溫拌薄層罩面技術(shù)在高等級公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工中的應(yīng)用

雷榮軍

摘要 為了保障公路性能能夠達(dá)到安全行駛標(biāo)準(zhǔn)，實施有效的養(yǎng)護(hù)措施是十分必要的，文章為此提出溫拌薄層罩面技術(shù)在高等級公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工中的應(yīng)用研究。通過從性能角度對Sasobit 溫拌劑進(jìn)行選擇，從技術(shù)參數(shù)角度對SBS改性瀝青進(jìn)行選擇，在配置溫拌瀝青階段充分結(jié)合SBS改性瀝青和Sasobit溫拌劑的特點(diǎn)，采用邊攪拌邊摻加的方式配制表層厚度為2 cm的溫拌改性瀝青薄層罩面。實驗測試表明，養(yǎng)護(hù)后路面的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性以及低溫抗裂性均達(dá)到了施工要求。

關(guān)鍵詞 溫拌薄層罩面技術(shù)；高等級公路；瀝青路面；Sasobit溫拌劑；SBS改性瀝青；養(yǎng)護(hù)施工

中圖分類號 U418.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）14-0159-03

0 引言

為了保障對高等級公路瀝青路面的養(yǎng)護(hù)效果能夠達(dá)到理想狀態(tài)，配置性能穩(wěn)定的溫拌瀝青施工材料是十分必要的。與常規(guī)聚合物改性瀝青的制備過程相比，溫拌瀝青的制備過程更顯得簡單方便，它既減少了高速剪切機(jī)的應(yīng)用時間，也減少了常規(guī)聚合物改性瀝青制備階段的溶脹和發(fā)育過程，因此溫拌瀝青在高等級公路路面的養(yǎng)護(hù)施工中具有更高的實際應(yīng)用價值[1]。為此，該文以高等級公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工為目標(biāo)，對溫拌薄層罩面技術(shù)應(yīng)用與施工工藝展開分析研究。

1 溫拌薄層罩面施工技術(shù)設(shè)計

薄層罩面技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)合理的公路路面修復(fù)方法，其應(yīng)用可以改善公路路面的平整度，恢復(fù)路面抗滑阻力，校正路面輪廓并對路面有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用。薄層罩面在施工中最大的困難是層面較薄且容易冷卻，因此難以達(dá)到較高的密實度。但是，溫拌薄層罩面瀝青混凝土技術(shù)可以使瀝青混合料在相對較低的溫度下拌和與施工，其通過降低瀝青混合料的拌和與攤鋪溫度，達(dá)到降低瀝青混合料生產(chǎn)過程中的能耗與CO2等氣體及粉塵排放量的目的，同時還可以保證溫拌瀝青混合料具有與熱拌瀝青混合料基本相同的路用性能以及施工和易性，最終還能夠保證其壓實度[2]。

1.1 溫拌瀝青原材料選擇

（1）瀝青：可選取高強(qiáng)瀝青作為主要填補(bǔ)材料，選取等級為PG76-22的SBS改性瀝青作為超薄瀝青混凝土材料。

（2）粗、細(xì)集料：集料主要對路面起到骨架和填充作用。根據(jù)高等級公路施工實際，可選取不同粗、細(xì)粒料進(jìn)行有效組成，如19～26.5 mm為粗集料粒徑范圍，13.2～19 mm為中集料粒徑范圍，細(xì)集料粒徑范圍則需控制在4.75 mm以內(nèi)。

（3）礦粉：高等級公路瀝青路面施工中選取的礦質(zhì)粒料粒徑一般在0.075 mm以下，其功能為空隙填充，以避免熱瀝青滲流，有效提升了瀝青材料的黏結(jié)能力和熱穩(wěn)定性能。由于礦粉與瀝青具有良好的黏著力，還能夠?qū)λ膭兾g產(chǎn)生有效抵抗，因此，高等級公路一般都采用石灰石粉[3]。

（4）聚酯纖維：為進(jìn)一步提升填補(bǔ)材料的使用性能，要適當(dāng)添加2%的聚酯纖維至ECA-6.7以內(nèi)。

（5）溫拌添加劑：為了確保填補(bǔ)材料和超薄瀝青混合料的壓實度能夠符合施工標(biāo)準(zhǔn)和要求，還需要將溫拌添加劑（DAT-F6）摻加至瀝青混合料內(nèi)。

（6）黏層：施工過程中，在車轍填補(bǔ)與罩面施工之前，為了提升新舊瀝青混凝土層之間的黏結(jié)強(qiáng)度，要開展黏層油噴灑環(huán)節(jié)，應(yīng)選用快裂高黏度改性乳化瀝青作為黏結(jié)層瀝青材料。

