城市道路改造工程中的高韧超薄沥青磨耗层施工控制.pdf

总661期2023年第31期（11月 上）0 引言沥青路面低温抗裂性、耐疲劳性以及高温稳定性都相对良好，因而在我国城市主干道路建设中得到广泛应用1，但由于建成后道路使用年限的不断增长，越来越多的城市沥青道路由于受气候、车辆行驶等因素影响而产生损坏。为有效修复沥青路面，保障交通出行，超薄磨耗层技术逐渐得到广泛应用。道路工程的磨耗层寿命通常在10年以内，因而需要在其运行过程中定期更新磨耗层。当前道路工程常用的沥青磨耗层2-3主要为：能够有效应用到各种不同等级道路面层的热拌沥青混合料面层；通常应用于支路表面层、支路以及下道路面层的冷拌沥青混合料面层；拌和温度处于120130 的温拌沥青混合料面层。结合工程实践可知，当前超薄磨耗层的维修技术正不断得到发展，其在路面降噪、安全、行驶质量以及抗滑性能等方面都起到了性能提升作用。但传统的沥青磨耗层技术应用时具有较高能耗，使用起来具有一定局限性，且施工完成后道路抗滑性和耐久性都相对较差。为解决这些问题，各种新型沥青路面材料、结构和施工工艺不断涌现4。20世纪70年代后期，高韧超薄磨耗层技术最早应用于法国的旧路面养护、新铺路面的表面处理工程当中。而我国道路工程应用该技术的时间相对较晚，直到20世纪90年代，才在北京、广州等城市中开始在工程试验段应用该技术。但实际应用的过程中常常由于级配偏差和技术缺乏等问题，导致成型的沥青磨耗层稳定性不足。本文由此出发，分析了高韧超薄磨耗层技术在城市道路工程中的实践应用，并结合工程案例进行探究，以期为相关从业人员提供参考。1 工程概况本文以某城市道路改造工程为案例，所选的区段道路为城市主要道路，全长7.5 km。该道路建成初期运行效果良好，但随着使用年限的增长，城市交通负载不断加重，沥青路面逐渐出现了裂缝问题和坑洼病害，对交通产生一定负面影响。为提高公路服务质量并满足人们对于交通出行舒适程度的需求，需要对道路工程采取整治处理，在解决既有道路病害的同时，一定程度上实现运行品质的改善。经综合考虑，本工程拟对现状道路采取高韧超薄磨耗层养护技术。2 材料要求高性能超薄磨耗层技术属于薄层养护技术，能够有效集成普通磨耗层技术和高黏结沥青之间的优势，实现优势互补，但该技术应用时对于集料和沥青的要求相对较高。2.1 高性能改性沥青本文选择材料为高性能改性沥青，由适当比例的基质沥青通过特殊工艺与维他橡胶粉外掺剂组合而成，其中的维他橡胶粉外掺剂使用与传统湿法、干法制取橡胶沥青相同的制备工艺，使用维他连接剂对其进行改性后，生产过程中产生的有毒气体和浓烟都得到了显著抑制，具有良好的施工和易性。基质沥青为壳牌70#道路A级石油沥青。2.2 粗集料超薄磨耗层在道路工程中作为路面表面层使用，因而需要采取措施保证其承载能力和抗滑性能。超薄磨耗层技术对粗集料的性能参数具有相对严格的要求，粗集料的质量会直接影响到沥青混合料最终的路用性收稿日期：2023-03-13作者简介：李猛（1989），男，江苏邳州人，工程师，从事公路工程施工工作。城市道路改造工程中的高韧超薄沥青磨耗层施工控制李猛（邳州市交通工程有限公司，江苏 徐州 221300）摘要：高韧性超薄沥青磨耗层在路面行车噪声、安全性能、抗滑性能以及舒适性等方面具有显著的改善作用，但在实践中经常由于级配设计与技术偏差等影响而达不到理想的实施效果。基于此，结合某城市道路改造工程中的具体应用情况，分析了高韧性超薄沥青磨耗层对于高性能改性沥青、粗细集料及填料等原材的要求，阐述了城市道路改造施工中的工艺控制要点，并通过室内试验与现场检测，验证了高韧超薄沥青磨耗层施工控制技术的有效性。关键词：道路改造；高韧超薄沥青磨耗层；摊铺工艺；温度控制中图分类号：U418.6文献标识码：B58交通世界TRANSPOWORLD能。而要判断粗集料的性能，最关键的指标之一就是磨耗损失，这一指标会影响路面的抗车辙能力、耐磨性和耐久性。