UTFC-II型超薄磨耗層瀝青混合料設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用

摘" 要：通過材料選擇、級(jí)配和最佳油石比設(shè)計(jì)，制備UTFC-II型超薄磨耗層瀝青混合料，并將其應(yīng)用于降水量大、重載車輛比例高的甬臺(tái)溫高速公路寧波段一期預(yù)防性養(yǎng)護(hù)專項(xiàng)工程中。結(jié)果表明，UTFC-II型超薄磨耗瀝青路面性能指標(biāo)均高于規(guī)定值或在允許偏差范圍內(nèi)，路面實(shí)測(cè)孔隙率為15.4%，平整度為1.42 m/km，滲水系數(shù)為1 333 mL/min，摩擦系數(shù)為62 BPN，構(gòu)造深度為1.10 mm。

關(guān)鍵詞：超薄磨耗層；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用；高速公路

中圖分類號(hào)：U418.6" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2024）32-0119-04

Abstract： Through material selection， grading and optimal oil-stone ratio design， UTFC-II ultra-thin wearing layer asphalt mixture was prepared and applied to the first phase of the Ningbo section of the Yongtaiwen Expressway with large precipitation and a high proportion of heavy-duty vehicles. In the special preventive maintenance project. The results show that the performance indicators of UTFC-II ultra-thin wearing asphalt pavement are higher than the specified values or within the allowable deviation range. The measured porosity of the pavement is 15.4%， the flatness is 1.42 m/km， the water permeability coefficient is 1 333 mL/min， the friction coefficient is 62 BPN， and the construction depth is 1.10 mm.

Keywords： ultra-thin wearing layer; preventive maintenance; design; application; highway

近年來，我國(guó)高速公路的工作重心已由建設(shè)為主轉(zhuǎn)變?yōu)轲B(yǎng)護(hù)為主。隨著養(yǎng)護(hù)需求的不斷增加，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)逐漸成為主要的路面養(yǎng)護(hù)形式，合理的預(yù)養(yǎng)護(hù)措施對(duì)延緩路面性能的衰減、延長(zhǎng)路面使用壽命具有重要作用[1]。超薄磨耗層罩面技術(shù)是一種成熟且應(yīng)用廣泛的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)[2]，主要用于恢復(fù)、矯正輕微路表病害和表面功能性退化，適用于交通量大、對(duì)路況要求高的高等級(jí)路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)或輕微病害的修補(bǔ)[3]。采用超薄磨耗層罩面技術(shù)不僅能夠改善瀝青路面的性能，有效提高瀝青路面的養(yǎng)護(hù)效果，而且還可以減少道路養(yǎng)護(hù)施工時(shí)間，降低養(yǎng)護(hù)成本[4]，施工后的超薄罩面層具有透水、抗滑、降噪和路面性能優(yōu)良等特性[5]。

本文依托甬臺(tái)溫高速公路寧波段一期預(yù)防性養(yǎng)護(hù)專項(xiàng)工程項(xiàng)目，設(shè)計(jì)UTFC-II型超薄磨耗層瀝青混合料，介紹了材料選擇、級(jí)配設(shè)計(jì)、最佳油石比和施工工藝，并評(píng)價(jià)了超薄罩面施工后的路面厚度、寬度、平整度、孔隙率和抗滑等性能，為UTFC-II型超薄磨耗層的應(yīng)用推廣積累工程數(shù)據(jù)。

1" 項(xiàng)目概況

甬臺(tái)溫高速公路一期寧波段總長(zhǎng)約51 km，起于寧波市北侖區(qū)大碶鎮(zhèn)，止于寧波奉化西塢，是北侖港連接寧波市和通往杭州、臺(tái)州、溫州等地的主要通道之一，在公路網(wǎng)中的位置十分重要。線路按照平原微丘高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)等級(jí)為雙向四車道，現(xiàn)在瀝青面層的結(jié)構(gòu)形式為：4 cm SMA-13+5 cm AC-13+5 cm AC-16K+7 cm AC-30。試驗(yàn)路段地處寧紹平原，全長(zhǎng)8 km（S1雙向，K8+000～K0+000），極端氣溫最高41.2 ℃，最低-10 ℃，年平均降水量1 480 mm；斷面交通量為40 000～45 000輛/年，其中貨車比例45%～50%?？梢?，該試驗(yàn)路段全年降水量大、車流量大、重載車輛多，是驗(yàn)證超薄磨耗層施工效果的典型路段。

