功能性罩面在北京城市道路瀝青路面預(yù)防養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用

李尚　賀孟霜　王文紅　顏鵬程

摘要：目前，北京市城市道路建設(shè)發(fā)展已經(jīng)由大規(guī)模建設(shè)轉(zhuǎn)向大規(guī)模養(yǎng)護(hù)。文章根據(jù)北京市城市交通特點(diǎn)和養(yǎng)護(hù)要求，從預(yù)防養(yǎng)護(hù)實(shí)施條件、預(yù)防養(yǎng)護(hù)材料混合料的礦料級配和技術(shù)要求及其綜合對比等方面，介紹了近三年在北京城市道路瀝青路面預(yù)防養(yǎng)護(hù)工程中功能性罩面材料的應(yīng)用情況，可為今后的預(yù)防養(yǎng)護(hù)工程提供參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)防養(yǎng)護(hù);功能性罩面;Novachip;易密實(shí)瀝青混凝土

中圖分類號：U418.6A140524

0 引言

經(jīng)過近幾十年的快速發(fā)展，北京市城市道路建設(shè)取得了前所未有的巨大成就，城市道路建設(shè)的里程以及質(zhì)量都有了明顯的改善和提高。根據(jù)《北京統(tǒng)計(jì)年鑒2020》公開資料顯示，截至2019年年底，北京市六城區(qū)城市道路總里程達(dá)到6 156 km，其中快速路為390 km，主干路為1 006 km，城市道路總面積達(dá)10 459萬m2 [1]，路網(wǎng)密度約為5.7 km/km2。城市道路的發(fā)展重點(diǎn)，已經(jīng)由大規(guī)模建設(shè)向大規(guī)模養(yǎng)護(hù)轉(zhuǎn)移。

北京市作為全國的政治、文化、國際交往和科技創(chuàng)新中心，一直以來貫徹落實(shí)新發(fā)展理念，推動首都高質(zhì)量發(fā)展再上新臺階。針對北京市城市道路交通量大、日間不能中斷交通、環(huán)境敏感區(qū)域多、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)等特點(diǎn)，對城市道路的管養(yǎng)水平有更高的要求。

預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)[2]不是新技術(shù)，但不斷有新進(jìn)步[3]，其核心理念是通過“早養(yǎng)護(hù)”實(shí)現(xiàn)“少養(yǎng)護(hù)”，通過“早投入”實(shí)現(xiàn)“少投入”，代表了養(yǎng)護(hù)理念的科學(xué)發(fā)展方向。預(yù)防養(yǎng)護(hù)是指瀝青路面整體性能良好但存在病害隱患或輕微病害，為延緩路面性能過快衰減、延長使用壽命而預(yù)先采取的主動性養(yǎng)護(hù)工程[4]。

近年來，我國瀝青路面預(yù)防養(yǎng)護(hù)新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，成為路面技術(shù)最活躍的板塊。預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)可分為封層、罩面、就地?zé)嵩偕炔煌愋汀９δ苄哉置孢m用于各級道路預(yù)防或修復(fù)病害、需要改善抗滑等使用性能且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足使用要求的瀝青路面，鋪筑厚度<4 cm的功能性罩面可作為預(yù)防養(yǎng)護(hù)措施。預(yù)防養(yǎng)護(hù)適用于路面技術(shù)狀況評定為A級或B級的道路，實(shí)施時(shí)機(jī)PCI一般為80～90，距離新建或上一次大中修3～5年。

封層類的預(yù)防養(yǎng)護(hù)不適宜在重交通量及以上等級的道路使用。結(jié)合北京市的實(shí)際情況，經(jīng)過多年來的管養(yǎng)實(shí)踐，預(yù)防養(yǎng)護(hù)方案目前推廣罩面類，常用的罩面類預(yù)防養(yǎng)護(hù)材料主要為三種，Novachip超薄磨耗層[5]、易密實(shí)薄層罩面瀝青混凝土（ECA）[6]和抗滑密實(shí)薄層瀝青混凝土（SDT）。Novachip多用在南方城市的高速公路預(yù)防養(yǎng)護(hù)，易密實(shí)薄層罩面技術(shù)主要用于上海及周邊城市的高等級道路，均有較好的應(yīng)用效果。

