上官云芳
(河南縱凡建設(shè)工程有限公司,河南 三門峽 472400)
1)綜合性能良好。超薄磨耗層擁有良好的路用性能,試驗結(jié)果表明,高速公路養(yǎng)護(hù)施工中,通過超薄磨耗層的應(yīng)用,能將原路面構(gòu)造深度增加57%,摩擦系數(shù)增大33%,滲水系數(shù)減小52%。養(yǎng)護(hù)施工中應(yīng)用超薄磨耗層技術(shù),還能在短時間內(nèi)提高路面摩擦系數(shù),提升路面防水與抗滑性能。該技術(shù)還可以對路面發(fā)揮保養(yǎng)作用,提升路面整體性能,有利于預(yù)防安全事故發(fā)生,保障車輛安全順利通行。
2)施工迅速便捷。由于超薄磨耗層的材料制作工藝簡單,耗費的人力與物力較少。并且所有材料能一次鋪筑成型,整個施工過程迅速便捷,能節(jié)約施工時間,縮短工期。因而高速公路養(yǎng)護(hù)施工中,使用該技術(shù)可以快速開放交通,減少對車輛通行的負(fù)面影響,同時也更好滿足車輛通行需要。
3)造價低,綜合效益明顯。就成本分析,超薄磨耗層的造價低,施工工期較短,所耗費的人工費和機(jī)械費較少,有利于節(jié)約高速公路養(yǎng)護(hù)施工成本。超薄磨耗層技術(shù)還能提高路面綜合性能,有利于預(yù)防質(zhì)量問題發(fā)生,延遲工程使用壽命,降低養(yǎng)護(hù)維修費用。與銑刨攤鋪技術(shù)相比,超薄磨耗層技術(shù)的綜合效益更加明顯。
4)能夠保護(hù)路基,預(yù)防質(zhì)量問題發(fā)生。超薄磨耗層的瀝青能吸附于礦粉上,進(jìn)而形成材料層。該技術(shù)還能有效提高材料層的吸水性,防止水分下滲,讓瀝青路面保持良好性能,有利于預(yù)防路基下沉,避免路基出現(xiàn)疏松現(xiàn)象,最終提升路基結(jié)構(gòu)整體性能。
某公路工程為雙向四車道瀝青混凝土路面。自建成通車,運(yùn)營時間已達(dá)8年之久。在日益增長的交通荷載和氣候環(huán)境作用下,路面出現(xiàn)了橫向和縱向裂縫、龜裂、修補(bǔ)、車轍等病害,部分路面抗滑和平整度均不能滿足路面使用功能。鑒于此,選取1000m試驗段實施超薄磨耗層施工,總體方案為對舊瀝青路面病害處治后,用公稱最大粒徑為9.5mm的2cm厚超薄磨耗層進(jìn)行薄層罩面。
粗集料采用輝綠巖碎石,規(guī)格為4.75~9.5mm,具有良好的抗磨耗性能;細(xì)集料采用石灰?guī)r機(jī)制砂,規(guī)格為0~2.36mm。填料采用石灰?guī)r礦粉和P.O42.5水泥。集料和填料的各項指標(biāo)經(jīng)檢測均滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。
改性瀝青采用超薄磨耗層專用改性瀝青,性能指標(biāo)滿足規(guī)范要求。該改性瀝青具有高黏高彈特性,其60℃的動力黏度達(dá)15萬Pa·s,25℃的彈性恢復(fù)為99%,能確保大孔隙薄層瀝青混合料的耐久性。
考慮到超薄磨耗層的排水、降噪和抗滑功能,混合料采用骨架空隙結(jié)構(gòu),設(shè)計空隙率大于10%。該結(jié)構(gòu)級配在2.36mm篩孔以上的通過百分率與SMA-10的比較接近,是一種間斷級配,但2.36mm以下篩孔的通過率相比SMA-10要小,以便形成較大的空隙。
目標(biāo)配合比設(shè)計采用旋轉(zhuǎn)壓實成型方法,體積性能指標(biāo)的計算方法與Superpave瀝青混合料設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相同?;旌狭显O(shè)計采用Superpave瀝青混合料設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),旋轉(zhuǎn)壓力為600kPa、旋轉(zhuǎn)次數(shù)為100次,采用馬歇爾對設(shè)計的混合料進(jìn)行性能驗證。混合料室內(nèi)試驗的拌和溫度為165~175℃,成型壓實溫度為160℃,空隙率要求大于10%,混合料理論最大相對密度采用計算法。
超薄磨耗層配合比設(shè)計要求:空隙率≥10%,礦料間隙率≥20%,瀝青飽和度25%~50%,瀝青膜有效厚度>9μm,析漏損失<0.1%,各項指標(biāo)符合技術(shù)要求的油石比范圍OACmin~OACmax為4.75%~4.90%,因此,OAC=(OACmin+OACmax)/2=4.82%,由上述計算確定最佳油石比OAC為4.8%。
