一种温拌超薄罩面路面结构材料的设计及施工方法

1引言
随着经济建设的不断发展,我国的道路建设事业也从规模化建设的增量市场开始转向注重养护和预养护的存量市场[1]。

目前预养护手段主要有:雾封层、微表处、薄层罩面。

厚度低于2.5cm的薄层罩面预养护技术在国内外得到广泛的应用。

20世纪90年代,美国研发开级配抗滑磨耗层(OGFC)用以替代传统路表处治技术,由于国外技术在我国推广过程中的地域不适性、专利造价高等因素,国内为打破垄断争先进行温拌超薄罩面开发与应用。

温拌超薄罩面路面结构材料属于路面养护技术领域,解决了现有养护技术中采用热拌沥青温拌超薄罩面沥青烟排放高、能源消耗相对较高、施工受季节性低温气候限制的问题。

温拌超薄罩面技术采用超薄(厚度为1~1.5cm)温拌沥青混合料OGFC-5型级配和专用的温拌型高黏改性沥青以及增韧纤维,油石比为6.5%~7.0%。

本新型实用技术可节省混合料生产用燃油20%~30%,减少温室气体排放50%左右,减少沥青烟等有害气体排放80%以上(减排测算依据《北京市温拌沥青混合料路面技术指南》),施工基本不受季节性低温气候限制,充分利用原路面结构承载能力,以加铺罩面为主,气体排放量少,环境污染小,更符合国家绿色环保政策。

适用于水泥路面、桥面、隧道白改黑、沥青路面修复和预养护,以及彩色绿道建设。

2技术原理
2.1结构组成
温拌超薄罩面路面结构包括:(1)处治合格的原路面;(2)非乳化黏结防水层;(3)温拌超薄罩面。

原路面经病害处理合格,黏结防水层铺设于原路面的表面,温拌超薄罩面铺设于黏结防水层的表面。

温拌超薄罩面为1~1.5cm厚的极薄磨耗层。

黏结防水层为纯油性非乳化不粘轮防水粘层油,喷洒量为0.2~0.6kg/m2,根据具体路面状况分析用量。

温拌超薄罩面混合料包括粗集料75%~80%,细集料15%~20%,矿粉5%,聚酯纤维2译,温拌超薄罩面沥青用量是粗集料、细集料、矿粉和聚氨酯纤维总质量比值的6.5%~7.0%;粗集料为粒径3~5mm的玄武岩或者与玄武岩硬度相当的其他矿料,细集料为粒径0~3mm的机制砂。

一种温拌超薄罩面路面结构材料的设计及施工方法
Design and Construction Method of a Warm Mixing Ultra-Thin
Surface Pavement Structural Material
罗世才1，马新宇1，程虎2
（1.中国市政工程西南设计研究总院有限公司，成都610000；2.四川旌路道材科技有限公司，四川德阳618000）
LUO Shi-cai1,MA Xin-yu1,CHENG Hu2
(1.Southwest China Municipal Engineering Design&Research Institute Co.Ltd.,Chengdu610000,China;
2.Sichuan Jinglu Dao cai Technology Co.Ltd.,Deyang618000,China)
【摘要】针对路面预防性养护，提出了一种低碳绿色、环保经济的温拌超薄罩面路面结构材料的设计及施工方法，通过加铺1~1.5cm 厚的温拌超薄层磨耗层，延长路面使用寿命，提升路面的行车舒适性、安全性、降低行车噪声等。

【Abstract】Aiming at the preventive maintenance of road surface,a low-carbon,green,environmentally friendly and economical design and construction method of warm mixing ultra-thin surface pavement structure material are proposed.By adding1~1.5cm warm mixing ultra-thin and ultra-thin wear layer,the service life of road surface is extended,the driving comfort and safety of road surface are improved,and the driving noise is reduced.
【关键词】温拌超薄罩面；预养护技术；低碳排放；路面材料
【Keywords】warm mixing ultra-thin surface;preventive maitenance technology;low carbon emissions;pavement materials
【中图分类号】U414；U416.217【文献标志码】B【文章编号】1007-9467（2023）12-0079-03【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2023.12.226
【作者简介】罗世才（1989～），男，四川成都人，工程师，从事道路设
计与研究。

