低噪抗滑精罩面(TFC)设计及路用性能研究

朱 毅

(山西交通控股集团有限公司运城北高速公路分公司，山西 运城 044000)

1 工程实例

闻垣高速公路沥青路面主要的病害是抗滑性能不足和严重的路面磨光，局部出现横纵向的裂缝。病害主要出现在部分超车道和行车道。2021年统计闻垣高速需要预防和养护路面长达18 594 m。

首先，针对抗滑性能不足和路面磨光的路段，需要先对路面尽情清理之后进行裂缝预处理，然后加铺低噪抗滑精罩面，利用TFC技术对路面进行治理。在实施TFC之前要先对路面进行清洁，保证路面清缝、灌缝之后路面的完好，确保养护罩面和原路面的粘连。在预处理完原路面之后对路面进行TFC处理，施工加碾压使TFC处治厚度达到6 mm。一般情况下，低噪抗滑精罩面只处治行车道的病害，不会覆盖掉两侧的路标线。但是如果在处治的施工过程中，原路面和处治路面结合处需要衔接，则需要在施工过程中进行接缝以连接路面车道，保证路面的稳定性[1]。

2 原材料技术要求

2.1 层间界面剂(沥青路面专用)

层间界面剂主要分水泥路面专用和沥青路面专用，含高分子粘合剂、表面活性剂以及沥青再生剂或水泥增强剂等[2]。为了防止片状脱落，需要增强层间界面剂对原路面的渗透性，增强沥青的粘弹性，补强水泥，保证路面的粘结力和强度。同时使基层和新养护层进行有效的结合，更好地裹覆粉化的路面和粉尘，提高新旧路面基层的粘结力。为了评价层间界面材料对沥青混凝土界面粘接的影响，选取层间界面剂的粘结强度和剪切强度作为评价指标，试验制备3组试件，分别涂刷乳化沥青、高粘改性沥青和层间界面剂，室内温度60 ℃条件下养护48 h后，放置室温25 ℃条件下继续养护2 h。试验结果见图1、图2。

图1 粘接强度试验结果

图2 剪切强度试验结果

由图1、图2可知，涂刷层间界面剂的试件粘结强度和剪切强度试验结果最大，表明层间界面剂的粘接效果明显。

2.2 胶结料

复合改性乳化沥青常用于TFC胶结料，这种用于超薄耐久性抗滑磨耗层的沥青主要是利用复合改性沥青、乳化剂、高分子乳液和水来通过特制的设备提炼出复合改性乳化沥青[3]。其性能指标如表1所示。

表1 复合改性乳化沥青性能指标

2.3 耐磨抗滑降噪骨料

由于施工类型的不同，耐磨抗滑降噪骨料的组成原料主要有玄武岩、石灰岩、闪长岩、辉绿岩以及高弹橡胶颗粒等[4]。所用骨料的性能指标如表2所示。

表2 骨料性能指标

2.4 表面保护剂

热固交联型高分子粘接材料组成表面保护剂，为了改善养护层早期的粘轮现象，使交通的开放时间缩短，需要将表面保护剂喷洒于新养护层表面以形成不粘轮保护膜。同时，表面保护剂掺洒在乳化复合沥青之后可以对路面表层沥青进行二次改性，从而提高新养护层的耐磨性和强度，延长路面的使用寿命[5]。

3 配合比设计及路用性能研究

3.1 配合比设计

(1)集料用量的确定

本文研究的单石TFC厚度使用的集料只有一层，需要采用Kearby实验板法来确定集料的用量。具体为将TFC用3～5 mm的玄武岩集料均匀地平铺在30 cm×30 cm×0.5 cm的方形钢板上，使其表面被完全覆盖，且无上下重叠，然后称重钢板上覆盖的集料重量，换算单个湿轮磨耗试件的重量为480 g。

(2)乳化沥青用量确定

为了测出不同乳化沥青用量对应的TFC试件剥落率，可以将乳化沥青用量所使用的集料按照比例(8%、10%、12%、14%及16%)来分别研究。试验结果如图3所示。

图3 乳化沥青用量对TFC试件剥落率的影响

TFC剥落率随着乳化沥青的用量增加而降低，尤其是集料用量从8%增长到10%时，TFC剥落率降幅明显，这主要是因为随着集料用量的增加导致其沥青膜增厚，从而带来了沥青剥落率的变化。乳化沥青8%的集料用量，集料之间的沥青膜较薄，与10%的集料用量相比，其膜厚达不到一定的强度，职业导致10%用量的集料之间粘性相对较好，有较强的粘结强度。随着乳化沥青集料用量的增加，TFC剥落率也逐渐降低，趋于平稳，由此可以判断TFC乳化沥青集料的用量应不小于10%才能保证更好的路面强度。

(3)水泥用量的确定

同样，为了测出不同水泥掺量对应的TFC试件的剥落率及剥落性能，可以将不同的水泥掺量所使用的集料用量按照比例(0%、1%、2.5%、4%及5.5%)来分别研究。试验结果如图4所示。

图4 水泥用量对TFC试件剥落率的影响

通过实验可以看出，TFC剥落率随着水泥用量的增加而降低，尤其是水泥掺量集料用量由0%增加到5.5%时，TFC试件的剥落率明显降低3%，这主要是因为水泥的硬化作用随着水泥用量的增加而加强，从而改善TFC抗剥落性能。此外，水泥的硬化作用还可以增强乳化沥青残留物水泥胶浆的强度，以提升集料的粘结强度。因此，TFC试件使用的水泥量越多，其试件的抗磨耗性能也越好，TFC剥落率也就越低，由此可以判断水泥掺量的集料用量应大于1%。

