温拌沥青超薄罩面预防性养护技术应用研究

李红岩

(保定市公路管理局 保定 071000)

传统的热拌沥青混合料(HMA)由于拌和及施工温度相对较高，不仅对能源的使用消耗、粉尘、废气的排放等环境因素带来负面影响，而且对环保工作人员的健康也不利。近10年发展起来的温拌技术，通过在拌和时添加温拌剂降低沥青的黏度，在保证其路用性能与前者相近的前提下，使拌和和施工温度降低，减少有害物质的排放，提高路面压实度。这些优点使在温度较低时沥青混合料的施工成为可能，具有节能环保且延长施工期等优势，得到国内外的广泛关注[1]。

温拌沥青技术和超薄罩面技术整合为一体使用在路面的预防性养护中，不仅经济合理、节能减排成效突出，而且该技术的应用可有效延长道路的使用周期，改善原有路面的病害状况，满足新时期城市道路建设和养护的需求[2]，因此，本文以保定市内二级公路的养护工程为例，对温拌改性沥青超薄罩面施工技术要点进行探讨与研究。

1 温拌沥青超薄罩面

温拌沥青技术(WMA)与热拌沥青混合料(150～180 ℃)相比，该技术通过加入温拌剂，混合料拌和温度比热拌沥青低30 ℃左右，其使用性能却与之相当。温拌沥青超薄罩面的技术优势具体体现在以下方面。

1) 超薄沥青罩面作为路面的预防性养护和轻微病害表面处理的新型技术，可有效增加道路8～10年的使用寿命，但由于其厚度仅为1.5～2.5 cm，存在压实困难的缺点，温拌技术可有效解决这一问题[3]。

2) 温拌沥青技术可节省用于加热的燃料成本30%～40%，生产设备的损耗和老化程度也有所降低；还减少了有害气体和粉尘在空气中的排放量，节能环保[4-5]。

3) 温拌超薄罩面碾压完成后的温度较热拌技术低，交通管制时间缩短，对行人及车辆的影响降低。

2 温拌超薄罩面沥青混合料生产技术要求

2.1 温拌沥青混凝土材料要求

本工程中使用易压实沥青混凝土ECA-10，主要成分如下。

1) 沥青。结合性价比和面层使用要求，选用等级为PG76-22的SBS改性沥青。

2) 粗集料。鉴于超薄沥青罩面层设计厚度为2.5 cm，选择温拌沥青混合料的最大粒径为10 mm,且不小于4.75 mm的近似立方体的玄武岩或辉绿岩集料。本工程中粗集料使用张家口产5～10 mm玄武岩粗集料。细集料同为张家口产0～5 mm玄武岩细集料。粗、细集料均要求石质坚硬、无杂质、无风化、颗粒近似立方体，要有一定级配，经人工轧制而成，避免使用下脚料。

3) 矿粉。采用天津蓟县产石灰岩矿粉。

4) 聚酯纤维。在混合料中加入0.2%的聚酯纤维，可以增强防水性能，提高路面的高温抗车辙能力和低温抗裂性，聚酯纤维技术要求见表1。

表1 聚酯纤维技术要求

5) 温拌添加剂。采用DAT-F6 添加剂,该添加剂为表面活性类活性水溶液，掺入沥青混凝土中，在胶结料和混凝土内部形成的润滑结构可有效降低沥青混合料拌和、摊铺、碾压等各施工步骤所需温度，且不改变原沥青材料的特性。DAT-F6 温拌添加剂的物理性质见表2。

表2 DAT-F6温拌添加剂物理性质

6) 黏层油。在铺设薄层沥青罩面前，在原路面喷洒黏层油以达到两者之间更好的粘合。本次施工中使用HVE-65高黏乳化沥青黏层油。

2.2 混合料级配设计

沥青混合料的配合比设计是影响工程质量及行车体验的重要因素，也是整个施工过程的关键环节。超薄沥青混凝土作为表面处治层，应具有较好的抗滑能力，采用间断级配型混合料可形成良好的骨架嵌挤结构，达到防滑的效果，且具有较好的高温稳定性，根据已有经验，同时受摊铺厚度的限制，采用0/10型混合料，最大公称粒径为10 mm。本工程中粗细集料的分界点为4.75 mm，间断区间为2.36～4.75 mm。

沥青混凝土配合比设计采用马歇尔试验方法，技术要求见表3。采用旋转压实成型进行验证，检验指标及其技术要求见表4。

表3 马歇尔试验配合比设计技术要求

表4 配合比设计检验指标和技术要求

根据设计最终确定ECA-10各种矿料的配合比例分别为：m(6.5～10 mm碎石)∶m(4.75～6.7 mm石屑)∶m(机制砂)∶m(矿粉)=58∶14∶23∶5，混合料中m(SBS改性沥青)∶m(添加剂)=19∶1，聚酯纤维的掺量为混合料重量的0.2%。

2.3 最佳油石比确定

根据实际经验及相关标准，本研究中超薄沥青混合料的目标空隙率定为4.0%。取4.5%，4.8%，5.1%，5.4%，5.7% 5种油石比，制备5组马歇尔试件。用实验室小型拌和机拌制沥青混凝土，马歇尔击实仪双面击实75次成型试件，并分别测定试件的空隙率、表观密度、矿料间隙率、沥青饱和度、稳定度和流值，试验结果见表5。

表5 不同油石比ECA-10马歇尔试验结果

数据显示，当油石比为5.1% 时，试件空隙率为 4.2%，与目标空隙率最相近，而此时，稳定度相对最高，综合其他参数，参照JTG F40-2004 《公路沥青路面施工技术规范》，最终确定5.0%作为ECA-10沥青混合料的最佳油石比。

