沥青表面粘结防护薄层抗滑降噪能力研究

邢 晓 利

(山西路桥第三工程有限公司，山西 忻州 034000)

0 引言

随着省内经济建设的进一步发展，对交通基础设施的服务能力和质量提出了新的要求，以高速公路沥青路面施工为例，除了应保证沥青路面的综合承载能力外，还必须提升沥青混凝土路面的抗滑、降噪能力，以提升路面通行能力和行车舒适性。随着高速公路交通量的快速增长，给路面养护施工带来巨大的挑战。高效保质的路面养护技术在保证通行能力的基础上能够最大程度延长沥青路面的服役年限，确保沥青路面始终处于最佳的使用状态。本文以省内某新建高速公路项目为研究案例，选取某标段为试验段，在原有沥青混凝土路面上层铺筑薄层，以起到防渗、加固、降噪、抗滑的作用。在沥青混凝土路面薄层设计及施工过程中，严格控制原材料质量及级配，多次试验优化薄层混合料级配及油石比，依照最新的JTG F40—2017公路沥青路面施工技术规范要求进行薄层施工。实地检测了沥青混凝土路面薄层的各实用指标，为后续省内沥青混凝土路面养护提供了参考。

1 沥青混凝土路面抗滑降噪能力分析

1.1 高速公路沥青混凝土路面噪声来源分析

高速公路噪声主要来源于车辆轮胎与路面的直接作用，车轮负责传递车辆上部荷载，考虑到车辆行驶过程中，产生一定的冲击作用，因此，车轮传递至路面的荷载为复杂的动荷载，由于沥青混凝土路面表面存在大量的细微凸起，在动荷载作用下，荷载沿凸起对路面产生纵向冲击力和水平摩擦力，在复杂应力的耦合作用下，行驶噪声主要来源于车轮自身振动过程中发出的胎噪和轮胎与路面摩擦过程中发出的噪声。此外，车轮在滚动过程中，由于车轮在上部荷载作用下产生一定变形，车轮变形挤压轮胎花纹与路面之间的空气，在高压作用下，空气被挤出，产生空气噪声，且空气噪声值同车速呈明显的正相关关系。

1.2 高速公路沥青混凝土路面抗滑能力分析

对于高速公路而言，由于交通量较大，且车辆行驶速度较快，为了提升行驶安全性，必须保证沥青混凝土路面具备较高的抗滑能力，保证各类型车辆在高速刹车状态下，刹车距离均能保持在安全距离内，因此，路面的抗滑能力直接决定了高速公路的通行安全性。一旦高速公路路面抗滑能力不能满足规范标准，将造成严重的追尾和侧翻事故。基于铺设超薄沥青混凝土薄层罩面以保护沥青路面的抗滑摆动值(BPN)，联合沥青路面构造深度指标进行路面抗滑能力分析。使用摆式摩擦仪测定的沥青混凝土路面构造深度计算公式如下：

其中,D为摊铺完成后骨料粒径，mm；V为骨料体积；TD为沥青混凝土表面构造深度值，mm。

2 沥青混凝土路面超薄防护层施工技术

2.1 超薄防护层原材料选取

为了不影响沥青混凝土路面的整体刚度和承载能力，保证沥青混凝土路面层级与设计保持一致，因此，表面超薄防护层必须控制好厚度，省内该试验标段选用的沥青混凝土超薄防护层厚度介于1.5 cm～2 cm之间，与沥青路面层整体厚度相比，厚度比率低于5%，故在后期验算阶段可以忽略超薄防护层对计算指标的影响。该超薄防护层厚度正好介于超薄磨损层与微表处层厚度之间，超薄防护层的粘结层的原材料骨料主要采用玄武岩石，其化学性能稳定，且物料硬度和刚度满足骨料使用要求，细骨料选用玄武岩碎屑，其余骨料添加剂和掺合料选用矿粉，以增加骨料的整体性和防渗性；沥青材料选用SB改性沥青材料，粘结层选用改性乳化沥青。

2.2 拌和配合比设计

根据设计级配，最佳混凝土配合比设计为：碎石(颗粒直径：0.3 mm)∶碎石(颗粒直径：3 mm～6 mm)∶碎石(颗粒直径：6 mm～11 mm)∶矿粉为25∶8∶65∶5，具体级配情况详见表1。

表1 颗粒级配情况

经现场试验测定，最佳油石比为5.3%，且超薄沥青防护层各项试验指标均满足规范要求。

2.3 高速公路沥青混凝土路面超薄防护层施工技术

在具体的超薄防护层施工前，必须先对待防护路面进行相关试验检测和处置，确保原有沥青混凝土路面满足超薄防护层施工条件和要求，可以先选定某段进行试铺，以便于确定最佳的原材料级配和配合比。在沥青超薄防护层混合料拌和过程中，应控制好各环节温度及拌和质量，且新拌防护层混合料温度应控制在175 ℃～185 ℃之间。选用满足超薄防护层摊铺标准的摊铺机进行摊铺作业，且保证摊铺机与拌和物之间相互匹配，做好施工现场管理，做到施工无缝对接，连续摊铺作业的目的。在运输和摊铺过程中，必须做好防渗和防水工作，防止雨水混入混合料中，沥青混合料从拌和到运输过程中，必须全程监控温度，不满足施工质量要求的混合料坚决杜绝使用。超薄沥青防护层摊铺应选用能够实现一次性洒布的设备，做到改性乳化沥青洒布、热沥青摊铺及熨板整平一次性完成，改性乳化沥青的摊铺温度应控制在70 ℃～80 ℃之间。超薄防护层施工成型及碾压采用静态碾压法，选用吨位介于10 t～15 t的钢轮压路机进行初压、复压及终压，保证碾压成型质量。具体的施工流程详见图1。

3 沥青混凝土路面超薄防护层相关性能

3.1 路面抗滑能力分析

在铺设超薄沥青防护薄层的路面进行抗滑指标试验检测，检测间隔以300 m为一个测定单位，测定指标为路面的抗滑摆动值及路面构造深度值，具体测试结果如表2所示。

表2 抗滑值测定结果

通过分析表2可知，沥青路面超薄防护层抗滑值均高于55，且构造深度均超过1.50 mm，可以判定覆盖超薄防护层的沥青混凝土抗滑能力满足要求。

3.2 路面降噪能力分析

覆盖沥青超薄防护层的沥青混凝土路面的降噪能力提升情况如下：选取铺筑标段路面，在测试车辆内部和路面固定位置安装拾音器，以及时采集对应位置的噪声指标，具体情况详见表3，表4。

表3 不同路面结构噪声指标统计

表4 车内不同速度下噪声检测结果

通过分析表3和表4可知，经超薄沥青防护层保护后，沥青路面的噪声整体水平明显降低，车外噪声平均降低了15%，车内噪声平均降低了19%。充分证明了沥青混凝土路面超薄防护层的降噪能力。