3.2 路用性能

综上所述，成型的TFC试件应选用480 g的集料质量，大于10%的乳化沥青集料用量，以及不小于1%的水泥用量可以降低TFC的剥落率。为了验证此方案的TFC性能，本文对TFC试件进行了相关参数的验证和测试，例如摆式摩擦系数、构造深度指标等，并对比常规的检测结果，如AC-13和SMA-13等。

通过对路面路用性能的检测可以得出结论：TFC摆值明显比AC-13大，相当于SMA-13的效果；且TFC构造深度也明显优于SMA-13和AC-13。由此可以看出，TFC良好的抗滑性能能够为车辆提供良好的摩阻力，从而保证车辆的行驶安全。另外，构造深度越大，行车的噪音也就越小，能够提高驾驶人的行车安全和舒适度，并且构造深度结构有利于雨天排水，提高行车安全。

4 施工工艺要求

4.1 施工工艺

低噪抗滑精罩面(TFC)施工设备通过多重工序有序地施工路面，大大提高了施工的速度和质量。首先层间界面剂能够增强层间的粘结性，提高再生补强的作用，防止片状脱落。复合改性乳化沥青与耐磨抗滑降噪骨料相互结合，在铺满耐磨抗滑降噪骨料的基础上，乳化沥青能够完全裹覆相互嵌锁的石料，从而出现两层连续性的沥青膜，之后表面保护剂对沥青进行二次改性，使沥青路用性能增强，提高沥青的粘结强度和耐磨性，同时还可以防止出现表面的粘轮现象。在沥青表面破乳后，使用胶轮压路机碾压复合改性乳化沥青表面，次数为6～8次，使沥青与石料之间的裹覆性提升，从而增强石料嵌锁粘结的牢固性和稳定性，使路面的养护时间缩短。TFC超薄耐久性抗滑磨耗层通过提升路用材料性能和组合，创新和优化施工工艺之后具有很明显的优势，如延长道路的使用寿命、节能环保、高性价比、抗滑性能提高、更加牢固的层间粘结、降低行车噪音、较好的封水效果和路面平整度等等。

4.2 施工工艺流程

(1)封闭交通

施工前，需要安全组组织按照安全技术规范的相关要求采用半封闭的交通方式对路面交通进行封闭化管理。

(2)病害预处理

首先，需要对路面病害进行预处理。对与裂缝需要进行灌缝处治，可以采用常温液态灌缝胶对裂缝进行处理，尤其对于小于25 mm宽的裂缝，灌缝小时后即可恢复交通，从而达到修补的作用。

技术参数：常温液态灌缝胶(低温型)软化点≥85℃，锥入度5～9 mm，流动值≤5 mm，弹性恢复率≥40%，低温拉伸-20 ℃/50%，固含量≥75%。

常温液态灌封胶相对于热灌封胶对于缝壁的渗透力更强，能够完全灌充裂缝，具有更强的缝壁粘结力，且不易出现开裂，能够达到更好的封水效果。常温液态灌封胶在灌入裂缝的过程中无需开糟，施工方便，成本不高，用量较少，且耐磨性较好，不会受裂缝变形的影响，能够长时间地封闭裂缝，从而延长道路的使用寿命。

(3)配套保护与超薄耐久性抗滑磨耗层TFC施工

如有需要可利用15 cm或20 cm的特定胶带保护原有标线，否则可对原有标线、箭头、文字等进行铣刨处理。另外，如果需要对路沿石及绿化进行保护，可以使用遮挡板对保护对象进行遮蔽处理，防止喷溅的雾状料对其造成污染。准备工作完成后，即可以施工超薄耐久性抗滑磨耗层TFC。

在正式超薄耐久性抗滑磨耗层TFC施工前，需要检查好施工车辆和其他系统设备是否正常工作，喷洒量是否在规格内，之后由安全员引导施工人员进行相应的施工，按照规定的车位和施工范围进行开机施工。在施工的过程中需要保证施工的质量，做到不漏撒、撒布均匀、密实、粘结牢固。在施工过程中，喷洒的横向接头处需要使用塑料布覆盖以保证接头和结尾的整齐，在撒布的过程中对路面纵边预留2～5 cm的边防止后期需要连接导致搭接过厚。

4.3 TFC使用效果

超薄耐久性抗滑磨耗层TFC完成后需要对施工效果包括摆值指标和构造深度指标进行持续地监测。通过监测结果可以得出，TFC摆值明显比AC-13大，相当于SMA-13的效果；且TFC构造深度也明显优于SMA-13和AC-13。由此可以看出，超薄耐久性抗滑磨耗层具有良好的抗滑性能，能够增强车辆比路面的摩擦力，从而保证车辆的抗滑性能，保证车辆的行车安全。其次，较大的构造深度能够降低行车噪音，提高行车舒适度，还有利于雨天的排水。

5 结 语

结合具体工程实例，研究了低噪抗滑精罩面TFC的配合比设计，并对低噪抗滑精罩面TFC沥青混合料的路用性能进行研究，不管从改善路面使用能力和提高路面使用寿命来讲都具有十分重要意义。但是，TFC初期存在一定情况剥落，尤其是在急弯陡坡段容易剥落，需要进一步进行研究。