半柔塑耐久环保型多功能沥青路面的技术研究

2022-04-18田越

交通世界 2022年7期

田越

（中建路桥集团有限公司，河北石家庄 050000）

0 引言

普通沥青路面虽然路用性能良好，但受行车荷载与气候等多因素的持续作用，存在耐久性较差等问题，且普通沥青路面的功能单一，与现阶段交通事业的发展不相符。因此，在材料等其他技术快速发展支持下，有必要提出并研究新的沥青路面形式，如半柔塑耐久环保型多功能沥青路面，并对其相关技术进行分析研究，为这种新型沥青路面的广泛应用奠定良好基础。

1 路面结构

对于半柔塑耐久环保型多功能沥青路面，主要由以下几部分组成：半柔塑性沥青路面，层厚6～10cm，模量在1 400～2 000MPa范围内；应力吸收层；排水降噪融雪沥青路面磨耗层，模量在800～1 000MPa范围内。采用这种新型结构形式的路面，与普通沥青路面相比能减小路面厚度，但不会降低承载力，甚至会提高一定的路面整体承载力。路面的上层结构采用温拌剂和融雪（冰）剂，为避免基层裂缝反射到路面导致路面产生反射裂缝，选择高黏弹橡胶沥青，并在与上面层紧贴的位置铺设应力吸收层。路面的下层结构采用多孔沥青混合料，使用减水剂、膨胀剂与聚合剂等外加剂和废弃橡胶使水泥砂浆变形，以此制得渗透性较高的变性砂浆，通过该砂浆的使用，能有效改善路面自身收缩性能，最终形成模量较高的半柔塑性路面。

2 原材料与技术参数

2.1 沥青

沥青采用高黏弹变性橡胶沥青，其各项技术指标为：①针入度（25℃，100g，5s）77（0.1mm），满足规范提出的不低于40（0.1mm）的要求；②延度（5cm/min、15℃）62cm，满足规范提出的不低于50cm的要求；③软化点93℃，满足规范提出的不低于80℃的要求；④黏度（60℃）91 000Pa·s；⑤闪点330℃；⑥黏韧性（25℃）28.6N·m，满足规范提出的不低于20N·m的要求；⑦韧性（25℃）26.3N·m，满足规范提出的不低于15N·m的要求；⑧低温条件下的柔性为-15.1℃；⑨质量损失0.01，针入度比84%，均满足要求[1]。

2.2 骨料

（1）粗骨料以洁净且烘干后的玄武岩砾石为主，使用前采用水洗法去除粉尘。其主要技术指标为：①压碎值16.5，满足规范提出的不超过26的要求；②洛杉矶磨耗度14.2，满足规范提出的不超过28的要求；③表观相对密度2.998，满足规范提出的不低于2.6的要求；④吸水率0.4%，满足规范提出的不超过2.0%的要求；⑤坚固性8.8%，满足规范提出的不超过12%的要求；⑥与沥青之间的黏附性为5级；⑦软石含量0.8%，满足规范提出的不超过3%的要求；⑧针片状颗粒含量6%，满足规范提出的不超过15%的要求[2]。

（2）细骨料以粒径在0～3mm范围内的机制砂为主，用量根据复合料数量确定，其主要技术指标为：①表观相对密度2.92，满足规范提出的不低于2.5的要求；②坚固性15%，满足规范提出的不低于12的要求；③含泥量（即粒径在0.075mm以内颗粒含量）3%，满足规范提出的不超过10%的要求；④砂当量98%，满足规范提出的不低于60%的要求；⑤亚甲蓝值20g/kg，满足规范提出的不超过25g/kg的要求；⑥流动时间棱角性35，满足规范提出的不低于30的要求[3]。

