovaChip超薄罩面技術進行抗滑處治，發揮其良好的路用性能，能有效解決公路隧道路面抗滑不足等病害，路用性能顯著提高，具有良好的經濟效益和社會效益。

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