高速公路路面半柔性抗车辙技术的应用

2022-02-25熊磊

运输经理世界 2022年31期

熊磊

（江西省交通工程集团有限公司，江西南昌 330000）

0 引言

半柔性抗车辙路面使用混合料铺筑形成，其组分比较复杂，主要包含高连通孔隙沥青混合料、水泥胶粉、少量空隙等。根据目前的技术需要，半柔性抗车辙路面中使用混合料制作时，应用水泥砂浆灌入大空隙率母体沥青混合料内，进而可以制作出符合要求的路面材料。较之普通沥青材料来说，半柔性抗车辙路面的优势较为明显，比如高温稳定性好、低温抗裂性好、耐久性高，而在车辙问题日益严重的现代社会，半柔性抗车辙路面使用范围不断地加大。半柔性抗车辙路面应用复合型材料制作，包含沥青、水泥等材料，其性能介于水泥与沥青路面之间，所以集合两种材料的优势，对于路面性能的提高有积极作用[1]。

1 沥青路面车辙形成影响因素

1.1 温度因素

车辙病害问题的发生与温度存在直接关系，经过现场调查分析发现，某公路车辙病害问题在温度较高的夏季发生，特别是7月、8月车辙病害更加严重，发展迅速、影响范围大。因为在高温环境下，地表温度不断向下渗透，深度在4～10cm，这时温度会传输到路面中面层上，而沥青路面散热效率较低，不能及时将热量散失出去，致使混合料内部温度升高而造成抗剪强度降低，在车辆荷载影响下而引发车辙的病害问题。

1.2 沥青路面的运营管理

如果沥青路面在运行中受到较大的荷载作用，超出设计荷载的要求，会造成车辙病害问题发生率升高。在交通运行中，超载、重载问题比较严重，难以从根本上消除，致使运营负担加重，长期发展之下导致车辙病害更加严重。这是因为车轮在水平、竖向荷载持续作用下，沥青面层内部形成较大的剪应力，如果剪应力超出承载能力，形成无法控制的变形，则导致变形问题累积演变，最终导致车辙的问题。

1.3 原材料因素

对高速公路进行取样分析，该项目中沥青路面施工采用的是石灰岩矿料形式，这种矿料的强度比较差，耐磨性不足，压碎值较大，压碎后极易出现较多的针片状材料，如果投入沥青路面中应用，则会造成混合料性能下降，对路面性能和质量产生很大的影响，最终导致车辙病害的发生。该工程施工中采用普通石油沥青材料，软化点在48℃左右，而夏季地表温度通常会达到60℃左右，导致路面发生严重的软化问题，沥青路面抗剪应力降低，最终导致车辙问题的发生，极大地威胁道路交通运行的安全性和稳定性[2]。

2 半柔性路面抗车辙性能试验分析

按照目前我国关于沥青路面试验的操作规范展开车辙试验，确定半柔性路面抗车辙的性能。根据国家标准选择应用HDCZ-09A 型车辙试验系统，轮压为0.7MPa，温度设定60℃，以试件为300mm×300mm×50mm 形式进行试件碾压。将60℃作为车辙试验研究的环境，根据标准制作试验试件，在成型后，常温条件下连同模子放置12h，如果使用聚合物改性沥青混合料，要放置48h。在聚合物改性沥青经过固化作用后，开展试验分析。将试件放置在60℃的恒温室内，超过5h，然后将试验机内放置试件，再进行轮压的调节，通过计算机控制系统记录温度与变形曲线，最大变形量在25mm 时停止。试验结果可见表1。经过分析发现在相同温度之下，半柔性路面变形量非常小，没有超出规定的标准。从这个方面分析，应用半柔性路面的变形量要远远小于其他两种材料。随着温度的变化，半柔性路面依然可以保持较高的动稳定度，说明这一材料的抗车辙性能非常高。

表1 抗车辙性能对比（60℃动稳定度）

3 半柔性抗车辙路面施工技术要点

3.1 半柔性路面结构设计

原路面基层结构发生损坏、松散的问题后，要将全部基层铣刨掉，然后再铺设一层路面结构。半柔性抗车辙路面在施工前必须进行全部铣刨，具体施工可见表2。

表2 路面结构

第一，应用黏度比较高的SBS 改性沥青制作半柔性路面材料层SFP-13 材料，进而可以形成空隙在25%～30%的沥青混合料，通过使用水泥基灌浆材料施工可以形成符合要求的施工材料，该材料的应用价值较高，具备较高的抗车辙性能。

第二，为了能够全面提升半柔性路面的性能，使施工更加方便，可以应用高模量沥青混凝土AC-20 密实型的混合料作为高模量混凝土施工，选用普通70#重交沥青，并且加入一定量的改性剂，从而使得混合料的性能合格。

第三，乳化沥青黏层油通常要铺设到层间的位置上，从而可以使得层间具备较高的黏结性，各个层之间的结合度得到提升，更好地提升结构总体性能，确保耐久性满足要求[3]。

3.2 施工流程

3.2.1 对路面进行铣刨处理，加强铣刨深度控制，并根据需要设置垂直平接缝，落实横向接缝的控制。在铣刨后立即进行清扫处理，确保路面达到整洁性效果。如果经过检查发现基层病害严重，及时采取处理措施，把抗裂贴布置在基层裂缝部位上。

3.2.2 喷洒黏层油。根据公路工程标准要求，落实规范化管理措施，对新建设的基层进行透层油的喷洒处理。如果对公路工程进行改造处理，要在基层、面层各个层间喷洒黏层油。在施工中加强沥青黏层油的喷洒量控制，即半刚性基层0.7～1.2L/m2；面层0.4～0.7L/m2。

