超薄磨耗層在隧道路面加鋪中的應用

李 嬌

(山西省長治市協(xié)成公路養(yǎng)護工程有限公司，山西 長治 047500)

1 原材料的選用

1.1 膠結(jié)料

此隧道路面工程中超薄磨耗層選擇的膠結(jié)料是SBS改性瀝青，相關(guān)技術(shù)指標見表1。

表1 SBS瀝青技術(shù)性能指標

根據(jù)表1試驗數(shù)據(jù)結(jié)果可知，SBS改性瀝青相關(guān)技術(shù)性能指標都達到了設計標準要求。

1.2 集料

為了提高超薄磨耗層抗滑性與耐磨性，選擇的粗集料是輝綠巖，具體規(guī)格范圍是5～10 mm；細集料選擇的是石灰?guī)r，具體規(guī)格范圍是0～3 mm。其中粗集料的各項技術(shù)指標詳見表2。

表2 粗集料各項技術(shù)指標試驗數(shù)據(jù)結(jié)果

根據(jù)表2中的試驗數(shù)據(jù)結(jié)果可知，粗集料的相關(guān)技術(shù)性能指標都達到了設計標準要求。

1.3 填料

選擇的礦粉類型是石灰?guī)r。設計的礦粉技術(shù)指標基本要求是：含水量≤1，親水系數(shù)<1，塑性指數(shù)系<4，而試驗數(shù)據(jù)結(jié)果分別是：含水量是0.56%，親水系數(shù)是0.42%，塑性指數(shù)是2.3。由此可知，礦料各項技術(shù)性能指標都達到了設計基本要求。

2 配合比設計與性能試驗

2.1 級配設計

為了能夠增強超薄磨耗層的相關(guān)性能，需要結(jié)合原材料選用進行科學的級配設計，級配曲線如圖1所示。

圖1 級配曲線

分析圖1可知，混合料中粒徑范圍在0.075～4.75 mm的集料含量是30.4%，粒徑范圍在4.75～9.5 mm的集料含量是61.2%，這充分表現(xiàn)出了超薄磨耗層的小粒徑、多碎石與斷級配的鮮明特點。將粒徑>4.75 mm的集料作為瀝青混合料的骨架，然后石料以摩擦的方式嵌入，從而產(chǎn)生高強度的混合料基礎(chǔ)。結(jié)合實踐經(jīng)驗，把粒徑范圍在2.36～4.75 mm的集料含量提高至6.2%，用其填充骨架空隙，能夠使混合料體積特性達到設計基本要求。

2.2 瀝青用量

通過總結(jié)與分析工程實踐經(jīng)驗，分別選擇4.5%、5.0%、5.5%的油石比制作馬歇爾試件，而試件的具體尺寸是φ101.6 mm×63.5 mm，同時對馬歇爾試件的相關(guān)參數(shù)進行試驗，具體數(shù)據(jù)結(jié)果詳見表3。

表3 馬歇爾試驗數(shù)據(jù)結(jié)果

根據(jù)馬歇爾試驗數(shù)據(jù)結(jié)果可知，選擇的油石比在空隙率、礦料間隙率與穩(wěn)定度方面都滿足了設計基本要求。而油石比是5.5%時，飽和度與流值都沒有滿足設計基本要求。通過綜合分析隧道路面工程實際情況，并結(jié)合實踐經(jīng)驗，最后決定選擇的油石比是4.9%。

2.3 性能試驗

將超薄磨耗層作為隧道路面的表層，其暴露在了自然環(huán)境下，而且直接承受車輛的荷載，所以超薄磨耗層必須具備良好的防水性、承載力、高溫穩(wěn)定性以及高強度等。

(1)瀝青用量檢驗

結(jié)合設計指標中的最小油膜厚度基本要求，并通過開級配瀝青混合料油膜厚度計算公式，得出的結(jié)果是9.77 μm，達到了標準規(guī)范要求的≥9 μm。隧道路面選擇超薄磨耗層，就必須保證超薄磨耗層具備良好的抗滑性能，而這就需要科學控制瀝青摻入量。若是瀝青用量比較多，處在高溫條件下就會發(fā)生泛油問題，從而嚴重影響路面抗滑性能。

