半柔性抗車轍公路瀝青路面施工技術(shù)

摘要 通過對車轍危害的研究，提出了半柔性抗車轍瀝青混合料施工方案。在對原材料及施工設(shè)備選擇進行分析后，從原路面銑刨、大空隙基層混合料鋪筑、灌漿方式改進及灌漿施工、抹面等方面展開半柔性瀝青路面施工過程的分析探討。研究發(fā)現(xiàn)，使用半柔性抗車轍瀝青鋪裝可有效地改善原有道路的車轍危害，減小彎沉，提高道路的整體承載力與平整度，并可通過表層刮漿技術(shù)實現(xiàn)對道路結(jié)構(gòu)的有效控制。

關(guān)鍵詞 瀝青路面；配合比設(shè)計；施工技術(shù)；灌漿技術(shù)

中圖分類號 U418.68 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）06-0117-03

0 引言

在高溫和重負荷的共同作用下，瀝青路面極易發(fā)生塑性變形，并形成車轍。通過對半剛性路面的分析，發(fā)現(xiàn)半剛性路面具有良好的抗車轍能力。在當(dāng)前階段，比較常見的半柔性路面包括了灌入式半柔性路面、水泥瀝青混凝土路面和水泥乳化瀝青混凝土路面，在這些路面中，灌石半柔性路面得到了最廣泛的應(yīng)用，根據(jù)對該路面的力學(xué)性能進行了數(shù)值分析，可以看出，這種路面擁有很強的抗剪切變形性能。

1 工程概況

在路面結(jié)構(gòu)、環(huán)境和車輛荷載等因素的作用下，交叉路口和交通場站等地區(qū)的車轍現(xiàn)象非常突出，一些路段甚至?xí)霈F(xiàn)非常嚴(yán)重的坑槽問題。盡管經(jīng)過了多次翻修，但這些問題并沒有完全根除。為了保障車輛行駛的安全性和舒適性，提高城市的通行效率，該項目擬在某城區(qū)車轍最嚴(yán)重的一個十字路口，采用半撓性抗車轍瀝青路面。由于原路面層的破損較嚴(yán)重，因此需對其進行修整。該公路半柔性抗車轍瀝青路面試驗段長900 m，寬度5～16 m不等，治理后的路面結(jié)構(gòu)從上至下依次為5～

6 cm厚半柔性SFP-13、乳化瀝青粘層油、6～7 cm厚高模量改性瀝青混合料、乳化瀝青粘層油、銑刨處理后的原路面。具體結(jié)構(gòu)見圖1。

2 原材料及施工設(shè)備

2.1 原材料基本質(zhì)量參數(shù)

對于 SFC-13號半彈性鋪裝的大孔隙度瀝青混合料，參考排水型鋪裝材料的設(shè)計要求，其孔隙度應(yīng)在27%～29%之間；采用SBS對瀝青進行改性，用量為2.9%；采用蘇博特材料公司所產(chǎn)的JGM-301型半撓性鋪裝用灌漿料，該灌漿料的水料比為0.49，在常溫下為棕黑色粉末，其起始流速為11.3 s，靜止30 min的流速為12.1 s，初凝時間為0.9 h，終凝時間為1.5 h，2 h的抗壓力為15.2 MPa，

28 h的抗壓力為46.9 MPa，28 d的干燥收縮為0.12%。這種類型的漿液具有良好的流動性、低收縮性、高強度等優(yōu)點。

將MA103高模量瀝青改性劑加入設(shè)計比例為0.3%的AC-20中。通過對SFP-13的馬歇爾動態(tài)穩(wěn)定性、

38 500次/mm和97.3%的凍融－劈裂－破碎率等的研究，獲得了良好的抗車轍能力[1]。

2.2 施工設(shè)備

在此基礎(chǔ)上，應(yīng)采用具有流動性、滲透性、離析、泌水等指標(biāo)優(yōu)良的水泥基混合料。因此，在半柔性瀝青路面的灌漿過程中，使用蘇博特材料公司生產(chǎn)的半柔性瀝青路面的特殊制漿機，不需要再配置稀漿機，設(shè)備由拖車運送到現(xiàn)場，所用的材料計量都是自動測量。可解決目前使用簡單的漿液混合機所帶來的工作效率低，路面外觀質(zhì)量不佳的問題。半柔性瀝青路面施工的具體步驟：高模量瀝青混合料攤鋪碾壓、大空隙瀝青混合料攤鋪碾壓、灌漿等，其他環(huán)節(jié)的施工使用常規(guī)性施工設(shè)備。

2.3 配合比設(shè)計

依據(jù)工作經(jīng)驗，將油石比例設(shè)定為3.0%，通過兩面各50次地擊實法來制作一個樣品，測量樣品的孔隙率及馬歇爾穩(wěn)定性，樣品試驗結(jié)果如下：

級配1：穩(wěn)定性4.05 kN，滿足3.0 kN以上的需求；流量數(shù)值33.7（0.1 min），滿足20～40（0.1 mm）的需要；孔隙率27.8%，滿足25%～31%的需要；最大理論相對密度2.763。

