浅谈超薄磨耗层在高速公路养护中的应用.doc

浅谈超薄磨耗层在高速公路养护中的应用 焦继成（河南通安高速公路养护工程有限责任公司 河南 455000）【摘要】：改性超薄磨耗层系统是一种针对交通负载大、路面性能要求高的高等级道路的路面解决方案。主要应用于高等级沥青或水泥路面的预防性养护和轻微病害的矫正性养护，也可以作为新建道路表面磨耗层，是一种超长耐久的表面层，具有抗滑、抗车辙、抗磨耗的优良性能。文章以安新路维修为例阐述了超薄磨耗层在高速公路养护中的应用，主要介绍超薄磨耗层及其技术要求和施工工艺。【关键词】：超薄磨耗层 改性超薄磨耗层系统 间断级配改性热沥青On wear thin layer on the highway conservation of the applicationJiaojicheng(Henan Province on the Highway Development Ltd., Henan, 455000)【Abstract】：Modified wear thin layer system is a big load for traffic, road performance requirements of high-grade high-roads solution. Used primarily for high-grade asphalt or concrete pavement preventive maintenance and minor diseases corrective maintenance, as new roads can also wear surface layer is a long durable surface with anti-slide, anti-rut, the excellent anti-wear properties. Taking as an example the new road maintenance wear thin layer on the highway maintenance of applications, introduces wear thin layer and technical requirements and construction technology. 【Key words】： wear thin layer modified wear thin layer distribution system stopped modified hot asphalt1.前言沥青路面在我国都占有相当大的比例，而且比例还在逐年增大，交通的便利性得到了很大的改善，但车流量超载车辆的逐年大幅提高，造成路面破损的加剧，给路面施工组织管理加大了难度，而且公路维修也使交通的畅通受到了影响。为了确保高速公路的通畅，更好地为经济建设服务，方便人们的出行和商务活动，要求养护工作应及时、快速、安全、可靠，尽量缩短养护作业时间，一般情况下不得封闭交通。因此，快速养护成为高速公路路面养护的必然发展趋势。只有不断采用先进的养护机械和施工工艺，缩短养护施工作业占用车道的时间，减少交通阻塞，才能最大限度地实施快速养护。为此引进了超薄磨耗层路面维修方法来快速改善路面行驶状况。作者简介：焦继成（1966年），男，工程师，主要从事道桥养护工作。现以安新路维修为例，简单介绍一下超薄磨耗层在高速公路中的应用情况，安新路此次维修K487+358K508+400,全线共长21.042km,该路段是1997年11月28日建成通车，原施工路面结构：面层为4cm厚中粒式沥青混凝土、5cm粗粒式沥青砼、7cm热拌沥青碎石；基层为20cm厚水泥稳定基层，底基层为35cm厚石灰土底基层。采用2CM 厚超薄磨耗层对原路面进行改善。安新路是双幅四车道,由于不能完全封闭交通，给施工带来诸多不便，只能采用半幅施工半幅封闭交通的方法.为了缩短工期，不影响正常的行车，采用流水作业半幅施工的方式。在铣刨5公里左右时便开始摊铺。路面铣刨时严格控制铣刨厚度为1.5cm，铺筑2CM 厚超薄磨耗层，铣刨后的路面采用清水清洗，保证路面完全干燥并晾晒至少24小时后施工下道工序；或采用鼓风机清除路面及缝隙内的灰尘和杂物；铣刨后的路面必须彻底清理，达到路面没有任何杂物、灰尘、松散和不稳定颗粒。