2" UTFC-II型超薄磨耗瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

2.1" 集料

UTFC-II型超薄磨耗瀝青混合料所用礦料包括粒徑7～12 mm的玄武巖粗集料（產(chǎn)地：浙江麗水）、0～4.75 mm的石灰?guī)r細(xì)集料（產(chǎn)地：浙江衢州）和0～0.6 mm的礦粉（廠家：浙江衢州超群鈣業(yè)有限公司），所用礦料技術(shù)指標(biāo)見表1，篩分結(jié)果見表2。

2.2" 瀝青

UTFC-II型超薄磨耗瀝青混合料所用瀝青為浙江交通資源投資有限公司瀝青科技分公司生產(chǎn)的超薄專用改性瀝青，技術(shù)指標(biāo)見表3。

2.3" 級(jí)配設(shè)計(jì)

UTFC-II型超薄磨耗層瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)范圍見表4。根據(jù)集料的篩分結(jié)果，結(jié)合混合料級(jí)配要求和以往級(jí)配設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，確定粗、中、細(xì)3個(gè)級(jí)配，級(jí)配組成見表5。

選擇瀝青用量4.8%，采用馬歇爾擊實(shí)成型方法成型試件，雙面50次擊實(shí)，分別制作3組級(jí)配的馬歇爾試件，測(cè)定礦料間隙率（VMA）等性能，結(jié)果見表6。

依據(jù)表6的評(píng)價(jià)結(jié)果及技術(shù)規(guī)范，可以看出粗級(jí)配、中級(jí)配、細(xì)級(jí)配瀝青混合料的VMA均滿足UTFC-II設(shè)計(jì)要求，根據(jù)UTFC-II設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)選擇級(jí)配2為設(shè)計(jì)級(jí)配。

2.4" 確定最佳油石比

設(shè)計(jì)級(jí)配確定后，根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，取Pbi為4.80%，選擇5種瀝青用量Pbi進(jìn)行試驗(yàn)以確定選擇級(jí)配的瀝青用量，結(jié)果見表7。

根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)并綜合超薄磨耗層體積指標(biāo)及瀝青膜厚度控制要求，確定瀝青用量4.8%是比較合理的。

3" UTFC-II型超薄磨耗瀝青混合料施工工藝

3.1" 施工放樣

為便于掌握鋪筑寬度、攤鋪機(jī)行走方向及乳化瀝青噴灑寬度，劃出攤鋪的平面輪廓線和導(dǎo)向線（采用間隔10 cm的雙線，內(nèi)側(cè)為攤鋪邊線，外側(cè)為乳化瀝青噴灑邊線），以保證中間接縫順直的同時(shí)避免乳化瀝青復(fù)噴污染新路面。

3.2" 銑刨接坡

為保證超薄磨耗層與原路面保持平順，采用精銑刨方式對(duì)路面起點(diǎn)、終點(diǎn)及橋頭接縫進(jìn)行處理，銑刨長(zhǎng)度以8～10 m為宜，具體為0～2 cm漸變銑刨。對(duì)于銑刨后的路面及下承層采用凱斯清掃車、人工及空壓機(jī)相組合的方式對(duì)路面進(jìn)行清掃，確保路面上沒有松散的顆粒和塵土。

3.3" 混合料拌和

采用間歇式拌和樓拌和，按照確定的比例和上料速度上料，瀝青混合料的拌和時(shí)間為45～60 s，以混合料拌和均勻、所有集料全部裹覆瀝青結(jié)合料為標(biāo)準(zhǔn)?？刂茷r青溫度為165～175 ℃，集料的加熱溫度為180～190 ℃，瀝青混合料的出場(chǎng)溫度為170～180 ℃。