級配2：穩(wěn)定度4.28 kN，滿足3.0 kN以上的不少于，流值30.8（0.1 mm），符合20～40（0.1 mm）之間的維持，孔隙率29.4%，符合25%～31%之間的維持，最大理論相對密度2.762。

級配3：穩(wěn)定度4.51 kN，不少于3.0 kN，流值2.77（0.1 mm），維持在20～40（0.1 mm），孔隙率31.5%，稍高于所需范圍的上限，最大理論相對密度2.761。

根據(jù)以上級配，初步選擇了2.7%、3.0%和3.3%三種不同的油石比，通過兩面各50次的打?qū)嵎▉碇谱鳂悠罚瑴y量樣品的孔隙率和馬歇爾穩(wěn)定性，得到最優(yōu)的油石比，其試驗結(jié)果如下：當(dāng)油石比為2.7%時，樣品的穩(wěn)定性為4.41 kN，大于3.0 kN；流動值為27.2（0.1 mm），維持在20～40（0.1 mm），孔隙率為30.6%，維持在25%～31%

（0.1 mm）之間；其最高理論相對密度為2.771；在油石比為3.0%的時候，要求穩(wěn)定度4.75 kN，要求滿足不低于

3.0 kN，流值為30.5（0.1 mm），要滿足20～40（0.1 mm）；孔隙率為29.5%，要滿足25%～31%的維持；最大理論相對密度為2.760；當(dāng)油石比為3.3%時，穩(wěn)定度4.81 kN，滿足3.0 kN以上的要求，流值32.7（0.1 mm），滿足維持在20～40（0.1 mm）范圍內(nèi)，空隙率28.8%，滿足維持在25%～31%之間的要求，最大理論相對密度為2.752[2]。

研究表明，在該油石比例范圍內(nèi)，瀝青混合料的各項技術(shù)性能均滿足設(shè)計要求。但是，當(dāng)油、石兩相比例為2.7%時，其混合料中的孔隙度已達到了最大容許值，從而會對施工過程產(chǎn)生影響，而3.3%的油、石兩相比例則略有不足，從而得出了以3.0%為最優(yōu)的油石比。

3 試驗段施工

3.1 原路面銑刨

在鋪筑半柔性路面之前，一定要對不滿足設(shè)計厚度要求的原路面展開銑刨，并對銑刨深度進行控制，橫向接縫應(yīng)該采用垂直平接縫[3]。銑刨之后進行全面的清掃，保證清理后的原路面沒有剝落和松散顆粒。在原有的道路上，如果存在比較嚴(yán)重的損壞，需要采取處治措施。另外，為了提高層間的結(jié)合能力，原有的道路進行均勻的噴淋，半剛性基層與面層之間的噴淋面積分別為0.7～1.2 和0.4～0.7，對此瀝青與路緣石和其余路面的接合部噴淋面積增加到1.5。

3.2 大空隙基層混合料鋪筑

大空隙基層混合料施工具體包含了基層瀝青制備運輸、攤鋪及碾壓等步驟。在這些步驟中，混合料制備、運輸及攤鋪都要遵循OGFC排水性瀝青路面的施工要求。通過對乳化瀝青的破乳處理，實現(xiàn)了大孔隙的鋪砌。在攤鋪時，將混合料的松散系數(shù)控制在1.10～1.15之間，用12 t鋼輪壓路機，在新、老路面的接合部及路面與路緣的接觸面上，連續(xù)三次振蕩碾壓；在新鋪設(shè)的路面上，用12 t鋼輪壓路機在搭接和分界線之外靜壓7～9次，車輪與車輪之間的疊置比例為1/3～2倍；在攪拌過程中，當(dāng)混合料的溫度降到80 ℃時，進行平整。以1.5～2.5 km/h的速率進行兩次初始壓力測試，以2.5～3.5 km/h的速率進行3～4次壓力測試，然后以4.0～6.0 km/h時的速率進行2～3次壓力測試。大孔隙的基層拌和料的密實度必須大于97%，平整度的最高值和平均值不能超過10 mm。在平整、密實不合格的地區(qū)，應(yīng)重新用滾筒進行靜壓，直到合格為止。對于大孔隙率的基層，在進行大孔隙率的基礎(chǔ)上，依據(jù)使用的瀝青的性質(zhì)來確定其溫度。該半柔性瀝青路面施工溫度控制要求見表1。

3.3 灌漿方式的改進

灌漿技術(shù)直接影響到灌漿施工的效率和質(zhì)量，該文對這兩種方法進行了對比。在泵壓灌漿模式中，制漿設(shè)備不需要經(jīng)過瀝青混凝土路面，也不會出現(xiàn)輪胎壓坑等損壞，在短時間內(nèi)，為了將凝土路面的溫度快速降到50 ℃以內(nèi)，可采取泵壓灌漿模式，不僅具有較高的施工效率，而且還可以大幅度地減少大間隙的瀝青混凝土攤鋪、碾壓后的灌漿等待時間，縮短整個工期。對不同寬度的半撓性鋪裝采用泵壓灌漿，可以在多條車道上同步進行。