对于粘附在路面上不易清除的粉尘应用钢刷彻底清除，对行车带来的垃圾也要随时清除。2. 超薄磨耗层概述Novachip改性超薄磨耗层系统是一种针对交通负载大、路面性能要求高的高等级道路的路面解决方案。Novachip改性超薄磨耗层系统主要应用于高等级沥青或水泥路面的预防性养护和轻微病害的矫正性养护，也可以作为新建道路表面磨耗层，是一种超长耐久的表面层，具有抗滑、抗车辙、抗磨耗的优良性能。Novachip是将厚15-25cm厚的NovaBinder（间断级配改性热沥青）混合料摊铺在一层Novabond膜（聚合物改性乳化沥青粘层）上。使用专用设备Novapaver进行施工。特种改性乳化沥青粘结层NovaBinder喷洒与改性热沥青混合料摊铺同时进行，经压路机压实以后一次成型。壳牌独特设计的改性乳化沥青Novabond优异的粘结性能充分避免了薄层辊面存在的风险，NovaBinder改性沥青混合料最大程度地发挥了热沥青混合料的各项优势。通常Novachip系统主要可以解决如下路面问题：路面出现轻微到中等病害，需要经济有效的养护，以改善路用性能，延长使用寿命；路面光滑，摩擦系数不够或路面纹理深度不足，需要改善行驶质量；路面出现轻度裂缝，轻微剥落等情况，需校正表面缺陷；行驶过程中路面噪音过大，需要减少路面-轮胎噪声；路面表面横向排水不畅，需要改善表面排水等。3. 超薄磨耗层的技术要求3.1 原材料性能测试3.1.1粗集料技术要求NovaChip作为表层，直接承受交通荷载，因此首先要满足耐磨的要求，所以粗集料要应为典型高等级公路路面使用集料,破碎砾石、玄武岩、白云石，沙石和燧石，或其他材料均可作为沥青混合料的粗集料。磨耗常规评价方法为洛杉矶法和狄法尔法两种,其中粗集料的洛杉矶磨耗损失是焦的使用性能的重要指标,它与沥青路面的抗车辙能力耐磨耗损失小的集料,集料坚硬,耐磨,耐久性好.此外,NovaChip系统,采用间断级配,对粗集料嵌挤能力要求高,磨耗损失的要求更有所提高,必须满足洛杉矶磨耗的要求下,还需进行微狄法尔磨磨耗试验.微狄法尔磨耗试验为一定数量的集料经水浸泡1小时后,与5kg9.5mm的钢球、2.0升水同时在罐里搅动，罐的容积为5升，内径194±2mm，内部高度170±2mm。转速为每分钟为100次。考虑到某些骨料浸水后具有更大的磨耗损失，因此试验在水中进行，此外美国的经验表明，某些骨料能够满足洛杉矶的要求，但不能满足微型狄法尔磨耗损失的要求。因此，微狄法尔磨耗损失为系统的强制要求。对于不同公称粒径，微狄法尔磨耗试验要求不同的样品。对于NovaChip TYPE B，可选取4.756.7mm和6.79.5mm的石料各750g来进行试验，其试验结果如下:表3.1 粗集料微狄法尔磨耗试验结果指标单位试验结果技术指标试验方法微狄法尔磨耗损失 不大于%11.518ASTM TP58-603.1.2细集料的技术要求4.75mm以下的细集料必须是机制砂，应洁净、干燥、无风化、无杂质，与沥青有良好的粘结能力。细集料技术要求及测试结果如下表：表3.2 细集料技术要求项 目单位高速公路试验方法表观相对密度 不小于t/m³2.50T0328坚固性（>0.3mm部分） 不小于%12T0340含泥量(小于0.075mm含量) 不大于%3T0333砂当量 不小于%60T0334亚甲蓝值 不大于g/kg10T0346棱角值 不小于%45T0345表3.3细集料测试结果项 目单 位试验结果技术要求试验方法砂当量 不小于%70.660AASHTO T176-00亚甲蓝值 不大于g/kg8.610AASHTO TP57-993.1.3粗细集料的综合测试结果表3.4集料密度试验结果表矿料0-39.5-13.2矿粉毛体积密度(g/cm³)2.5752.6962.693视密度(g/cm³)2.7392.7292.693吸水率(%)2.320.45表3.5集料筛分结果筛孔尺寸13.29.54.752.361.180.60.30.150.0759-13.2100000000005-9.51001006.51.51.21.11.11.01.00-310010010086.651.832.622.116.814.0矿粉10010010010010010099.797.278.83.1.4胶结料性能指标表3.5 