3.4" 混合料運(yùn)輸

瀝青混合料運(yùn)料車（圖1（a））的車箱底板面及側(cè)板須清潔，在裝載混合料的過程中，運(yùn)料車應(yīng)多次移動(dòng)位置，保證平衡裝料，以減少瀝青混合料離析。在運(yùn)輸過程中，運(yùn)料車上均需覆蓋棉被和油布，防止灰塵污染混合料，并確保運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)的混合料溫度不得低于160 ℃（圖1（b））。

3.5" 混合料攤鋪

噴灑黏層油后即可進(jìn)行攤鋪，攤鋪機(jī)應(yīng)勻速行駛，根據(jù)瀝青混合料的供應(yīng)情況和攤鋪尺寸[6]，選擇攤鋪速度為2～4 m/min；攤鋪時(shí)控制混合料的攤鋪溫度為160～170 ℃；瀝青混合料攤鋪過程應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，盡量避免中途中斷，通常采用多臺(tái)攤鋪機(jī)梯隊(duì)聯(lián)合作業(yè)的方式進(jìn)行[7]，對(duì)縱向接縫處需要進(jìn)行熱接縫處理，以保證銜接處牢固平整。

3.6" 混合料碾壓

采用10～13 t雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓操作必須在混合料溫度大于120 ℃時(shí)進(jìn)行，碾壓過程中不需振動(dòng)，靜態(tài)碾壓2遍。為避免碾壓過程中物料黏附鋼輪，應(yīng)適當(dāng)灑水保持鋼輪濕潤(rùn)。碾壓速度應(yīng)保持勻速，具體根據(jù)攤鋪速度而定，在攤鋪機(jī)連續(xù)攤鋪的過程中，壓路機(jī)不得隨意在磨耗層上停頓。碾壓完成后，壓輪機(jī)應(yīng)停放在磨耗層外面[8]。

3.7" 養(yǎng)生及開放交通

施工后需對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)生，路面一般以自然冷卻為宜，如有必要也可進(jìn)行灑水降溫，待路面降溫到50 ℃以下即可開放交通。在環(huán)境溫度25 ℃條件下，碾壓完成后一般20～40 min即可開放交通。

4" 檢測(cè)驗(yàn)收

4.1" 外觀評(píng)價(jià)

圖2為采用UTFC-II型超薄磨耗瀝青混合料施工后的路面?？梢钥闯觯琔TFC-II型超薄磨耗層路面表面平整密實(shí)、橫向順適；接縫處緊密、平順；封邊整齊、規(guī)范；路面表面無明顯碾壓痕跡，也無泛油（光面）、粗細(xì)料離析等現(xiàn)象。

4.2" 性能檢測(cè)

UTFC-II型超薄磨耗瀝青混合料施工完成，待路面實(shí)際運(yùn)行一周后進(jìn)行性能檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表8。可以看出，UTFC-II型超薄磨耗瀝青路面性能指標(biāo)均高于規(guī)定值或在允許偏差范圍內(nèi)。圖3（a）和（b）分別為構(gòu)造深度和滲水系數(shù)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)。

5" 結(jié)束語

超薄磨耗層罩面技術(shù)在我國(guó)道路工程領(lǐng)域已經(jīng)取得廣泛應(yīng)用[9]，其能夠提高高等級(jí)公路路面的滲水性能，改善路面平整度，提高路面抗滑性能，進(jìn)而能夠延長(zhǎng)了路面的使用壽命，提高了行車的舒適性和安全性。本文中，UTFC-II型超薄磨耗層在甬臺(tái)溫高速寧波段一期預(yù)防性養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目中的成功應(yīng)用，為超薄磨耗層罩面技術(shù)在降雨量大、重載車輛比例高的高等級(jí)公路中的應(yīng)用提供借鑒。

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