薄层罩面技术在公路养护中的应用研究

赵弟侠

（山西晋北高速公路养护有限公司,山西 太原 030006）

0 引言

山西大部分地区的高速道路养护8—11月份进行，气候极大影响了工程进度和施工质量。针对山西高速公路地区环境和道路特征，采用薄层罩面技术解决低温施工、快速开放交通的问题。该文在已有研究与已建项目的基础上，选择京大高速大同段水泥路面“白改黑”项目为该文应用分析。京大高速水泥路面“白改黑”薄层罩面项目的成功实施，也为北方低温地区的水泥路面“白改黑”改造应用起到良好推动作用[1]。

该项目研究优化常温沥青改性技术，以1.5～2.0 cm为典型厚度的常温薄层罩面应用于京大高速公路的水泥路面“白改黑”预防性养护工程。

1 常温沥青改性技术实施方案及技术路线

结合高速公路养护典型技术方案，山西晋北高速公路养护有限公司（以下简称“晋北”）联合中公高科养护科技股份有限公司（以下简称：“中公高科”）对京大高速大同段“水泥路面”白改黑项目制定了实施方案及技术路线，根据涉及的施工工艺，拟定常温沥青改性技术优化研究路线图，如图1所示。

图1 常温沥青改性技术优化研究路线图

2 常温沥青改性剂配方优化

2.1 根据项目对常温改性剂配方优化

2.1.1 黏结性能的优化

基于山西京大高速大同段水泥路面“白改黑”项目施工工艺的特殊性，考虑热拌沥青混合料与水泥路面黏结问题，中公高科对自研常温改性剂进行了配方优化，其目的是增强热拌和沥青与水泥路面的黏结性能，晋北委托中公高科对改善常温改性剂综合性能的稀释剂、增强剂和固化剂核心材料进行掺配比例优化。根据京大高速工程项目，优化了常温改性沥青的技术指标（见表1）。

表1 常温改性沥青技术要求

2.1.2 安全性能的优化

结合项目实际情况，在常温改性剂原有指标基础上进行优化，更严格控制VOC有害气体含量。出于安全方面考虑，常温改性剂必须具备较高的闪点，配方优化结果如表2所示。

表2 常温改性剂质量技术要求及检测结果

从检测结果可以看出，新配方生产出的常温改性剂不仅有害气体含量为0，减少了环境污染，且闪点也提高到190 ℃，提高了产品运输、存储和使用的安全性。

2.2 常温沥青改性技术级配范围选取

针对京大高速大同段水泥混凝土路面技术状况检测结果分析，综合考虑环境及水泥路面现状问题，提出高黏性能优良的13C型级配（如表3所示）。

表3 优化后的常温超薄罩面混合料矿料级配范围

3 常温改性沥青施工应用

3.1 项目概况

京大高速公路于1998年8月15日开工，公路服役超过20多年，是国内第一条高荷载水泥混凝土高速公路。双向六车道，路基宽度为28.5 m，水泥混凝土路面厚度为30 cm和26 cm，设计时速120 km。

3.2 病害调查与分析

京大线大同段因使用年限较长，已出现不同程度的翘曲、沉降，导致抗滑性能、平整度指标下降等问题，如图2所示。

图2 维修前水泥混凝土路面病害情况

3.3 生产配合比级配设计

生产配合比验证结果如表4所示，京大高速常温超薄罩面生产级配曲线图如图3所示。

图3 京大高速常温超薄罩面生产级配曲线

表4 生产配合比验证结果

3.4 生产配合比混合料验证

通过生产配合比验证油石比为4.7%，混合料性能试验结果见表5。

表5 沥青混合料性能试验结果

结论：通过生产配合比验证与检测，各项指标均能满足技术规范要求，可用于指导工程施工。

3.5 施工工艺

根据常温超薄罩面的技术特点，其施工工序主要包括：前期准备、封闭交通、精铣刨、界面清扫、黏层洒布、罩面施工、碾压养生、开放交通[2]。

3.5.1 方案设计

首先进行精铣刨处理，铣刨深度在1～1.2 cm，铣刨速度控制在8 m/min，然后使用冷补料+灌缝胶处治宽度和深度在2 cm以上的板接缝，灌封胶+3～5 mm碎石处治较小的板接缝，最后喷洒黏层油，摊铺碾压常温超薄沥青混合料[3]。京大线下行线路面结构示意图如图4所示。

图4 京大线下行线路面结构示意图

3.5.2 铣刨和清扫与病害处治

（1）对水泥路面中间行车道精铣刨处理，铣刨宽度为2 m，铣刨深度控制在1～1.2 cm，清扫路面松散的颗粒和尘土[4]（如图5所示）。

图5 对水泥路面精铣刨

（2）使用冷补料+聚氨酯灌缝胶处治宽度和深度在2 cm以上的板接缝，聚氨酯灌封胶+3～5 mm碎石处治较小的板接缝（如图6所示）。

图6 板缝使用冷补料补缝

3.5.3 黏层油撒布和拌和温度控制

黏结层乳化沥青采用聚合物改性乳化沥青，撒布量为0.5 kg/m2（纯沥青）。

沥青混合料外观裹覆较为均匀、无花白料、无结块和离析现象。拌和温度见表6。

表6 混合料拌和温度控制参数

3.5.4 摊铺与碾压

设定摊铺机行走速度保持在4 m/min，保证混合料均匀、连续不间断地摊铺。摊铺温度：≥130 ℃，预估松铺系数：1.3～1.4。

碾压应按照初压、复压、终压三个阶段进行。初压采用1台双钢轮压路机，关闭振动功能碾压1～2遍，复压采用1～2台胶轮压路机碾压6遍，终压采用1台双钢轮压路机碾压1遍，直至无明显轮迹为止[5]。

静载压路机碾压过程中，控制压路机的轮迹重叠1/3～1/4碾压宽度。为不黏轮，喷涂清水或含有隔离剂的水溶液，喷洒呈雾状（如图7所示）。

图7 混合料的碾压成型

3.5.5 开放交通后的现场检测

为了充分检验常温超薄罩面施工后的效果，施工后对路段进行检测，由检测结果可知，常温超薄罩面施工后，路面各项指标均能满足规范要求，各项指标见表7。

表7 摩擦系数、构造深度、渗水系数检测结果

3.5.6 应用效果

该技术应用有效解决了现有常温沥青混合料在水泥路面应用中存在的问题，解决了常温薄层罩面与水泥路面的黏结问题，完善了常温薄层罩面技术的综合路用性能，完成对常温沥青改性技术的本地化应用与转化，通过项目的实施分析，具有以下应用效果：

（1）进一步降低沥青混合料的施工温度。

（2）进一步提高改性剂的安全与环保性能。

（3）进一步提高混合料的路用性能。

4 结语

常温薄层罩面技术是一种具有良好特性的新型道路工程技术。常温改性沥青与热拌沥青的对比具有明显优势[6]。

第一，常温改性沥青在制备和摊铺过程中的节能和环保性能满足了国内公路建设绿色低碳的战略要求。

第二，其低温摊铺特点，满足了北方地区冬季施工中沥青铺装的需求，填补了我国冬季道路低温摊铺技术的空白。

第三，通过配方优化，施工工艺改良，薄层罩面技术在水泥路面上铺装效果好，寿命周期得以延长。

第四，即铺即通可大大减轻交通拥堵，在公路维护工程中有着显著的优越性和推广前景。