(2)高溫穩(wěn)定性

本文選擇的油石比是4.9%，在此條件下進行車轍試件制作，試驗的溫度是600 ℃，荷載壓強是0.7 MPa，具體試驗數(shù)據(jù)結(jié)果見表4。

表4 車轍試驗數(shù)據(jù)結(jié)果

根據(jù)表4中的試驗數(shù)據(jù)結(jié)果可知，動穩(wěn)定度均值達到了5 404次/mm，由此表明超薄磨耗層具備良好的高溫穩(wěn)定性。

(3)水穩(wěn)定性檢驗

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求制作馬歇爾試件(數(shù)量是兩組)。一組設定的試驗條件是在60 ℃的恒溫水浴中進行0.5 h浸泡；另一組設定的試驗條件是在60 ℃的恒溫水浴中進行48 h浸泡，然后開始馬歇爾試驗，相關(guān)試驗數(shù)據(jù)結(jié)果詳見表5，均達到了相關(guān)設計要求。

表5 浸水馬歇爾試驗數(shù)據(jù)結(jié)果

(4)抗滑性檢驗

通過制作三塊車轍板，然后選擇鋪砂方法對超薄磨耗層相應構(gòu)造深度進行檢驗，具體試驗數(shù)據(jù)結(jié)果見表6。

表6 超薄磨耗層構(gòu)造深度試驗數(shù)據(jù)結(jié)果

根據(jù)表6中的超薄磨耗層構(gòu)造深度試驗數(shù)據(jù)結(jié)果可知，其試驗數(shù)值均達到了技術(shù)標準要求。從本質(zhì)上分析，構(gòu)造深度的大小代表著路面抗滑性能的優(yōu)與劣。

3 超薄磨耗層施工與效果

3.1 施工工藝

近些年來，隨著交通量的不斷增多，此高速公路的原路面性能日趨減弱，尤其是隧道路段，選擇的路面類型是水泥路面，因為承受的交通荷載比較多，加之養(yǎng)護工作不到位，嚴重影響了路面平整度與抗滑性。為了進一步增強水泥路面的路用性能，養(yǎng)護單位決定選擇2 cm超薄磨耗層技術(shù)實施加鋪罩面，工程長度是1.36 km。

(1)原路面處理

為了實現(xiàn)薄層罩面與原水泥路面的有效聯(lián)結(jié)，就需要完成原路面的銑刨處理，而且接縫位置應涂刷適量的接縫料，由此能夠促進新路面與原路面的粘結(jié)。針對發(fā)生裂縫的路面，應該先實施灌縫處理，全面挖補坑槽。針對發(fā)生嚴重病害的路段，需要提前完成結(jié)構(gòu)性補強，然后進行超薄磨耗層施工。

(2)超薄磨耗層施工

針對超薄磨耗層的混合料，選擇間歇式拌合機完成瀝青混合料的充分拌和，然后通過同步攤鋪機進行攤鋪，并選用鋼輪壓路機完成碾壓。一般攤鋪機的運行速度是在3～6 m/min之間，在完成混合料攤鋪之后方可進行碾壓施工，選擇的是12 t雙鋼輪壓路機，進行2～3遍的靜壓。壓路機的碾壓速度需要控制在3～6 km/h之間，保證緩慢、均勻碾壓。

3.2 施工效果

在超薄磨耗層加鋪罩面的施工前后，分別對該路段路面平整度、橫向力系數(shù)展開了全面檢測。施工前，此路段路面平整度數(shù)值是3.2 m/km，橫向力系數(shù)是39；而施工后，此路段路面的平整度數(shù)值是1.3 m/km，橫向力系數(shù)是76。由此表明，此隧道路面在選擇超薄磨耗層施工技術(shù)后，有效提高了路面的平整度、抗滑性，保證了安全行車。

4 總 結(jié)

超薄磨耗層需要選擇質(zhì)地堅硬，具有良好耐磨性的材料。優(yōu)化設計配合比，選擇油石比是4.9%進行超薄磨耗層混合料的設計，而且通過了高溫穩(wěn)定性與抗滑性等試驗。在實際工程驗證和跟蹤觀測，隧道路面選擇加鋪厚度是2 cm的超薄耐磨層，能夠有效提高路面平整度、抗滑性，實現(xiàn)安全行車。