以目標(biāo)配合比設(shè)計的結(jié)論為基礎(chǔ),對冷集料的級配和熱料倉集料的級配進(jìn)行調(diào)試,確保在熱料倉集料均衡生產(chǎn)(無嚴(yán)重等料和溢料現(xiàn)象)的基礎(chǔ)上將合成級配盡可能擬合到目標(biāo)配合比的設(shè)計級配曲線上,確定拌和樓冷料倉轉(zhuǎn)速比、拌和樓熱料倉篩分、密度試驗,根據(jù)熱料倉篩分結(jié)果及目標(biāo)配合比設(shè)計結(jié)果確定各熱料倉比例以及混合料的最佳油石比。通過將合成級配盡可能擬合到目標(biāo)配合比的設(shè)計級配曲線上,確定熱料倉合成比例為6~11mm∶3~6mm∶0~3mm∶水泥∶礦粉=79∶0∶15.5∶2.0∶3.5。
根據(jù)生產(chǎn)配合比設(shè)計常規(guī)過程,在確定目標(biāo)配合比油石比為4.8%的基礎(chǔ)上分別配置了4.5%、4.8%、5.1%三組油石比的混合料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實試驗,最終確定生產(chǎn)配合比最佳油石比為4.8%。
在生產(chǎn)配合比設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行超薄磨耗層瀝青混合料的試拌。綜合試拌試驗結(jié)果,得到采用生產(chǎn)配合比的熱料倉摻配比例,最佳油石比為4.8%,拌制的混合料能夠滿足各項體積指標(biāo)要求。
拌和施工前,需安裝、調(diào)試好拌和設(shè)備,確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。按照實際溫度調(diào)整出料溫度,當(dāng)環(huán)境溫度在15℃以上時,設(shè)備為ECA10,瀝青加熱溫度可控制在165℃—175℃,瀝青混合料出廠溫度控制在140℃—150℃,運(yùn)輸溫度控制在130℃—140℃。根據(jù)設(shè)計要求,同時按比例將溫拌添加劑、瀝青向攪拌缸內(nèi)噴入,需在10s內(nèi)控制噴入時間。單盤料拌和周期可控制在60s以上,其中干拌3s,瀝青與溫拌添加劑噴入時間可控制在13s以下,隨后進(jìn)行6s濕拌與礦粉添加,最后進(jìn)行30s濕拌,確保瀝青混合料拌和均勻。相比生產(chǎn)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)級配,礦料級配允許差值可控制-2%到+2%之間。
攤鋪溫拌瀝青混合料前,必須清理干凈表面,并均勻噴灑粘層。攤鋪機(jī)熨平板需前提30—60min進(jìn)行預(yù)熱,溫度控制在100℃以上。同時調(diào)整好熨平板壓實裝置的振動頻率、振幅等,保證路面初始壓實度滿足設(shè)計要求。
攤鋪過程中,不得中斷,應(yīng)具有連續(xù)性,且均勻攤鋪,嚴(yán)禁該過程任意調(diào)頭、急轉(zhuǎn)彎等。同時每分鐘攤鋪速度可控制在2到2.5m之間。并選取非接觸式平衡梁控制攤鋪厚度,因攤鋪厚度較低,混合料顆粒較小,瀝青粘度大,出料口極易被混合料堵住,造成出料難度增大,此時需及時做好清理工作,通過人工方式對較薄攤鋪位置進(jìn)行補(bǔ)料。
碾壓施工中壓路機(jī)的速度應(yīng)以緩慢、勻速為主。朝著攤鋪機(jī)方向設(shè)置驅(qū)動輪,可避免混合料碾壓過程中出現(xiàn)推擠、擁包現(xiàn)象。但不得任意轉(zhuǎn)變碾壓路線、方向。啟動、停止碾壓設(shè)備時都應(yīng)遵循緩慢、勻速的原則,禁止剎車制動,需減速慢行。易密實瀝青混凝土層面當(dāng)天碾壓后如未徹底冷卻,嚴(yán)禁車輛停放該路面,且禁止雜物灑落該路面。
選取高粘度改性乳化瀝青用于粘層油施工,瀝青具有較高粘度,施工過程中為避免粘輪問題產(chǎn)生,需徹底清理干凈銑刨后的路面,也可選取高壓水槍進(jìn)行清理,只有將表面雜物、浮灰清理干凈,才能確保粘層油直接接觸瀝青混合料。
粘層油灑布前應(yīng)保證路面表層具有干燥性,可在每平方0.2—0.4L之間控制粘層油灑布量,如用量不足,則會降低粘結(jié)效果;如用量過多,則會產(chǎn)生粘輪問題。
綜上所述,隨著交通運(yùn)輸需求量的逐漸增大,瀝青路面早期病害問題愈加顯著,如車轍、裂縫等。將超薄磨耗層技術(shù)用于路面養(yǎng)護(hù)施工,可有效提供工程質(zhì)量。為此,應(yīng)根據(jù)工程實際情況制定科學(xué)施工方案,嚴(yán)格規(guī)范施工人員操作行為,提高公路工程安全性及耐久性。