NovaBond(聚和物改性沥青)性能指标试 验规 范试验方法赛波特试验250C,S20-100ASAT D244 T0623-1993储藏稳定性试验24h,%1.0maxASAT D244 T0656-1993筛上剩余量试验%0.05maxASAT D244 T0652-1993蒸馏固含量%63.0MinASAT D244蒸馏后石油2.0MaxASAT D244破乳速度35ml 0.02N,Cacl240ASAT D24435ml 0.8%,气溶胶OT40ASAT D244蒸馏残留物性能试验针入度,250C,100g,5S,0.01mm60-150ASTM D5 T0604-2000溶解度%,三氯乙烯97.5MinASTM D2042 T0607-1993延度250C,5cm/min,cm40MinASTM D113 T0605-1993表3.6 Novabinder(沥青粘结料)试 验规 范方法针入度, 250C,100g,5s,0.1mm50MinASTMA D5 T0604-2000软化点,TR&B, 0C65MinASTMA D36 T0606-2000密度150C,g/cm3,实测ASTMA D70 T0603-1993延度50C,5cm/min,cm20 MinASTM D113 T0605-199348h离析, 0C2MaxASTMA D5976 T0661-2000旋转粘度1350C,Pa.s3MaxASTMA D4402 T0625-2000测力延度比40C,5cm/min,%0.3MinASTMA D226弹性恢复250C,%70MinASTMA D6084-97 T0662-2000旋转薄膜加热试验残留物1630C,75min质量损失%1.0MaxASTMA D2872 T0610-1993针入度比%60MinASTMA D5 T0604-2000延度50C,5cm/min,cm15MinASTMA D113 T0605-19933.2 试验胶结料用量的确定根据河南的气温和试验路交通条件，拟采用NovaBindeType B-II系统。根据设计级配下各档料的组合状况。确定初始沥青用量为4.7%.沥青混合料的压实温度根据沥青的粘温曲线确定。本次试验室内拌和温度为175，压实温度为155。采用旋转压实仪成型，旋转压实仪单位压力为600Kpa,设定旋转压实数为100次。根据“沥青及沥青混合料试验规程”中T0711的方法测试混合料的理论最大相对密度为2.522g/cm。沥青胶结用量分别为:4.2%，4.7%，5.2%，5.7%。各沥青用量下混合料的压实特性和体积特性见下表：表3.7 不同沥青用量下混合料的体积特性沥青用量设计压实次数下油膜厚度(µm)Va(%)VMA(%)VFA(%)4.215.523.732.47.64.715.122.834.78.95.213.422.241.210.05.710.020.051.811.1建议技术要求102025-459.0综合Novchip体积特性的建议要求及油膜厚度的控制,初步认为沥青胶结料含量为4.9%较为合理。并推荐Novchip typeB混合料的NovaBond理想喷洒量约为0.85 L/,但由于安新路经过铣刨后纹理纹理深度大幅提高，根据施工现场原路面的构造深度沥青洒布量为0.95-1.15L/。3.3 设计级配选择设计级配下各档料比例混合料类型9.513.259.50-3矿粉Novachip TypeB56726.51.5混合料设计级配混合料类型13.29.54.752.361.180.60.30.150.075TypeB10095.032.425.216.010.98.16.65.9级配范围10085-10028-3825-3215-2310-188-136-104-74. 超薄磨耗层NovaChip施工：4.1底层准备4.1.1 原路面的处置：（1）缝宽大于0.6cm、小于1.3cm的裂缝使用填缝料填补（不可使用膨胀率不达标材料）；（2）缝宽大于1.3cm的裂缝使用沥青砂填补并压实；（3）深度大于2cm的坑槽必须填补。