薄層罩面技術在公路養護中的應用研究

趙弟俠

（山西晉北高速公路養護有限公司,山西 太原 030006）

0 引言

山西大部分地區的高速道路養護8—11月份進行，氣候極大影響了工程進度和施工質量。針對山西高速公路地區環境和道路特征，采用薄層罩面技術解決低溫施工、快速開放交通的問題。該文在已有研究與已建項目的基礎上，選擇京大高速大同段水泥路面“白改黑”項目為該文應用分析。京大高速水泥路面“白改黑”薄層罩面項目的成功實施，也為北方低溫地區的水泥路面“白改黑”改造應用起到良好推動作用[1]。

該項目研究優化常溫瀝青改性技術，以1.5～2.0 cm為典型厚度的常溫薄層罩面應用于京大高速公路的水泥路面“白改黑”預防性養護工程。

1 常溫瀝青改性技術實施方案及技術路線

結合高速公路養護典型技術方案，山西晉北高速公路養護有限公司（以下簡稱“晉北”）聯合中公高科養護科技股份有限公司（以下簡稱：“中公高科”）對京大高速大同段“水泥路面”白改黑項目制定了實施方案及技術路線，根據涉及的施工工藝，擬定常溫瀝青改性技術優化研究路線圖，如圖1所示。

圖1 常溫瀝青改性技術優化研究路線圖

2 常溫瀝青改性劑配方優化

2.1 根據項目對常溫改性劑配方優化

2.1.1 黏結性能的優化

基于山西京大高速大同段水泥路面“白改黑”項目施工工藝的特殊性，考慮熱拌瀝青混合料與水泥路面黏結問題，中公高科對自研常溫改性劑進行了配方優化，其目的是增強熱拌和瀝青與水泥路面的黏結性能，晉北委托中公高科對改善常溫改性劑綜合性能的稀釋劑、增強劑和固化劑核心材料進行摻配比例優化。根據京大高速工程項目，優化了常溫改性瀝青的技術指標（見表1）。

表1 常溫改性瀝青技術要求

2.1.2 安全性能的優化

結合項目實際情況，在常溫改性劑原有指標基礎上進行優化，更嚴格控制VOC有害氣體含量。出于安全方面考慮，常溫改性劑必須具備較高的閃點，配方優化結果如表2所示。

表2 常溫改性劑質量技術要求及檢測結果

從檢測結果可以看出，新配方生產出的常溫改性劑不僅有害氣體含量為0，減少了環境污染，且閃點也提高到190 ℃，提高了產品運輸、存儲和使用的安全性。

2.2 常溫瀝青改性技術級配范圍選取

針對京大高速大同段水泥混凝土路面技術狀況檢測結果分析，綜合考慮環境及水泥路面現狀問題，提出高黏性能優良的13C型級配（如表3所示）。

表3 優化后的常溫超薄罩面混合料礦料級配范圍

3 常溫改性瀝青施工應用

3.1 項目概況

京大高速公路于1998年8月15日開工，公路服役超過20多年，是國內第一條高荷載水泥混凝土高速公路。雙向六車道，路基寬度為28.5 m，水泥混凝土路面厚度為30 cm和26 cm，設計時速120 km。