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2.2技术特点
(1)温拌超薄罩面摊铺技术是一种基于特殊多重改性沥
青,具备高流动性、高软化点、高延度、高韧性的沥青;(2)混合料出料温度130~140℃;(3)无须拉毛、铣刨原道路面层;(4)无须同步摊铺机,异步摊铺机即可施工;(5)初压温度100℃,终压温度60℃以上均可;(6)采用非乳化不粘轮特种防水黏结层;(7)适宜结构层厚度为1~1.5cm 的温拌超薄罩面,对竖向高程影响小,节约原材料;(8)施工温度高于-5℃以上时均可铺筑该超薄层;(9)开放交通时间快,交通管制时间短,摊铺温度降到40℃后即可开放;(10)OGFC -5混合料成型后可形成沥青毯,如图1所示。

图1OGFC-5混合料成型后示意图(沥青毯概念)
3技术创新点
温拌超薄罩面技术的创新点为结合非乳化不粘轮防水黏
结层,在不拉毛或铣刨原路面及使用传统摊铺碾压设备即可完成全部作业的模式下,实施对水泥路面或沥青路面的加罩超薄层技术。

大大降低了沥青烟的排放,保护工人健康,更符合国家绿色环保政策。

可节省生产用燃油20%~30%,减少温室气体排放50%左右,减少沥青烟等有害气体排放80%以上。

4
技术应用情况
4.1
应用项目介绍
成都市双流城区部分道路黑化项目,是城市道路白改黑
项目,需要快速、降噪、环保、高效的维护方案,经综合比选后决定采用温拌超薄罩面。

选取吴家坝街作为试验段,对路面白改黑养护升级。

4.2
实施方案及流程
4.2.1
原路面处理
温拌超薄罩面是预防性养护材料,不能作为补强路面材
料。

若原路面结构强度不够,则需对原有路面及基层进行补强:
(1)原路面板块破碎需换板处理;(2)原路面板块的轻微裂缝应进行灌缝处理。

4.2.2
生产设备
采用间歇式热拌和站,根据工程量合理安排生产能力,一般要求生产能力大于120t/h ;温拌超薄罩面采用分步施工工艺,喷洒粘层油后进行温拌沥青混合料的摊铺,需要粘层油喷洒机,要求喷洒机能够控制喷洒量在0.2~0.6kg/m 2,根据工程合理安排喷洒机台数;温拌超薄罩面摊铺厚度为1~1.5cm ,要求摊铺机具有良好的薄层摊铺能力,可控制摊铺厚度1~1.5cm ,摊铺机一般选用德国Vogel 、戴纳派克等进口品牌,要求加热方式为电加热。

温拌超薄罩面使用14t 以下的双钢轮压路机进行蹍压,推荐采用1台12t 和1台3t 双钢轮压路机进行碾压;沥青混合料建议自卸式卡车运输,运输过程中应采取防水、防风、保温等措施,其他设备要求与普通沥青施工一致。

4.2.3
混合料生产
生产前检查拌和楼处于正常工作状态,拌和楼电子显示盘需准确显示拌和楼的温度,以及传感器系统、计量系统的信息等。

因本次温拌超薄罩面为微薄层,级配等粒径较小,生产前需清空拌和楼热料仓,以防大粒径颗粒混入温拌超薄罩面
混合料中。

生产前,应将拌和楼沥青管道中的沥青清理干净,将胶结料加热(105~120℃)可以通过管道泵送,以免与温拌超薄罩面特种改性沥青混合。

生产时先将增韧剂投入搅拌缸中干拌15s ,确保冷料供应的合理速度和比例,同时确保热料仓的集料供应与生产需求相匹配,加沥青后再拌和30~40s ,严格控制拌和温度为105~120℃。

生产过程注意检测出料温度需在要求范围内,拌和后的沥
青混合料应均匀一致,无花白、无粗细料分离和结团成块现象[2]。

4.2.4
运输
运料车不能有残存沥青混合料,切实保证运输中不会出现杂料混入温拌超薄罩面混合料现象。

运输车需涂刷隔离沥青的油。

在运输过程中与常规沥青要求一致,具有保温等功能。

根据拌和机的生产能力、摊铺速度、运距的长短来计划车辆数,以保证摊铺连续。

4.2.5
摊铺
摊铺前需撒布粘层油,彻底清扫路面,清除路面杂物,并保证路面施工时处于干燥状态。

粘层油用量0.20~0.60kg/m 2,
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保证粘层与沥青及原路面的黏结效果,需在撒布粘层油后0.5~1.5h摊铺沥青层,同时应保证整个施工范围的清洁,若出现石屑等杂物,需清理干净后方可摊铺。