利用有機(jī)化學(xué)產(chǎn)品Sasobit溫拌改性劑作為主要原材料，作為一種從煤炭中氣化得到的物質(zhì)，Sasobit溫拌改性劑主要是由含長鏈脂肪烴的碳?xì)浠衔飿?gòu)成，因此可以在很大程度上蓋上瀝青的流動性，并對瀝青能起到改善作用，其熔點(diǎn)基本穩(wěn)定在100 ℃左右。在對瀝青進(jìn)行溶解處理時，溫度要保證控制在115 ℃以上。Sasobit溫拌劑主要為白色固體顆粒，其性能技術(shù)指標(biāo)主要有4個方面：一是要確保在20 ℃的環(huán)境下Sasobit溫拌劑不溶解，以此降低保存管理階段的難度；二是要確保Sasobit溫拌劑的密度在850～950 kg/m3區(qū)間范圍內(nèi)；三是對閃點(diǎn)的選擇，要保障其溫度不低于285 ℃；四是Sasobit溫拌劑酸堿性的選擇，一般情況下應(yīng)以中性為宜[4]。

除了Sasobit溫拌劑的性能指標(biāo)，對改性瀝青的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行合理控制也是保障后續(xù)施工效果的關(guān)鍵因素。對SBS改性瀝青的選擇主要從6個角度入手：首先，SBS改性瀝青的針入度要控制在40～60 mm之間，軟化點(diǎn)不宜高于60 ℃，在5 ℃的環(huán)境下時延度要控制在20.0 cm以內(nèi)?？紤]到穩(wěn)定性因素對于路面養(yǎng)護(hù)效果的影響，在25 ℃環(huán)境下其彈性恢復(fù)程度要控制在75.0%以內(nèi)。最后，就是對SBS改性瀝青離析參數(shù)和運(yùn)動黏度的選擇，要求其離析參數(shù)要控制在2.5mm以上，135 ℃條件下時其運(yùn)動黏度要控制在3.0 Pa/s以上。通過以上方式實現(xiàn)對SBS改性瀝青主要原材料的選擇，SBS改性瀝青技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

1.2 溫拌瀝青配制

結(jié)合上述溫拌瀝青的制備特點(diǎn)，制備溫拌瀝青時，根據(jù)對Sasobit溫拌劑的選擇可以看出，該文在實施高等級公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工階段，使用的瀝青為SBS改性瀝青?？紤]到該類瀝青的屬性特點(diǎn)，在制備時要先將其先放入恒溫裝置中保存，溫度要求控制在160 ℃，預(yù)熱時間以15 min為宜；對于溫拌劑的摻加時間，以瀝青完全達(dá)到熔融狀態(tài)為基準(zhǔn)，Sasobit溫拌劑的摻量比例為3.0%[5]。在溫拌劑的作用下，SBS改性瀝青中會出現(xiàn)局部屬性參數(shù)不均勻的情況，因此需要采用攪拌器對其進(jìn)行拌勻處理。由于Sasobit溫拌劑以固體顆粒的形式存在，因此在將其摻加到瀝青中時要分多次加入，并保持瀝青始終處于攪拌狀態(tài)（攪拌過程應(yīng)為低速攪拌，攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在600～800 r/min即可）。當(dāng)SBS改性瀝青表面不存在明顯固體顆粒漂浮后，方可提升攪拌器轉(zhuǎn)速至1 200～1 400 r/min，連續(xù)攪拌20 min即可[6]。

1.3 高等級公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工

在對高等級公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工時，主要目的是借助養(yǎng)護(hù)措施對路面存在的安全隱患進(jìn)行治理消除，防止路面病害進(jìn)一步發(fā)展。針對此，該文在養(yǎng)護(hù)設(shè)計階段將恢復(fù)路面功能性損失作為施工目標(biāo)，其具體施工方案如圖1所示。

結(jié)合圖1可以看出，為了不影響公路沿路設(shè)施的標(biāo)高，滿足混合料在高溫抗車轍、抗疲勞、抗開裂、抗水損等性能要求的前提下，溫拌改性瀝青薄層罩面的施工厚度設(shè)置為2.0 cm，最大限度地保障公路路面性能。黏層油作為溫拌改性瀝青薄層罩面與公路地層的連接層，一方面可以隔絕來自路基因素參數(shù)變化對路面的影響，另一方面也可以加強(qiáng)公路路面自身整體性。在對路基、路面不同結(jié)構(gòu)及厚度進(jìn)行設(shè)置時，還應(yīng)充分考慮公路路面的荷載強(qiáng)度。在具體施工階段，可以結(jié)合實際情況進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。