（4）错台大于1cm的地方存在脱空时压浆处理或更换（5）错台大于1cm但不存在脱空时采用铣刨或加铺找平层的方法处理；（6）大于1cm的车辙必须填补或铣刨；（7）原路面平整度大于1cm时必须铣刨或找平处理；（8）恢复路面横坡度；（9）必须修复和改善路面的排水系统。4.1.2 路面清扫：可采用清水清洗路面，保证路面完全干燥并晾晒至少24小时后施工下道工序；或采用压风机清扫路面及缝隙内的灰尘和杂物；原路面需要铣刨时必须采用精细铣刨工艺，铣刨的路面铣刨后的路面必须彻底清洗，达到路面没有任何杂物、灰尘、松散和不稳定颗粒、粘结的粉浆。4.2 Novachip混合料生产(1) 拌和机标定和调整：施工前必须对拌和机的计量系统进行校准，保证计量的准确；对机械传动和传送部分进行检修和润滑，保证生产的稳定和连续；对除尘设备进行检修及对需要更换的耗件进行更换；根据生产计划及生产的混合料类型对热料仓上的筛网调整及更换，但必须保证具有2.53.0mm、56mm和1011mm各一片。(2) 施工配合比调整： 首先在冷料仓取料进行筛分试验（水筛法），根据筛分结果以目标级配为基准调整冷料上料比例，同时根据使用拌和机的实际情况确定冷料上料器的转速、振幅及料门角度； 分别从热料仓取料，进行筛分试验（水筛法），根据筛分结果以目标级配为目标调整热料仓下料比例； 使用旋转压实仪压实100次确定施工配合比下的体积性质和最佳用油量。（3）NovaChip混合料生产 石料加热温度180190； 沥青加热温度 165175； 拌和温度170180； 拌和时间30s45s。4.3 Novachip混合料运输采用大于15t的自卸汽车运输，车厢底板和侧板必须涂抹防粘剂，而且车厢必须遮盖，防止温度降低过快。4.4 Novachip摊铺 必须使用NovaPaver进行摊铺； 开始摊铺前必须预热熨平板，受料斗、螺旋送料器必须涂防粘剂； 对乳化沥青喷洒量进行标定； 摊铺温度160170； 摊铺速度10m/min30m/min； 气温低于10不得摊铺，雨后24小时内不准施工。4.5 NovaChip碾压 至少需要1台10t12t的钢轮压路机； 压路机在140以上碾压，采用静压法碾压，不可振动，也不能使用胶轮压路机； 碾压2遍以上； 碾压不是保证压实度，而是石料摆正实现稳定嵌挤； 开始碾压前可适当使用防粘剂；4.6 开放交通(1) 施工后可在冷却到50 以下开放交通(2) 在环境温度25条件下，2040min可开放交通4.7 NovaChip检测指标(1) 沥青含量：每天混合料生产稳定后运料车上取样，采用焚烧法检测沥青含量，实际沥青含量与施工配合比确定的最佳沥青用量相差满足±0.2%之内。(2) 混合料级配：方法同沥青含量检测，实际配比中4.75mm、2.36mm通过率与施工配合比之差小于± 3%，实际配比中0.075mm通过率与生产配合比之差小于± 1%，其它粒径的通过旅应最大限度的靠近施工配合比。(3) 混合料体积性质： 现场摊铺机螺旋输送器处取料，采用旋转压实仪成型，成型温度155160，压实100次，空隙率控制在施工配合比设计空隙率± 1%。(4) 压实厚度：厚度应满足2.0±0.5cm，采用现场测量方法。(5) 现场构造深度：铺砂法检测，必须在>1mm(6) 摩擦系数：摆式仪检测，BPN>45（7）平整度：较原路面有所提高5. 小结：Novachip采用专用的设备Novapaver进行施工，是一种同步施工的改性沥青超薄磨耗层，用于路面养护能够较快的改善路面行驶状况，增加路面的抗滑性能和表面排水能力，降低雨天行车水雾现象，降低行车噪音，防止路表水向下渗透。但在铺筑前需对原路面的病害进行彻底治理，如：坑槽，大于1CM的车辙和原路面平整度大于1CM 的必须进行找平或铣刨处理，恢复路面横坡度等非结构性损坏。6.结语：Novachip属于预防性和恢复路面表面功能的养护方法，无法解决结构性损坏带来的病害。所以当原路面出现结构性损坏或承载力不足时必须进行补强处理，使其达到满足要求的承载能力，否则将大大降低Novachip的使用效果和寿命。总之，超薄磨耗层路面维修具有抗滑、抗磨耗、工期短、开放交通早、提高了路面的平整度、降低路面行驶噪音、施工中不影响正常交通的优点,能够快速改善道路的行驶状况，是符合现代高速公路养护发展的方向