渗固磨耗层技术在高速公路养护中的应用

2021-08-12石家庄市交建高速公路建设管理有限公司孟凡刚

交通建设与管理 2021年3期

文／石家庄市交建高速公路建设管理有限公司孟凡刚

0 引言

当前随着我国公路建设网不断发展完善，我国公路尤其是东部发达地区高速公路已经全面进入养护时代，同时也面临着很严重的养护难题，而在众多高速公路养护技术中，包括雾封层技术、碎石封层技术等，磨耗层技术是一项简便且常用的手段[1]。目前，据调查统计发现，我国高速公路在建设时期施工因素作用，长期车辆荷载作用和外界自然环境作用综合影响下，高速公路路面使用寿命远远没有达到15年的设计年限。为解决当前高速公路路面出现的主要问题，本文基于现有的路面养护维修技术，提出了一种新型路面养护方式—渗固磨耗层技术，此项技术结合了雾封层和微表处两种养护技术，并以一种新材料和新技术方式给高速公路养护工程带来了巨大动力，也对未来的公路养护方向奠定基础。

1 还原封层性能

本文通过研究沥青老化性能来分析高速公路沥青路面养护中的还原封层作用，基于对沥青成分与沥青老化机理的分析，通过对比沥青老化前后的三大指标和黏度指标来研究渗固剂对沥青老化性能的影响。

1.1 沥青成分

目前主要将沥青成分理论分为胶体理论、溶液理论和橡胶理论三种，其中胶体理论有溶胶型和凝胶型两种，溶液理论认为沥青由沥青质溶质、油分、树脂组成，而橡胶理论主要是网状聚合物或其他油相组成的橡胶溶液[2]。

1.2 沥青老化机理

本文基于某实际工程，对沥青分别在试验室、实际路面下进行老化，并对老化后的三大指标及四组分进行试验，来研究沥青老化机理。

根据试验结果分析可知：

（1）对比试验室沥青老化前后差别，老化后的沥青软化点升高，针入度和延度指标下降；对比室外沥青不同时间段老化性能，发现在经过多年车辆荷载作用、外部环境作用影响下，沥青的软化点、针入度和延度也呈现相同趋势。

（2）通过沥青组分试验来分析老化前后微观成分变化，结果发现老化后的沥青组分中，沥青质和胶质含量增加，饱和分和芳香分含量减小，其中沥青质和胶质等组分影响着沥青软化点指标，而饱和分和芳香分决定沥青针入度指标，主要原因在于老化后的沥青内部芳香分逐渐缩合呈胶质，胶质进一步向沥青质转变，宏观表现为沥青稠度降低，高温性能提升。

1.3 渗固剂

渗固剂对沥青再生磨耗层影响也很大，本文对再生乳液质量和技术指标进行试验，试验结果见表1。

表1 再生乳液质量及技术指标试验结果

2 工程实践

2.1 工程概况

某高速公路试验路标段为K120+000～K125+000，属于省内重要交通枢纽。现对该试验段路面进行改造，采用渗固磨耗层技术以进一步提高路表抗滑性能。主要采用的施工工艺流程为：封闭小幅交通→鼓风机清洁路面→路面病害处理→喷洒高性能渗固剂→摊铺1cm磨耗层→人工接缝和收边→初期半小时养护→开放交通。

2.2 原材料

（1）乳化沥青

本文采用70#石油沥青作为基质沥青，通过添加乳化剂进行改性，改性工艺需满足《微表处和稀浆封层技术指南》，其中软化点至少大于53℃，5℃延度至少大于200mm。

（2）粗细集料

本文选用强度高、耐磨性好的玄武岩作为粗细集料，根据规范要求分别对粗细集料技术指标进行试验。

（3）改性剂和添加剂

本文选用阳离子丁苯胶乳1468型改性剂，其中阳离子丁苯胶乳可以明显改善沥青高低温性能，此外还可以提高沥青与集料之间的黏附性能，包括水平和竖直方向的粘结力，可以有效防止遇水时沥青与集料产生剥落。

考虑到水泥较强的吸水性，且凝结后具备一定强度，因此，本文选用水泥和沥青材料作为粘结料，不仅可以极大的提高路面强度和耐久性，同时还可以增加乳化沥青的破乳速度和施工和易性。

（4）混合料级配设计

本文混合料级配设计按照规范标准，具体见表2所示。

表2 混合料级配设计

2.3 施工技术

（1）封闭交通

联系当地交通部门，并结合每日高峰小时交通量，确定合理的交通管制方案。

（2）清洁路面

采用路面洒水车对施工路段路面进行清理，若路表面存在泥土，可以使用洒水车和扫帚将泥水混合物清理至路旁排水沟。清扫完路面后晾干若干小时方可施工，同时要求路面施工时的温度至少应保持在10℃以上[3]。

（3）喷洒渗固剂

对路面病害进行预处理后，根据事先确定的渗固剂撒布量利用洒布车进行渗固剂的喷洒工作，但需要进行试喷，以确定洒布车的喷洒速度和喷洒量，同时考虑到天气对乳化沥青破乳速度的影响，因此，选择在晴天对路面进行渗固剂喷洒工艺。由于渗固剂喷洒完后还需要一定养护时间，为减小对交通通行能力的影响，应适当避免一次性喷洒完，可以分不同路段进行施工。

（4）摊铺微表处

待喷洒完渗固剂20～30min后进行微表处摊铺施工，施工设备可以选择国内生产或国外进口的摊铺机械，本文选用美国生产的M210型车轮摊铺机。根据路面车道宽度和路面拱度设置摊铺参数，将按配合比拌和好的混合料倒入料斗内，并保持摊铺车按1.3km/h的速度匀速前进。摊铺作业时，需要现场技术人员站在摊铺槽两端，使用铁锹进行收边。

（5）养护

混合料刚摊铺结束后应养护一段时间，路面温度控制在15℃左右。一般在磨耗层施工结束后2h即可开放交通，使不同荷载的车辆进行碾压，进一步压实集料以起到防水作用。