通常而言，若粗集料的磨耗损失较大，则意味着集料耐磨性、耐久性更差，因而应当尽量确保集料磨耗损失数值控制在相对较低的范围内。对材料进行试验分析或者开展现场施工的过程中，需要确保集料能够充分符合相应规范要求和工程需求。除此之外，集料的颗粒表面纹理以及形状也会对混合料稳定性产生一定影响，通常应确保颗粒组成中，针片状占比在10%以下。案例中开展材料试验时选择级配最大粒径为9.5 mm的优质玄武岩，经过试验测试，能够充分满足超薄磨耗层的各项需求。2.3 细集料高性能超薄磨耗层技术应用时，选择细集料应当确保其干燥无风化，材料洁净且无杂质，同时，颗粒级配符合工程需求。工程实践中使用的天然砂、石屑以及人工砂等对于沥青混合料的应用性能影响存在一定程度的差异。其中，人工砂的生产来源主要是制砂机，具有较高的成本；天然砂的粗糙性能较差，难以满足工程实践需求。而相较于前两种材料而言，石屑则是形成于采石场破碎石料过程中的棱角撞击、石块剥落，来源较为广泛，且能够表现出良好的粗糙性和棱角性，能够和沥青之间进行有效黏附，满足工程各项需求，也是当前城市道路工程开展沥青路面摊铺工艺时常用的细集料之一。案例中选用当地加工厂生产的优质玄武岩石屑作为细集料，该材料经过试验验证，其各项性能指标均能够满足高性能超薄层施工对于细集料的要求。2.4 填料混合料拌和过程中，沥青吸附在填料表面后，得以形成对集料拥有强黏附作用的薄膜。矿粉是重要的一种填料，其对黏附性能产生直接影响，最终对混合料强度产生影响。结合施工规范要求，若采用的石灰石矿粉亲水系数小于1，则其中粒径大于0.075 mm的比例需控制在15%以内，以此方能确保黏附性满足工程需求。案例中选择当地工厂所产出的通过磨细石灰岩而制得的石灰岩矿粉。3 工程应用中的施工控制3.1 现状道路处理为取得更好的养护效果，施工道路磨耗层前，应对路面进行预处理，以便后续工序开展。1）病害整治。沥青道路若存在各种类型的病害，将不同程度地造成路面结构强度受损，难以满足高韧超薄磨耗层技术应用要求。经考察，案例中原有路面存在一定的沉陷、坑槽和网裂等病害问题，因而需要提前采取措施进行处理。裂缝。如果裂缝宽度在0.5 mm以下，可以不采取措施处理，铺设高韧超薄沥青磨耗层时，乳化沥青渗透破乳后会自动密封这些裂缝。而如果宽度达到0.53 mm，就需要采用高黏弹沥青来进行灌缝处理。当裂缝宽度在3 mm以上且裂缝边缘出现碎裂时，就需要应用合适的材料按挖补法先行修复。下陷、车辙与网裂。案例工程采用了热料热补的措施处理网裂和坑槽病害问题，处理时对于不规则形状的坑槽，统一以直角矩形进行切割，保证边界顺直。对修补轮廓线范围内的底面与侧面进行打磨、清理，待干燥后涂抹黏层，并使得修补完成后新填补的区域相较于旧的沥青路面高度略高，最后对接封位置进行封缝。2）提升窨井盖。由于路面存在一些煤气管道盖和窨井盖等盖子，因而在加罩处理时还需要首先整体提升井盖，确保道路铺装能够一次性完成。施工开始之前，首先预先提高相应盖子标高约2 cm，抬高效果如图1所示。在此基础上，使用薄膜或者油料涂抹盖子表面，完成同步摊铺后清理盖子上残留的沥青混合料即可。图1 井盖抬升现场3）精铣刨处理。施工开始之前，还需要在路缘石11.5 m位置铣刨出倒三角的台阶，这一过程应确保台阶不会影响人行路口下水口的标高。3.2 沥青混合料工艺要求工序过程质量的有效控制有助于保证最终效果，高韧超薄磨耗层需要采用的胶结材料为高性能改性沥青，需要严格控制拌和工艺，相应技术要求如表 1所示。表1 高韧超薄磨耗层的工艺要求单位：施工工艺环节沥青加热集料混合料出厂运到现场摊铺碾压温度要求18552051519020170150，140时废弃10059总661期2023年第31期（11月 上）3.3 沥青混合料的同步摊铺技术应用同步摊铺技术时，喷洒黏层油和超薄沥青层摊铺同步开展。完成施工后，路面颜色漆黑且摊铺均匀，视觉效果良好，工程实践效果如图2所示。