低噪抗滑精罩面(TFC)設計及路用性能研究

朱 毅

(山西交通控股集團有限公司運城北高速公路分公司，山西 運城 044000)

1 工程實例

聞垣高速公路瀝青路面主要的病害是抗滑性能不足和嚴重的路面磨光，局部出現橫縱向的裂縫。病害主要出現在部分超車道和行車道。2021年統計聞垣高速需要預防和養護路面長達18 594 m。

首先，針對抗滑性能不足和路面磨光的路段，需要先對路面盡情清理之后進行裂縫預處理，然后加鋪低噪抗滑精罩面，利用TFC技術對路面進行治理。在實施TFC之前要先對路面進行清潔，保證路面清縫、灌縫之后路面的完好，確保養護罩面和原路面的粘連。在預處理完原路面之后對路面進行TFC處理，施工加碾壓使TFC處治厚度達到6 mm。一般情況下，低噪抗滑精罩面只處治行車道的病害，不會覆蓋掉兩側的路標線。但是如果在處治的施工過程中，原路面和處治路面結合處需要銜接，則需要在施工過程中進行接縫以連接路面車道，保證路面的穩定性[1]。

2 原材料技術要求

2.1 層間界面劑(瀝青路面專用)

層間界面劑主要分水泥路面專用和瀝青路面專用，含高分子粘合劑、表面活性劑以及瀝青再生劑或水泥增強劑等[2]。為了防止片狀脫落，需要增強層間界面劑對原路面的滲透性，增強瀝青的粘彈性，補強水泥，保證路面的粘結力和強度。同時使基層和新養護層進行有效的結合，更好地裹覆粉化的路面和粉塵，提高新舊路面基層的粘結力。為了評價層間界面材料對瀝青混凝土界面粘接的影響，選取層間界面劑的粘結強度和剪切強度作為評價指標，試驗制備3組試件，分別涂刷乳化瀝青、高粘改性瀝青和層間界面劑，室內溫度60 ℃條件下養護48 h后，放置室溫25 ℃條件下繼續養護2 h。試驗結果見圖1、圖2。

圖1 粘接強度試驗結果

圖2 剪切強度試驗結果

由圖1、圖2可知，涂刷層間界面劑的試件粘結強度和剪切強度試驗結果最大，表明層間界面劑的粘接效果明顯。

2.2 膠結料

復合改性乳化瀝青常用于TFC膠結料，這種用于超薄耐久性抗滑磨耗層的瀝青主要是利用復合改性瀝青、乳化劑、高分子乳液和水來通過特制的設備提煉出復合改性乳化瀝青[3]。其性能指標如表1所示。

表1 復合改性乳化瀝青性能指標

2.3 耐磨抗滑降噪骨料

由于施工類型的不同，耐磨抗滑降噪骨料的組成原料主要有玄武巖、石灰巖、閃長巖、輝綠巖以及高彈橡膠顆粒等[4]。所用骨料的性能指標如表2所示。

表2 骨料性能指標

2.4 表面保護劑

熱固交聯型高分子粘接材料組成表面保護劑，為了改善養護層早期的粘輪現象，使交通的開放時間縮短，需要將表面保護劑噴灑于新養護層表面以形成不粘輪保護膜。同時，表面保護劑摻灑在乳化復合瀝青之后可以對路面表層瀝青進行二次改性，從而提高新養護層的耐磨性和強度，延長路面的使用壽命[5]。

3 配合比設計及路用性能研究

3.1 配合比設計

(1)集料用量的確定

本文研究的單石TFC厚度使用的集料只有一層，需要采用Kearby實驗板法來確定集料的用量。具體為將TFC用3～5 mm的玄武巖集料均勻地平鋪在30 cm×30 cm×0.5 cm的方形鋼板上，使其表面被完全覆蓋，且無上下重疊，然后稱重鋼板上覆蓋的集料重量，換算單個濕輪磨耗試件的重量為480 g。

(2)乳化瀝青用量確定

為了測出不同乳化瀝青用量對應的TFC試件剝落率，可以將乳化瀝青用量所使用的集料按照比例(8%、10%、12%、14%及16%)來分別研究。試驗結果如圖3所示。

圖3 乳化瀝青用量對TFC試件剝落率的影響

TFC剝落率隨著乳化瀝青的用量增加而降低，尤其是集料用量從8%增長到10%時，TFC剝落率降幅明顯，這主要是因為隨著集料用量的增加導致其瀝青膜增厚，從而帶來了瀝青剝落率的變化。乳化瀝青8%的集料用量，集料之間的瀝青膜較薄，與10%的集料用量相比，其膜厚達不到一定的強度，職業導致10%用量的集料之間粘性相對較好，有較強的粘結強度。隨著乳化瀝青集料用量的增加，TFC剝落率也逐漸降低，趨于平穩，由此可以判斷TFC乳化瀝青集料的用量應不小于10%才能保證更好的路面強度。

(3)水泥用量的確定

同樣，為了測出不同水泥摻量對應的TFC試件的剝落率及剝落性能，可以將不同的水泥摻量所使用的集料用量按照比例(0%、1%、2.5%、4%及5.5%)來分別研究。試驗結果如圖4所示。

圖4 水泥用量對TFC試件剝落率的影響

通過實驗可以看出，TFC剝落率隨著水泥用量的增加而降低，尤其是水泥摻量集料用量由0%增加到5.5%時，TFC試件的剝落率明顯降低3%，這主要是因為水泥的硬化作用隨著水泥用量的增加而加強，從而改善TFC抗剝落性能。此外，水泥的硬化作用還可以增強乳化瀝青殘留物水泥膠漿的強度，以提升集料的粘結強度。因此，TFC試件使用的水泥量越多，其試件的抗磨耗性能也越好，TFC剝落率也就越低，由此可以判斷水泥摻量的集料用量應大于1%。

