超黏精罩面路用性能评价研究.pdf

交通世界TRANSPOWORLD0 引言我国高速公路已形成网络，道路养护已经成为高速公路的重点，其中预防性养护是其中的重点环节之一。预防性养护可防止道路早期破坏，恢复和提升道路使用性能，延长道路使用寿命。超黏精罩面采用半开级配设计，空隙率大，是一种优异的沥青路面抗滑降噪磨耗层。超黏精罩面可修补路面轻微破损，有效提升路面抗滑性能和平整度，降低行车噪声，且具有良好的排水性能，能防止雨天出现水滑，保证行车安全。此外，超黏精罩面施工灵活，完工后即可开放交通，且工程造价低。本文结合某高速公路预防性养护实践，对原材料选择与检验和配合比设计进行阐述，并对养护前后路面各项指标进行检测，对比分析检测结果，确定养护效果。1 路面使用状况调查与评价1.1 工程概况某高速公路采用双向四车道设计，行车速度为100km/h，设计行车视距为200 m，桥涵按照公路-级荷载设计。路基设计宽度为 25.5 m，路拱横坡度为 2%。该高速公路路面全线均采用沥青路面，其中桥梁和隧道采用复合式路面结构。沥青路面基层分上下两层，底基层采用水泥稳定砂砾，水泥剂量为4%，重、特重交通等级厚度均为20 cm；基层采用水泥稳定碎石，水泥剂量为 5%，重交通等级厚度为 36 cm，特重交通等级厚度均为40 cm。沥青面层分为上、中、下三层，下面层重交通等级采用6 cm厚AC-20中粒式沥青混凝土，特重交通等级采用6 cm厚ATB-25中粒式沥青混凝土；中面层均采用6 cm厚AC-20中粒式沥青混凝土，上面层均采用4 cm厚AC-13细粒式沥青混凝土。复合式路面结构下面层采用水泥混凝土路面，上面层与中面层与沥青路面结构相同。1.2 路况评价为了延长道路使用寿命，在高速公路运营使用一年后，拟对高速公路沥青路面开展预防性养护。养护前对路面病害进行调查，并对路面使用状况开展评价。本文选取路面使用状况较差的K16+300K16+400段作为研究对象，根据调查结果：该路段共发现13条裂缝，其中 2 条为贯穿性横向裂缝，裂缝宽度最大为 3 mm，其余裂缝宽度均小于1 mm，总长度不超过10 m，没有发现其他病害。分析路面贯穿性横向裂缝的主要成因为路基不均匀沉降造成的，养护前进行了修补。整理K16+300K16+400 试验调查结果，得出路面破损率DR 最大值为 1.3%，路面状况指数 PCI 值最小值为83.28，路面使用状况评价等级均为优。2 原材料与配合比设计2.1 集料超黏精罩面的厚度通常为1025 mm，集料最大粒径不得超过10 mm。粗集料应选择硬度高，多棱角，干燥洁净、耐磨且形状规则的石料，为了保证高黏沥青与集料的黏附性，本文粗集料选择辉绿岩碎石。机制砂价格较天然砂高，但与沥青的黏附效果好，本文细集料选择辉绿岩机制砂。现场取样对原材料主要技术性能指标进行质量检测，检测结果如表1和表2所示。表1 粗集料主要技术性能检测结果项目压碎值（%）洛杉矶磨耗值（%）吸水率（%）针片状含量（%）表观密度/（g/cm3）毛体积密度/（g/cm3）磨光值PSV规范要求18181.084235 mm碎石10.111.80.863.62.9482.86444.9510 mm碎石8.310.50.624.32.9412.90144.7收稿日期：2023-02-17作者简介：刘晓航（1991），男，河南安阳人，助理工程师，研究方向为路面预防性养护施工。超黏精罩面路用性能评价研究刘晓航（山西晋北高速公路养护有限公司，山西 太原 030000）摘要：为分析超黏精罩面预防性养护的效果，结合工程项目进行研究。按照施工要求选取原材料，检验合格后开展试验，确定超黏精罩面混合料配合比。养护后，在施工现场开展试验，检测各项路用性能指标，通过对比分析得出，路面抗滑性能、平整度、行车噪声等均得到了一定程度的改善，路面养护效果良好。关键词：超黏精罩面；路用性能；摆值；抗滑性能中图分类号：U414文献标识码：B7总655期2023年第25期（9月 上）表2 细集料主要技术性能检测结果项目亚甲蓝值/（g/kg）表观密度/（g/cm3）砂当量（%）棱角性/s规范要求2.56540检测值1.92.87470.446根据表1和表2检测结果，粗集料和细集料各主要技术性能指标均满足超黏精罩面的施工要求，可以选用。2.2 填料本文填料选择石灰岩矿粉，其主要技术性能指标检测结果如表3所示。表3 填料主要技术性能检测结果项目表观密度/（g/cm3）亲水系数（%）含水率（%）塑性指数（%）规范要求2.5114检测结果2.740.280.322.5分析表3检测结果，矿粉的各项基础性能均满足要求，超黏精罩面可选用该石灰岩矿粉。2.3 高黏沥青为提高沥青与骨料之间的黏结效果，超黏罩面层应选用黏度较高的高黏沥青。