2 應(yīng)用測試

2.1 測試環(huán)境

實驗測試的高等公路基坑開挖范圍內(nèi)有2條地下電纜和1條水管，場地南側(cè)緊鄰高鐵站房場地，北側(cè)緊鄰未拆除的拆遷房，場地東側(cè)為農(nóng)用場地，西側(cè)為市政道路及空地，其基坑支護(hù)周長約815 m，公路所處地質(zhì)條件較為復(fù)雜，對工程施工有一定影響?；又ёo(hù)除了基坑南側(cè)采用支護(hù)樁+斜撐和樁間掛網(wǎng)噴錨形式，其他三面均采用錨桿+放坡掛網(wǎng)噴錨的形式（土釘墻）。根據(jù)巖土工程技術(shù)資料及現(xiàn)場實際踏勘，設(shè)計基坑的等級為二級，預(yù)計使用年限為一年，孔樁類型為Φ1 000@1 500，鉆孔灌注樁共計202根，對應(yīng)的成孔方式為泥漿護(hù)壁旋挖成孔，持力層為完整灰?guī)r，嵌巖深度樁端進(jìn)入持力層2 m，在主筋連接上采用套筒機(jī)械連接方式，以此為基礎(chǔ)對公路路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)施工處理。

2.2 評價指標(biāo)

通過溫拌薄層罩面技術(shù)對高等級公路瀝青路面開展養(yǎng)護(hù)時，結(jié)合公路施工要求分別從高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性以及低溫抗裂性三個角度進(jìn)行評價。其中，對養(yǎng)護(hù)后公路高溫性能評價引入了動穩(wěn)定度，具體計算方式如下：

式中，DS——養(yǎng)護(hù)后公路瀝青路面的動穩(wěn)定度參數(shù)；n——質(zhì)檢階段試驗輪往返碾壓速度，設(shè)置該參數(shù)為43次/min；Δt——時間間隔；Δd——養(yǎng)護(hù)后公路瀝青路面的形變量差值；c1——試驗機(jī)類型修正系數(shù)；c2——養(yǎng)護(hù)后公路瀝青路面的系數(shù)，其中測試養(yǎng)護(hù)后公路瀝青路面的寬度為300 mm，對應(yīng)系數(shù)為1.0。對于養(yǎng)護(hù)后公路瀝青路面的水穩(wěn)定性，采用浸水馬歇爾試驗方法開展測試，具體計算方式如下：

式中，MS——養(yǎng)護(hù)后公路瀝青路面的浸水殘留穩(wěn)定度；MS1——養(yǎng)護(hù)后公路瀝青路面浸水48 h后的穩(wěn)定度參數(shù)；MS2——養(yǎng)護(hù)后公路瀝青路面浸水30 min后的穩(wěn)定度參數(shù)。對于養(yǎng)護(hù)后公路瀝青路面的低溫抗裂性能，采用凍融劈裂試驗進(jìn)行分析，具體計算方式如下：

式中，TSR——養(yǎng)護(hù)后公路瀝青路面的凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比；RT2——未凍融養(yǎng)護(hù)后公路瀝青路面的劈裂抗拉強(qiáng)度；RT1——凍融循環(huán)后養(yǎng)護(hù)公路瀝青路面的劈裂抗拉強(qiáng)度；PT2——凍融試驗后養(yǎng)護(hù)后公路瀝青路面荷載的最大值；PT1——凍融試驗前養(yǎng)護(hù)公路瀝青路面荷載的最大值。其中，馬歇爾性能指標(biāo)如表2所示。

2.3 測試結(jié)果

在上述基礎(chǔ)上，統(tǒng)計了以溫拌薄層罩面技術(shù)為基礎(chǔ)的高等級公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)效果與目標(biāo)養(yǎng)護(hù)效果之間的關(guān)系，具體的數(shù)據(jù)結(jié)果如表3所示。

結(jié)合表3中的測試結(jié)果可以看出，在實施以溫拌薄層罩面技術(shù)為基礎(chǔ)的高等級公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工后，高等級公路路面的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性以及低溫抗裂性均與養(yǎng)護(hù)前相比有了明顯提升。對路面養(yǎng)護(hù)效果評價指標(biāo)的設(shè)計值與養(yǎng)護(hù)后的實際參數(shù)進(jìn)行比較，其動穩(wěn)定度、浸水殘留穩(wěn)定度以及凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比都達(dá)到了設(shè)計要求。綜合上述測試數(shù)據(jù)和分析結(jié)果可以初步得出結(jié)論：以溫拌薄層罩面技術(shù)為基礎(chǔ)的高等級公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工方式可以實現(xiàn)對路面的有效處理，實現(xiàn)提高路面性能的目的，對于保障高等級公路的性能及安全性具有良好應(yīng)用價值。

3 結(jié)語

為了最大限度地保障公路車輛行駛安全，該文結(jié)合高等級公路的實際狀態(tài)實施及時有效的養(yǎng)護(hù)措施是十分必要的。該文提出的溫拌薄層罩面技術(shù)在高等級公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工中的應(yīng)用，在很大程度上保障了公路瀝青路面的性能參數(shù)能夠達(dá)到道路安全的行駛要求。

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