3.2 路用性能

綜上所述，成型的TFC試件應選用480 g的集料質量，大于10%的乳化瀝青集料用量，以及不小于1%的水泥用量可以降低TFC的剝落率。為了驗證此方案的TFC性能，本文對TFC試件進行了相關參數的驗證和測試，例如擺式摩擦系數、構造深度指標等，并對比常規的檢測結果，如AC-13和SMA-13等。

通過對路面路用性能的檢測可以得出結論：TFC擺值明顯比AC-13大，相當于SMA-13的效果；且TFC構造深度也明顯優于SMA-13和AC-13。由此可以看出，TFC良好的抗滑性能能夠為車輛提供良好的摩阻力，從而保證車輛的行駛安全。另外，構造深度越大，行車的噪音也就越小，能夠提高駕駛人的行車安全和舒適度，并且構造深度結構有利于雨天排水，提高行車安全。

4 施工工藝要求

4.1 施工工藝

低噪抗滑精罩面(TFC)施工設備通過多重工序有序地施工路面，大大提高了施工的速度和質量。首先層間界面劑能夠增強層間的粘結性，提高再生補強的作用，防止片狀脫落。復合改性乳化瀝青與耐磨抗滑降噪骨料相互結合，在鋪滿耐磨抗滑降噪骨料的基礎上，乳化瀝青能夠完全裹覆相互嵌鎖的石料，從而出現兩層連續性的瀝青膜，之后表面保護劑對瀝青進行二次改性，使瀝青路用性能增強，提高瀝青的粘結強度和耐磨性，同時還可以防止出現表面的粘輪現象。在瀝青表面破乳后，使用膠輪壓路機碾壓復合改性乳化瀝青表面，次數為6～8次，使瀝青與石料之間的裹覆性提升，從而增強石料嵌鎖粘結的牢固性和穩定性，使路面的養護時間縮短。TFC超薄耐久性抗滑磨耗層通過提升路用材料性能和組合，創新和優化施工工藝之后具有很明顯的優勢，如延長道路的使用壽命、節能環保、高性價比、抗滑性能提高、更加牢固的層間粘結、降低行車噪音、較好的封水效果和路面平整度等等。

4.2 施工工藝流程

(1)封閉交通

施工前，需要安全組組織按照安全技術規范的相關要求采用半封閉的交通方式對路面交通進行封閉化管理。

(2)病害預處理

首先，需要對路面病害進行預處理。對與裂縫需要進行灌縫處治，可以采用常溫液態灌縫膠對裂縫進行處理，尤其對于小于25 mm寬的裂縫，灌縫小時后即可恢復交通，從而達到修補的作用。

技術參數：常溫液態灌縫膠(低溫型)軟化點≥85℃，錐入度5～9 mm，流動值≤5 mm，彈性恢復率≥40%，低溫拉伸-20 ℃/50%，固含量≥75%。

常溫液態灌封膠相對于熱灌封膠對于縫壁的滲透力更強，能夠完全灌充裂縫，具有更強的縫壁粘結力，且不易出現開裂，能夠達到更好的封水效果。常溫液態灌封膠在灌入裂縫的過程中無需開糟，施工方便，成本不高，用量較少，且耐磨性較好，不會受裂縫變形的影響，能夠長時間地封閉裂縫，從而延長道路的使用壽命。

(3)配套保護與超薄耐久性抗滑磨耗層TFC施工

如有需要可利用15 cm或20 cm的特定膠帶保護原有標線，否則可對原有標線、箭頭、文字等進行銑刨處理。另外，如果需要對路沿石及綠化進行保護，可以使用遮擋板對保護對象進行遮蔽處理，防止噴濺的霧狀料對其造成污染。準備工作完成后，即可以施工超薄耐久性抗滑磨耗層TFC。

在正式超薄耐久性抗滑磨耗層TFC施工前，需要檢查好施工車輛和其他系統設備是否正常工作，噴灑量是否在規格內，之后由安全員引導施工人員進行相應的施工，按照規定的車位和施工范圍進行開機施工。在施工的過程中需要保證施工的質量，做到不漏撒、撒布均勻、密實、粘結牢固。在施工過程中，噴灑的橫向接頭處需要使用塑料布覆蓋以保證接頭和結尾的整齊，在撒布的過程中對路面縱邊預留2～5 cm的邊防止后期需要連接導致搭接過厚。

4.3 TFC使用效果

超薄耐久性抗滑磨耗層TFC完成后需要對施工效果包括擺值指標和構造深度指標進行持續地監測。通過監測結果可以得出，TFC擺值明顯比AC-13大，相當于SMA-13的效果；且TFC構造深度也明顯優于SMA-13和AC-13。由此可以看出，超薄耐久性抗滑磨耗層具有良好的抗滑性能，能夠增強車輛比路面的摩擦力，從而保證車輛的抗滑性能，保證車輛的行車安全。其次，較大的構造深度能夠降低行車噪音，提高行車舒適度，還有利于雨天的排水。

5 結 語

結合具體工程實例，研究了低噪抗滑精罩面TFC的配合比設計，并對低噪抗滑精罩面TFC瀝青混合料的路用性能進行研究，不管從改善路面使用能力和提高路面使用壽命來講都具有十分重要意義。但是，TFC初期存在一定情況剝落，尤其是在急彎陡坡段容易剝落，需要進一步進行研究。