3.4 灌漿施工

將漿液材料的功效特性及工程施工的便利性結(jié)合起來，通常情況下，漿體的制備是在現(xiàn)場進行的，漿液材料和水可以通過專門的制漿設(shè)備進行制備，同時還可以在現(xiàn)場進行輔助材料吊車、運輸車及水車等，這樣能確保施工的連續(xù)性和高效性。水泥膠漿是一種特殊的瀝青砂漿，滲透性好，早期強度提高快，沒有收縮，顏色均勻，效果好。水泥膠漿材料性能如表2所示，在進行注漿之前，在大孔洞的混合料還沒有完全冷卻的時候，用封邊材料對混合料的外圍進行覆蓋，防止混合料在溢出后對周邊的路面和路緣石造成污染，為后續(xù)的注漿抹面施工創(chuàng)造有利的條件。配制好的水泥漿及時用水泵進行灌裝，以避免長期擱置而對水泥漿的工程性質(zhì)產(chǎn)生不利的影響。在大孔隙率的瀝青混凝土中，應(yīng)選擇在低于40 ℃的條件下進行灌漿；施工開始后，將混凝土漿液抽吸到要施工的大孔洞瀝青路面上，使得混凝土漿液在重力的影響下呈自流狀態(tài)滲透[4]。

在灌漿過程中，需要對大孔洞混凝土的灌漿飽和度進行實時監(jiān)控，并用漿體孔洞充填率來反映灌漿飽和度。具體地說，首先對灌漿材料用量、灌注施工面積、攤鋪厚度等基本參數(shù)進行確定，然后計算漿體實際用量和瀝青混合料體積，再以水泥膠漿漿體體積、瀝青混合料體積、大空隙混合料連通孔隙率等為依據(jù)，來確定漿體空隙填充率。試驗表明，瀝青混凝土的孔隙度為87.2%～92.7%，滿足設(shè)計指標(biāo)不低于85%。

3.5 抹面施工

在半柔性瀝青路面的施工過程中，還應(yīng)當(dāng)對抹面工具的選擇以及對其進行質(zhì)量控制，以獲得更好的路面構(gòu)造深度以及更好的路面外形效果。鑒于半柔性瀝青路面的施工范圍很小，不能采用機械化的表面抹面施工設(shè)備，因此在試驗階段，主要對橡膠鋼耙、毛刷耙、軟皮木耙、普通木耙等人工抹面工具的刮漿效果進行對比。研究結(jié)果表明，采用毛刷耙式刮漿法進行涂布時，其涂布效果最佳，半柔性瀝青路面顏色均勻，紋理清晰，沒有浮漿，結(jié)構(gòu)厚度最大，抗滑性能最好。因此，在這一試驗段中，主要使用了毛刷進行手工刮漿和抹面。為了提高工作效率，便于品質(zhì)管理，將毛刷改裝為一臺具有可調(diào)節(jié)振動頻率的手持半自動刮漿機，使其能夠很容易地向前移動，并在其工作半徑范圍內(nèi)，使半柔性路面基本上不會出現(xiàn)浮漿現(xiàn)象，可以將90%以上的施工深度控制在0.7～1.0 mm之間。

4 效果評價

4.1 承載力評價

采用貝克曼梁法，對這種半柔性瀝青路面在施工前后的彎沉性能進行試驗，并以試驗的結(jié)果為依據(jù)，對路面的承載能力進行評估，瀝青路面鋪筑前后彎沉對比如圖2所示，從下圖可以看出，在鋪筑之前，半柔性瀝青路面的彎沉范圍為0.24～0.46 mm，鋪筑之后，路面的彎沉范圍為0.08～0.23 mm，鋪筑之后，路面的彎沉范圍為68%；鋪裝技術(shù)提高了瀝青混凝土路面的承載能力，提高了瀝青混凝土的抗車轍能力。

4.2 抗滑性能評價

工程完成后，對半撓性瀝青路面進行了結(jié)構(gòu)厚度檢測，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)厚度在0.8～1.0 mm范圍內(nèi)（如圖3），完全符合《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》的要求。同時也表明，在這種半撓性瀝青鋪裝的施工過程中，對表層刮漿等的控制較好，結(jié)構(gòu)深度的取值比較合理，抗滑性能較好。

5 結(jié)語

在道路的升級改造中，半柔性抗車轍瀝青路面的成功運用，大大提高了原有路面的承載能力，抗車轍和抗滑性能，增加了路面的觀賞性。與AC-13+0.3%的抗車轍劑鋪裝及SMA-13的鋪裝相比，半柔性鋪裝的車轍變形較小，且具有較好的穩(wěn)定性。

參考文獻

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[3]凌森林， 王永鑫， 金輝球， 等. 灌注式半柔性路面研究進展（2）——半柔性混合料路用性能評價方法[J]. 石油瀝青2021（6）： 1-11.

[4]張宗橋， 鄭棕元. 半柔性抗車轍路面施工技術(shù)探討[J]. 技術(shù)與市場， 2021（10）： 109-110.