（3）矿粉以石灰石矿粉为主，其用量同样根据复合料数量确定，其各项技术指标都能达到相关规范及设计提出的要求。

2.3 融雪（冰）剂

为达到环保与高效等要求，采用以下配方配制融雪（冰）剂：冰点降低剂∶稳定剂∶软化剂∶冻结延时剂=46.8∶40∶5.4∶7.8[4]。

2.4 温拌剂

以RH温拌剂为主，其指标包括：外观为白色粉末，25℃条件下的密度为0.89g/cm3，灰分为0，水分含量为0.1%，不溶于水，各项指标均能满足规范与设计要求。

2.5 配合比设计

（1）对于上层环保型降噪排水沥青混合料，其矿料合成级配如表1所示。

表1 环保型降噪排水沥青混合料矿料合成级配

（2）对于下层沥青混合料，其矿料合成级配如表2所示。

3 施工工艺

施工工艺流程为：半柔塑性路面摊铺→应力吸收层施工→半柔塑橡胶沥青混合料摊铺→半柔塑橡胶沥青混合料碾压。

3.1 半柔塑性路面

该路面的摊铺可分为三个阶段，即集体摊铺、水泥胶浆制备与摊铺养护。当路面厚度为6cm以上时，如果一次性摊铺，泥浆难以渗透，因此应2次进行摊铺。将基体施工完成并养护到位后，开始对上层路面实施摊铺，若下层路面有浮浆存在，则应及时将其清除干净，同时采用乳化沥青铺筑一层黏结层，然后即可开始下一工序的施工。施工中，上下两层摊铺施工过程完全相同。

3.2 应力吸收层

铺设应力吸收层的主要作用在于吸收基层应力，避免基层开裂或沉降产生的应力不断向上反射导致路面产生反射裂缝。在实际的应力吸收层施工过程中，应注意以下几点：

（1）应力吸收层需使用同步封层车施工，采用计算机实现全自动控制，对实际撒布量与撒布速率进行适当调整。另外，需独立设置料斗和储罐的阀门。

（2）摊铺按照从路肩到路中的顺序进行，在纵坡超过2%的段落，应按照上坡方向施工。每幅的摊铺宽度均按照不超过3.5m严格控制，相邻两幅之间的搭接宽度应达到10cm以上。

（3）施工正式开始前，应先做好放样与沥青预热处理，并对沥青与砾石材料实际摊铺数量等参数予以严格设定。在摊铺过程中，应动态关注同步封层车实际工作状态，使其行进速率能够保持均匀，并按照不超过5.0m/min严格控制。为防止冷缝，每个工作面都应能一次性完成施工。若无法避免，则要在接缝处设置沥青毡。在施工现场应安排专人进行动态监督和检查，确定沥青与砾石的实际摊铺能否达到均匀，若发现缺漏，应立即填补，而摊铺过量的地方则要将其铲除。

（4）在同步封层车的后方采用轮胎式压路机进行碾压，在碾压过程中应使速度保持均匀，按照设计要求对实际碾压速度进行控制，不可突然变速和转向调头。碾压遍数在没有特殊要求时为2～3遍。

3.3 半柔塑橡胶沥青混合料摊铺

（1）采用摊铺机进行摊铺，每台摊铺机的有效作业宽度为6m，如路幅较宽，则可采用两台及以上摊铺机以梯队的形式作业，两台摊铺机之间要保持10～20m的前后距离，并在车道中间设置对接缝。在纵坡相对较大的段落，应按照上坡的方向进行连续摊铺。

（2）摊铺时的找平可自动完成，由非接触式平衡梁实现，使摊铺完成后的混合料厚度及平整度都能达到设计要求。

（3）摊铺开始前，先对摊铺机的熨平板进行预热，使其温度达到90～100℃，以免与混合料之间发生黏连，影响摊铺平整度。然后使摊铺机以2m/min的速度允许行驶，行驶过程中应保持稳定和连续。考虑到该混合料中粗骨料含量相对较大，因此为防止骨料由于熨平板的作用而被振碎，则采用低幅高频方式进行施工，以在达到摊铺目的同时，起到一定初压作用，为后续的正式碾压奠定良好基础，保证压实质量。