北京市首次大規(guī)模進(jìn)行路面預(yù)防養(yǎng)護(hù)是2013年在二環(huán)路主路實(shí)施的薄層罩面技術(shù)，使用了Novachip和ECA材料，厚度為2.5 cm，隨后一直在其他道路的預(yù)防養(yǎng)護(hù)工程進(jìn)行推廣。2019年在學(xué)院路的預(yù)防養(yǎng)護(hù)工程首次使用SDT材料，厚度也是2.5 cm。

1 Novachip超薄磨耗層

殼牌超薄磨耗層NovaChip使用專用設(shè)備NovaPaver進(jìn)行施工，施工過程包括NovaBond改性乳化瀝青噴灑、NovaBinder改性瀝青混合料攤鋪以及壓路機(jī)碾壓成型，為殼牌的專利技術(shù)。

NovaChip作為磨耗層，具有較大構(gòu)造深度、抗滑性能好的特點(diǎn)，適用于路面較平整、車轍深度<10 mm、無結(jié)構(gòu)性破壞的路面，為提高表面層服務(wù)功能的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。其混合料的礦料級配設(shè)計(jì)范圍及混合料技術(shù)要求如表1和表2所示。

殼牌公司推薦NovaChip TYPE B混合料的NovaBond聚合物改性乳化瀝青噴灑量為0.85 kg/m2左右，推薦NovaChip TYPE C混合料的NovaBond聚合物改性乳化瀝青噴灑量為1.1 kg/m2左右，而準(zhǔn)確的灑布量必須根據(jù)現(xiàn)場原路面的情況進(jìn)行調(diào)整。NovaBond、NovaBinder須配套使用，專用攤鋪設(shè)備Novapaver的最小攤鋪寬度為3.2 m。

北京地區(qū)目前使用Novachip技術(shù)的道路包括二環(huán)路、大屯路、北辰東路等，目前使用狀況良好。

2 易密實(shí)超薄瀝青混凝土ECA

ECA易密實(shí)超薄罩面技術(shù)是由上海龍孚材料技術(shù)有限公司所開發(fā)的一種新型的路面養(yǎng)護(hù)解決方案，采用上海龍孚材料技術(shù)有限公司開發(fā)的直投式HPM-1瀝青改性劑、普通基質(zhì)瀝青以及堅(jiān)固耐磨且棱角性好的玄武巖、輝綠巖等材料，通過一體式攤鋪機(jī)一次完成高黏乳化瀝青粘層油噴灑和混合料攤鋪形成的連續(xù)密級配超薄罩面。

其級配組成對瀝青混合料的路用性能存在顯著的影響。為了提高ECA的抗變形能力和抗滑性能，ECA-10的目標(biāo)級配與常用級配有所區(qū)別，增設(shè)了6.7 mm篩孔。其混合料的礦料級配設(shè)計(jì)范圍及混合料技術(shù)要求如表3和表4所示。

北京地區(qū)目前使用ECA技術(shù)的有天安門廣場西側(cè)路、機(jī)場北線、望京北路、二環(huán)路等道路，目前使用狀況良好。

3 抗滑密實(shí)薄層瀝青混凝土SDT

SDT（anti-sliding density thin asphalt concrete）抗滑密實(shí)薄層罩面具有抗滑、抗車轍、抗磨耗的優(yōu)良性能。SDT是一類較特殊的瀝青混合料，其級配曲線形式介于SMA和AC類之間，偏于SMA的斷級配。該技術(shù)通過瀝青混合料配合比優(yōu)化和調(diào)整瀝青路面結(jié)構(gòu)層形式，提高粗集料用量，使瀝青混凝土形成嵌擠型結(jié)構(gòu)，增大抗滑構(gòu)造深度，以提高瀝青混凝土抗車轍能力和抗滑性能。同時(shí)，具有較好的密實(shí)防水性能和抗開裂性能。SDT-10的礦料級配設(shè)計(jì)范圍及混合料技術(shù)要求如表5和表6所示。