2.4 混合料生产

温拌沥青混凝土拌和时，搅拌缸中喷洒沥青3 s后，加入规定比例的温拌添加剂，添加剂的喷洒在沥青喷洒结束之前完成,聚酯纤维由人工投入。拌和时间控制方面,单盘料拌和周期不能少于50 s,沥青与温拌剂的加入控制在13 s以内，其中加入聚酯纤维干拌3 s,然后湿拌6 s，添加矿粉后再继续湿拌30 s，确保温拌剂能够与沥青材料进行完全融合。现场工作人员随时观察搅拌情况，若出现不均匀情况及时处理，避免有花白料出现。

在拌和过程中，工作人员随时检查材料加热和沥青的温度，沥青混合料出厂温度宜为135～145 ℃。混合料拌和完成后，通过马歇尔试验筛分混合料级配，现场抽提沥青混合料试验检测，判断是否符合设计规定。

3 温拌沥青超薄罩面施工

3.1 施工前准备

路面养护施工前对热塑性路面标志必须进行清理，对路面病害进行相应处治，并对路面摩擦系数、平整度、构造深度、渗水等相关参数进行检测。

1) 划线。划出铣刨和需要填料的范围，并进行交通限制，不允许行人和车辆随意进入施工区域。

2) 铣刨、清理。工作人员根据原路面上出现的坑槽、沉陷、壅包等病害问题对路面进行预先处理，对大于5.0 mm的路面裂缝，须使用聚合物密封胶进行开槽填补。修补后的路面要进行彻底清理，使用清扫车或气泵进行吹扫，路面完全干燥后方可进行施工。

3) 黏层油喷洒。混凝土摊铺前进行黏层油的喷洒，喷洒量控制在0.5 kg/m2，喷洒不均匀的地方进行人工补洒。

3.2 温拌沥青混凝土材料的运输

沥青混合料混合料拌和完成出厂时及混合料运输到施工现场进行摊铺前，均需要对混合料的温度进行检测，若温度不符合施工要求应返厂重新处理。为有效减少粗细集料的离析问题，拌和机向运料车放料时，运输车辆应前后移动，分堆装料。运料车应有良好的篷布覆盖设施，以减少热量的散发。摊铺机前方3辆运料车轮流卸料以保证摊铺工作的连续进行。

3.3 温拌超薄罩面的摊铺和碾压

在正式施工之前铺筑了一段长200 m、宽4 m的试验路段，根据试验情况，确定了具体摊铺和碾压速度及注意事项。

在摊铺之前0.5 h用高于100 ℃的温度对原路面进行预热。本次施工中使用履带式摊铺机械，同时为尽可能减少混合料与斗壁的粘连，在摊铺机的受料斗内涂抹适量的防黏结剂，避免摊铺过程中出现离析或波浪等情况。在摊铺过程中，以3 m/min左右的速度摊铺为宜，保持匀速行驶，不能任意改变摊铺速度或停歇。如出现小面积的离析现象，工作人员立即铲除进行人工填补。

摊铺完成后,压路机立即紧跟进行，以防罩面热量的散失,以不产生推移、裂痕为原则,碾压以静态方式进行,尤其在压路机启动和停止时要缓慢，不要急刹车。本工程中使用双钢轮振动压路机振动初压2遍、轮胎压路机复压3遍，双钢轮压路机静压终压2遍方式。接缝处碾压时轮迹应重叠1/3～1/4碾压宽度，以保证平整均匀。需要注意的是，在压路机轮子上洒水或植物油使轮子保持湿润，防止压路机粘轮。碾压完成后，根据当时气候状况等待约20 min后，检测混合料表面温度路面温度，降到50 ℃以下，可解除交通管制。

3.4 质量检验

在碾压过程中进行温度监测和钻芯取样，当混合料温度降至 115 ℃左右时，沥青混合料压实度仍能达到94.2%，符合规范≥93%的要求。对施工前、施工结束当天及开放交通30 d后的施工路段选取20个取样点，对其构造深度、摆值和渗水系数进行了检测与比较，结果见表6。

表6 温拌沥青超薄罩面质量检验数据

4 结语

1) 温拌沥青混合料(WMA)用于超薄罩面技术中进行公路养护，使混合料在130 ℃以下仍能得到有效压实,具有良好的可压实特征，可解决热拌沥青混合料超薄罩面难以压实的问题，使薄层沥青混合料的有效碾压区间得到拓宽，从而有效保证薄层沥青罩面的施工质量。

2) 温拌超薄罩面技术综合运用温拌沥青技术和超薄罩面技术，不仅节能环保、施工速度快，而且缩短施工时间，对交通影响减小。

3) 施工完成后，路面的防滑及渗水性能均有显著改善，且开放交通30 d后性能衰减程度较小。从长远来看,节省了养护费用、减少了养护工作者的劳动量，行人和车辆行车更加舒适和安全，适合沥青公路预防性养护。

[1] 周沛延，程志豪，陈亮亮，等.拌和温度对温拌沥青混合料相关特性的影响研究[J].中外公路,2017,37(2):236-240.

[2] 丁玲玲，张永利.温拌沥青技术在乌鲁木齐城市道路中的节能减排应用[J].交通世界,2017(11):3-5.

[3] 何士芳.超薄磨耗层在高速公路养护中的应用对策[J].交通科技，2016(2)：128-130.

[4] 赵春红.温拌沥青混凝土施工方法的探讨[J].交通科技,2015(2):106-108.

[5] 万淼,吴少鹏,王子鹏,等.基于组分挥发与基团变化的沥青老化机制研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2017,41(4):673-677.