3.2.3 对沥青混合料的铺筑来说，要加强现场施工环节的控制，包含拌制、运输等环节。根据OGFC排水沥青路面开展拌制、运输以及摊铺施工，将松铺系数控制在1.1～1.8。严格控制碾压环节，新旧路面要有一定的搭接量，碾压3 遍即可。除了搭接部位上，其他部位碾压施工7～9 遍，相邻部位重叠轮宽的1/2 左右。

3.2.4 封边处理。为了预防灌浆环节污染相邻沥青路面、路缘石的结构，还要提高灌浆饱满度，因此应该连续性进行灌浆施工封边处理。经过对比多种方式，总结工程经验，应用组合封边法处理可以大幅度提升封浆率，稳定性得到提升。大空隙沥青混合料在降温的环节，及时进行吹扫处理，达到清理的效果，再通过组合封边方式处理。道路边缘部位可以粘贴双面胶，压紧之后揭开隔离纸，将轻质发泡条粘贴在双面胶的中间，再应用薄膜覆盖发泡胶，将底部双面胶黏结在薄膜两侧。经过封边处理，可以预防发生液体流出而引发路面、路缘石的污染，提高灌浆施工效果。

3.2.5 灌注水泥基灌浆材料。现场使用专用车辆进行半柔性路面水泥胶浆的制作与生产，提前给储料仓内加入一定量的灌浆干料，通过设备进行充分的搅拌处理，防止发生粉尘、污染的问题。在施工时先开启搅拌的功能，干粉与水同时加入桶内，然后高速搅拌2min，以制作合格的水泥砂浆。按照工程的标准，材料初始流动度为10～14s，30min 流动度为10～16s。经过搅拌完成后，检测确定路面温度在50℃以下，即可进行灌浆作业。现场施工环节，要给大空隙沥青路面泵输送水泥胶浆，通过材料自重作用实现自流平渗透。自流平渗透时间在15s 以上，直到胶浆不再下渗、冒泡为合格标准。如果路面存在坡度，应该从下到上逐步进行撒铺作业，防止浆液流动过快，否则将会影响渗透质量。

3.2.6 表面刮浆施工后即可进行水泥浆灌注作业，该环节可以应用半自动刮浆设备联合人工毛刷方式处理，将多余的水泥胶浆清理干净，预防残留水泥胶浆的问题，并裸露出母体沥青材料，达到抗滑性能标准。

3.2.7 养护施工。施工环境温度比较低时，不需要对路面实施特殊的养护处理。夏季环境温度相对较高，尤其是超过30℃的天气下，水泥浆硬化养生极为重要。根据现场温度、浆料材料特点等明确养生周期，通常在灌浆的1～3h 后开展，合格后才能开放交通。

4 半柔性抗车辙路面的质量控制

4.1 加强混合的配比参数控制

在沥青混合料生产开始之前开展试拌试铺工作，明确工作流程和标准，确定矿料的温度、搅拌温度、搅拌时间等参数，以及最为合适的搅拌流程和方案措施，并进行配合比参数的检测，以得出最为合理的材料性能参数。在混合料的搅拌工作中，如果冷料仓的供料不匹配，这时就会出现溢料或者待料的问题，应结合具体的溢料或者待料量进行冷料仓的调节工作。通过合理、有效地进行平衡控制，冷料仓的供料比符合标准，再根据抽屉式试验以及马歇尔试验的方式获得相应结果，分析试验数据信息，确定沥青混合料的性能和配合比参数，并根据钻芯取样检验方式，确定压实孔隙率以及压实度参数，从而了解路面性能，对于规避车辙的问题产生积极作用[4]。

4.2 摊铺质量控制

摊铺是公路施工的重要环节，对于高速公路半柔性路面抗车辙性能有着极为重要的作用。选择合适的摊铺机设备进行施工，并加强厚度、宽度、搅拌机产量等方面分析，确定最佳的摊铺速度，通常保持2～6m/min 的速度进行。一次性摊铺完成，达到均匀性标准，流程进度要缓慢，防止速度的突然改变而发生摊铺的质量问题。在摊铺进行时，不需要采取人工整修处理方式分析十字路口与交叉口的问题，应组织人员做好现场指挥与管理。对于摊铺环节存在的大面积质量问题，应及时铲除相关路面，并重新进行摊铺处理。

4.3 碾压质量控制

对于半柔性路面来说碾压既是提升结构性能的关键，也是提升路面抗车辙效果的关键。在碾压工作实施环节，碾压的速度、次数极为重要，并且对于碾压效果影响最大。如果碾压速度较快，质量无法保证，所以在确保质量合格的基础上，适当地增加速度。根据以往经验，碾压速度2～4km/h 为最佳。碾压速度较慢时，也会对压实度造成影响，极易使得路面出现孔隙问题，工程质量无法保证。因此，加强碾压质量控制、碾压次数和速度符合要求，提升路面抗车辙效果。

4.4 接缝处理质量控制

高速公路半柔性路面施工中要加强拼缝部位的处理，以提升整体路面的性能，规避车辙的问题。在施工中明确拼缝处理工艺和技术，执行处理工作流程，以提升接缝处理的效果。同时还要加强各项参数的控制，每个环节都必须加强管控，确保整体结构性能合格，不会影响施工的效果[5]。此外，在拼缝处理时还要落实质量检查工作，组织专人检测，一旦存在处理不合格的情况，立即采取返修措施。