图2 沥青混合料的同步摊铺完工现场3.4 高韧超薄沥青混合料的压实1）摊铺机熨平板的应用能够使沥青密实度达到正常路面密实度约90%，而后使用双钢轮压路机进行反复碾压并收光平整后，即可达到规范要求的压实效果。2）为保证压路机碾压效果，施工期间应当控制其行驶速度相对稳定，同时不间断地检测混合料的碾压情况，控制相关工艺参数在合理的区间范围。3.5 开放交通施工现场的碾压工艺完成后至少 30 min才能开放交通，开放交通时应确保路面温度在50 以下5；而常规沥青施工时，通常需要静置路面3 h以上才能开放交通，相较之下前者的交通影响更小。4 高韧超薄沥青混合料应用效果评估综合应用室内试验和现场试验，检验超薄沥青路面的质量效果和路面性能6。高韧沥青混合料的检测指标与最终效果见表2。表2 高韧沥青混合料的检测指标与最终效果检测指标孔隙率（%）浸水马歇尔残留稳定度（%）冻融劈裂试验残留强度比（%）车辙动稳定度（60，0.7 MPa）/次肯塔堡飞散损失（%）四点弯曲疲劳（15，1 000）/万次规范要求3685855 0006.030检测数据4.194919 8021.7105判断结果合格合格合格合格合格合格结合表2数据可知：工程案例中，高韧超薄磨耗层的沥青混合料各项指标均满足工程需求和相应规范规定，能够有效应用到城市道路改造工程中。其中，浸水马歇尔残留稳定度远高于相应规范要求，冻融劈裂残留强度也显著较高，表明材料具有良好的水稳定性。车辙稳定度和肯塔堡飞散损失的检测结果分别表明材料具有良好的高温抗车辙能力和抗剥落性能，即混合料中沥青和石料之间的黏结效果良好。最后，四点弯曲抗疲劳试验显示，该材料能够在重复荷载下始终保持良好性能，具有较高的抗疲劳性能。改造道路的应用效果测试及评价见表3。表3 改造道路的应用效果测试及评价指标平整度/mm构造深度/mm摩擦系数/BPN车内行车噪音/dB车外行车噪音/dB渗水系数/（mL/min）拉拔强度/MPa罩面前均值5.10.5948.742.080.1罩面后左幅1.31.16938.074.0210.81罩面后右幅1.21.37138.374.2330.89左右幅均值1.251.27038.1574.1270.85规范区间50.8551200.4结合表3数据可得：该高韧超薄磨耗层具有良好的工程应用效果，应用该材料罩面后，行车噪声得到显著降低，车内行车噪声和车外行车噪声分别降低约4 dB和5 dB，同时罩面后，路面构造性能得到明显优化，摩擦系数也得到显著提升，罩面前为 0.59 mm 和 48.7BPN，罩面后达到了1.25 mm和70 BPN。同时，磨耗层具有良好的密实性和压实度，其渗水系数小于标准值30 mL/min，为27 mL/min，层间拉拔强度检测结果高于标准值0.4 MPa，为0.85 MPa，具有良好的层间黏结性。5 结束语综上所述，本文结合工程案例，分析了厚度0.82 cm的热拌高韧超薄磨耗层技术的应用工艺，并阐述了相应的技术控制要点。高韧超薄磨耗层技术的应用，能够有效保证道路工程的行车安全性、力学性能等，大幅提升道路综合品质并改善行车环境，符合当前的高性能材料发展趋势，可为相应工程实践提供参考。参考文献：1 郭晶，张军，靳明，等.精表处技术在公路沥青路面预防性养护中的应用研究J.公路工程，2019，44（4）：217-220，284.2 李晓明.超薄磨耗层施工技术在高速公路养护中的应用J.交通世界，2021（23）：64-65.3 陈富达.高韧超薄沥青磨耗层的力学性能和功能属性研究D.广州：华南理工大学，2020.4 虞将苗，陈富达，彭馨彦，等.高韧超薄沥青磨耗层在港珠澳大桥珠海人工岛通道上的应用J.清华大学学报（自然科学版），2020，60（1）：48-56.5 曹卫东，沈建荣.超薄沥青混凝土面层技术研究及应用简介J.石油沥青，2005，19（4）：56-59.6 毛成，许金华，张晓华，等.薄磨耗层SMA-10在南武高速公路上的应用J.西南公路，2011（1）：46-55.60