3.2 病害調查與分析

京大線大同段因使用年限較長，已出現不同程度的翹曲、沉降，導致抗滑性能、平整度指標下降等問題，如圖2所示。

圖2 維修前水泥混凝土路面病害情況

3.3 生產配合比級配設計

生產配合比驗證結果如表4所示，京大高速常溫超薄罩面生產級配曲線圖如圖3所示。

圖3 京大高速常溫超薄罩面生產級配曲線

表4 生產配合比驗證結果

3.4 生產配合比混合料驗證

通過生產配合比驗證油石比為4.7%，混合料性能試驗結果見表5。

表5 瀝青混合料性能試驗結果

結論：通過生產配合比驗證與檢測，各項指標均能滿足技術規范要求，可用于指導工程施工。

3.5 施工工藝

根據常溫超薄罩面的技術特點，其施工工序主要包括：前期準備、封閉交通、精銑刨、界面清掃、黏層灑布、罩面施工、碾壓養生、開放交通[2]。

3.5.1 方案設計

首先進行精銑刨處理，銑刨深度在1～1.2 cm，銑刨速度控制在8 m/min，然后使用冷補料+灌縫膠處治寬度和深度在2 cm以上的板接縫，灌封膠+3～5 mm碎石處治較小的板接縫，最后噴灑黏層油，攤鋪碾壓常溫超薄瀝青混合料[3]。京大線下行線路面結構示意圖如圖4所示。

圖4 京大線下行線路面結構示意圖

3.5.2 銑刨和清掃與病害處治

（1）對水泥路面中間行車道精銑刨處理，銑刨寬度為2 m，銑刨深度控制在1～1.2 cm，清掃路面松散的顆粒和塵土[4]（如圖5所示）。

圖5 對水泥路面精銑刨

（2）使用冷補料+聚氨酯灌縫膠處治寬度和深度在2 cm以上的板接縫，聚氨酯灌封膠+3～5 mm碎石處治較小的板接縫（如圖6所示）。

圖6 板縫使用冷補料補縫

3.5.3 黏層油撒布和拌和溫度控制

黏結層乳化瀝青采用聚合物改性乳化瀝青，撒布量為0.5 kg/m2（純瀝青）。

瀝青混合料外觀裹覆較為均勻、無花白料、無結塊和離析現象。拌和溫度見表6。

表6 混合料拌和溫度控制參數

3.5.4 攤鋪與碾壓

設定攤鋪機行走速度保持在4 m/min，保證混合料均勻、連續不間斷地攤鋪。攤鋪溫度：≥130 ℃，預估松鋪系數：1.3～1.4。

碾壓應按照初壓、復壓、終壓三個階段進行。初壓采用1臺雙鋼輪壓路機，關閉振動功能碾壓1～2遍，復壓采用1～2臺膠輪壓路機碾壓6遍，終壓采用1臺雙鋼輪壓路機碾壓1遍，直至無明顯輪跡為止[5]。

靜載壓路機碾壓過程中，控制壓路機的輪跡重疊1/3～1/4碾壓寬度。為不黏輪，噴涂清水或含有隔離劑的水溶液，噴灑呈霧狀（如圖7所示）。

圖7 混合料的碾壓成型

3.5.5 開放交通后的現場檢測

為了充分檢驗常溫超薄罩面施工后的效果，施工后對路段進行檢測，由檢測結果可知，常溫超薄罩面施工后，路面各項指標均能滿足規范要求，各項指標見表7。

表7 摩擦系數、構造深度、滲水系數檢測結果

3.5.6 應用效果

該技術應用有效解決了現有常溫瀝青混合料在水泥路面應用中存在的問題，解決了常溫薄層罩面與水泥路面的黏結問題，完善了常溫薄層罩面技術的綜合路用性能，完成對常溫瀝青改性技術的本地化應用與轉化，通過項目的實施分析，具有以下應用效果：

（1）進一步降低瀝青混合料的施工溫度。

（2）進一步提高改性劑的安全與環保性能。

（3）進一步提高混合料的路用性能。

4 結語

常溫薄層罩面技術是一種具有良好特性的新型道路工程技術。常溫改性瀝青與熱拌瀝青的對比具有明顯優勢[6]。

第一，常溫改性瀝青在制備和攤鋪過程中的節能和環保性能滿足了國內公路建設綠色低碳的戰略要求。

第二，其低溫攤鋪特點，滿足了北方地區冬季施工中瀝青鋪裝的需求，填補了我國冬季道路低溫攤鋪技術的空白。

第三，通過配方優化，施工工藝改良，薄層罩面技術在水泥路面上鋪裝效果好，壽命周期得以延長。

第四，即鋪即通可大大減輕交通擁堵，在公路維護工程中有著顯著的優越性和推廣前景。