摊铺机应配备足够人员,除正常摊铺所需人员外,需增加1~2名补料人员以修补可能出现的摊铺缺陷,摊铺机前应配备1名人员清除路面杂物。

检查摊铺机各部件组合正确、完整,料斗、熨平板必须干净整洁,不能出现杂料尤其是粒径大于4.75mm的颗粒。

在沥青混合料的摊铺过程中,必须密切关注混合料的温度控制。

温度不宜过高,温度过高,可能会导致混合料颗粒膨胀,影响其稳定性和密实性。

在摊铺过程中,还应注意摊铺速度的控制。

一般情况下,初始摊铺速度应保持在2~4m/min,待摊铺机运行平稳后,可逐渐提高摊铺速度,但应避免过快摊铺导致的混合料堆积和产生波浪。

对旧路面状况的掌握也至关重要。

旧路面的车辙越深,摊铺速度应相应减缓。

此外,摊铺机应保持适当的工作压力,以确保沥青混合料的压实度,从而提高路面的耐久性和抗变形能力;还应密切关注熨平板的工作状态。

熨平板产生的刮痕应及时人工加料整平,以确保道路的平整度;此外,熨平板产生的压痕也应及时清理,以确保道路表面的美观;当摊铺过程中出现大粒径石料时,应立即进行人工补料,以避免混合料颗粒间的过度摩擦,从而影响摊铺质量。

同时,还应注意观察摊铺过程中的混合料颗粒分布情况,对不均匀之处及时进行调整;施工过程中现场气温不得低于-2℃,不可雨中施工。

4.2.6碾压
在控制温度条件下碾压,最佳碾压温度为60~100℃。

碾压前,需喷水清洗干净钢轮。

碾压可采用常规热板沥青碾压的要求控制。

主要碾压速度控制在8km/h,压实次数可根据现场情况调整,主要原则是避免石料压碎,防止路表泛白。

4.2.7施工质量控制
质量控制在施工进程中扮演了关键角色,覆盖了诸如碾压温度、摊铺温度、摊铺厚度、厚度控制、混合料级配、沥青用量、矿料质量及级配以及混合料各项指标等多个环节[3]。

采用校准后的插入式红外线温度计,用以监测温度;取样工作通常在运输车内或现场摊铺时进行。

厚度控制必须覆盖整个熨平板后方的宽度;混合料质量和级配应符合设计要求和JTG F 40—2004《公路沥青路面施工技术规范》的规定;对各种矿料和沥青用量以及材料和沥青混合料的加热温度进行严格控制;沥青混合料的生产应每日进行焚烧试验,确保矿料级配、沥青含量等结果的合格率不低于96%;拌和后的沥青混合料应均匀一致,无花白,无粗细料分离和结团成块现象,原路面表面干燥、清洁、无浮土,其平整度和路拱度应符合要求。

摊铺时应严格控制摊铺厚度和平整度,避免离析,注意控制摊铺和碾压温度。

5低碳环保效益情况
5.1环保效益
本项目温拌超薄罩面的技术特点:对原有路面标高影响小;各类排放物降低50%以上,施工过程无异味;施工环境温度要求低;施工周期短;适应环境性好,符合国家“绿色交通”的理念。

5.2社会效益
温拌超薄罩面厚度薄、粒径小,同时具有构造深度大、抗滑性能好,与稀浆封层、微表处等超薄层罩面相比,具有行车振动小、噪声低、耐久性更强、行车舒适性更好、行车更安全、与下承层黏结牢等特点。

该技术施工速度快,便于交通组织,对道路交通干扰小,开放交通快,对道路标高、附属设施及交通安全设施影响小,综合造价低,实用性强。

6结语
通过对温拌超薄罩面路面结构材料的技术原理及应用情况进行分析,选用成都市双流城区部分道路黑化项目中吴家坝街作为试验段,采取1.5cm温拌超薄沥青罩面。

通过对路面结构处理、材料选取、施工管理等流程把控,加铺后的路面各项指标均得到了有效的提升。

施工过程中发现,该沥青混合料摊铺温度在130℃即可,满足碾压要求,施工和易性较好。

同时也充分体现了低碳环保理念。

由此可以看出,OGFC-5温拌超薄罩面是一种性能优质的预养护罩面材料。

【参考文献】
[1]田仪顺,赵光辉,李莲莲,等.公路交通服务体系的战略方向和建设重点[J].综合运输，2015（10）：15-20.
[2]胡艳民,马松松.微罩面技术在高速公路养护中的应用[J].北方交通, 2020(4):80-83.
[3]吴江龙,廖卫东,区桦.微罩面技术在高速公路养护中的应用.建材世界2012（4）：62-62.
【收稿日期】
2023-10-24
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