SDT瀝青采用高性能SBS改性瀝青（I-C的基礎(chǔ)上有所提高），軟化點(diǎn)≥75 ℃。因顆粒公稱粒徑較小，施工質(zhì)量容易控制，無須專門的施工機(jī)械，常規(guī)瀝青混合料施工機(jī)械即可滿足要求，近兩年廣泛用于北京地區(qū)的道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

北京地區(qū)目前使用SDT技術(shù)的包括學(xué)院路等道路，目前使用狀況良好。

4 綜合對比

Novachip屬于半開級配，而ECA和SDT屬于密級配。半開級配的優(yōu)勢主要在于雨季路面不容易形成水膜，對行車安全有好處，在噪音控制方面有優(yōu)勢，與密級配相比大約能降低噪音3～5 dB。密級配的優(yōu)勢在于強(qiáng)度和耐久性方面，全壽命周期的管養(yǎng)成本也比開級配要低。ECA與SDT之間的區(qū)別，主要在于瀝青的不同，前者通過HPM和聚酯纖維與70#基質(zhì)瀝青做改性，而后者直接使用SBS改性瀝青，在工藝設(shè)備方面更簡單，而ECA在集料級配方面增加6.7 mm的篩孔控制。Novachip涉及殼牌的專利技術(shù)，需采用殼牌專用瀝青和乳化瀝青。三種材料的主要技術(shù)指標(biāo)對比如表7所示。

5 結(jié)語

預(yù)防養(yǎng)護(hù)的技術(shù)狀況和實(shí)施時(shí)機(jī)，應(yīng)按科學(xué)決策的工作制度與方法，采取全壽命周期養(yǎng)護(hù)成本理念，選用技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理的瀝青路面養(yǎng)護(hù)方案，并對養(yǎng)護(hù)工程進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，在適宜時(shí)機(jī)采取針對性的養(yǎng)護(hù)措施，一般選擇PCI為80～90，距離新建或上一次大中修3～5年，且未來5年內(nèi)區(qū)域交通量不出現(xiàn)巨大增長的道路。

Novachip對材料、設(shè)備、工藝控制均比較嚴(yán)格，以保證良好的孔隙、排水降噪等使用效果，但是使用的乳化瀝青和改性瀝青均為殼牌專利產(chǎn)品，同步一體式攤鋪機(jī)為福格勒專用攤鋪機(jī)，整體造價(jià)較其他罩面材料高。而密級配預(yù)養(yǎng)材料采用SDT，在生產(chǎn)設(shè)備和工[JP]藝上比ECA更簡單，不用對瀝青混合料加工設(shè)備進(jìn)行改造，具有一定的成本優(yōu)勢。攤鋪設(shè)備建議采用同步一體式攤鋪機(jī)全斷面攤鋪，否則施工過程中因?yàn)闉r青太薄容易冷卻而產(chǎn)生縱縫。

預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)該針對路面結(jié)構(gòu)、材料特點(diǎn)和病害特征，不斷研究開發(fā)適合我國路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)需要的原創(chuàng)性技術(shù)，以免受國外技術(shù)的壟斷，如Novachip使用維特根專用攤鋪設(shè)備和殼牌專用瀝青。此外，還應(yīng)在現(xiàn)有預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行材料提升、設(shè)備改進(jìn)、工藝改良、技術(shù)組合，進(jìn)行預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)的二次開發(fā)，不斷提升其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)

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[3]郭建偉.瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)用與研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2020（24）：92-94.

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[5]菅瑞海.解析Novachip超薄磨耗層的高速公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)[J].黑龍江交通科技，2021（323）：55-57.

[6]熊 亮.易密實(shí)瀝青混凝土薄層罩面技術(shù)在養(yǎng)護(hù)維修工程中的應(yīng)用[J].城市道橋與防洪，2013（6）：96-97.

作者簡介：

李 尚（1988—），碩士，高級工程師，主要從事道路工程設(shè)計(jì)工作;

賀孟霜（1989—），碩士，高級工程師，主要從事道路工程的設(shè)計(jì)工作;

王文紅（1966—），教授級高級工程師，主要從事道路工程的設(shè)計(jì)工作;

顏鵬程（1985—），碩士，高級工程師，主要從事城市道路橋梁的養(yǎng)護(hù)管理工作。