超黏罩面层位于沥青路面的最外层，直接受车辆荷载和外部环境影响，而高黏沥青具有更高的模量、较好的抗剥落性、较好的黏结能力和高温稳定性，能够保证超黏精罩面的路用性能。本文高黏沥青选择超黏韧沥青，其基础性能检测结果如表4所示。表4 超黏韧沥青基础性能检测结果项目25 针入度/（0.1 mm）软化点/5 延度/cm储存稳定性/25 弹性恢复（%）检测结果53.69146.11.292分析表4检测结果，得出超黏韧沥青的高温稳定性和低温稳定性良好，储存稳定性好，弹性恢复能力强，满足超黏精罩面的施工要求。2.4 配合比设计结合以往的研究成果和试验超黏精罩面采用连续半开级配，通过开展试验确定矿料级配如表5所示。表5 超黏精罩面矿料级配粒径/mm级配上限级配下限目标级配通过以下筛孔（mm）的质量百分数（%）13.21001001009.51008199.64.75512947.12.36292428.71.18231319.30.617913.60.31379.60.151167.80.075856.8综合考虑超黏精罩面路用性能和力学性能的要求，确定混合料目标空隙率为15%。按照上述级配选取原材料制备试件开展马歇尔试验，试验油石比共选取4.8%、5.1%、5.4%、5.7%、6.0%五个。根据试验结果确定最佳油石比为5.4%，与上述矿料级配共同确定超黏精罩面混合料的最优配合比。3 超黏精罩面路用性能评价3.1 摆值检测结果分析超黏精罩面预防性养护施工前后，采用摆式摩擦系数测定仪对路面摆值进行检测。本文从 K16+300K16+400 段 中 选 取 三 个 断 面（K16+310、K16+330、K16+350）的行车道和超车道摆值检测结果作为研究对象，整理数据绘制摆值分布图如图1所示。图1 超黏精罩面摆值检测结果分布图分析图1所示摆值检测结果，得出养护前后路面摆值明显提升，路面抗滑性能有效提高，养护前原路面摆值平均值为53.2 BPN，已经十分接近50 BPN（高速公路路面摆值最低值），说明路面通常一年时间路面摆值下降明显，降低了沥青路面的抗滑性能。采用超黏精罩面预防性养护后，路面摆值平均值提高到 70.2BPN，较养护前平均提高了31.9%，说明养护后路面抗滑性能得到了明显提升，这是由于超黏精罩面表面纹理丰富，提高了路面的摩擦力。3.2 构造深度检测结果分析同样选取上述三个断面超车道和行车道作为研究对象，采用铺砂法检测路面构造深度，检测结果如图2所示。分析图2构造深度检测结果，得出养护后行车道和超车道构造深度均有一定幅度的提升，说明超黏精罩面养护后提高了路面的抗滑性能。养护前路面构造深度检测结果平均值为0.84 mm，养护后路面构造深度平均值提升到1.24 mm，较养护前平均提升了46.8%，说明路面抗滑性能大幅提升。这是由于超黏精罩面采用半开级配，混合料空隙率大，可提高路表构造深度。3.3 平整度检测结果分析同样选取上述三个断面超车道和行车道作为研究8交通世界TRANSPOWORLD对象，采用三米直尺检测路面平整度，检测结果如图3所示。图3 超黏精罩面平整度检测结果分布图分析图3平整度检测结果，得出养护后路面平整度检测值明显下降，路面平整度明显提升。养护前路面平整度检测结果平均值为2.03 mm，养护后路面平整度检测结果平均值为 0.65 mm，较养护前平均下降了68.0%，说明超黏精罩面养护后路面平整度得到大幅提升，同时提高了行车舒适性。3.4 道路噪声检测结果分析该路段接近村庄，由于行车噪声会对周边环境造成影响，因此对养护前后行车噪声进行检测，确定减噪效果。本文对小型车和大型车行车噪声进行检测，在测试路段布设传感器，使用声压计对行车噪声进行检测，检测结果如表 6所示。为了降低其他车辆的影响，选择在单辆车驶过时进行检测。表6 行车噪声检测结果车速/（km/h）90100环境噪声养护前/dB小车76.181.663.2大车92.594.3养护后/dB小车69.775.862.6大车86.488.2对比分析表6行车噪声检测结果，得出养护前后行车噪声随车速增加而增加，且大型车产生的噪声高于小型车，养护后路面形成噪声有一定幅度下降，降幅约为6 dB左右。与大型车行车噪声检测结果相比，小型车辆的降噪效果更好。分析原因，主要是超黏精罩面可吸收一部分轮胎与路面之间的振动能量，减少噪声。总之，采用超黏精罩面养护后，路面行车噪声进一步降低，降噪效果良好。4 结论本文结合高速公路路面超黏精罩面养护实践，根据路面使用状况调查结果制定预防性养护方案，按照施工要求选择原材料进行配合比设计，并在养护前后对路面主要使用性能指标进行检测，通过对比分析得出以下结论：1）采用超黏精罩面开展预防性养护后路面摆值和构造深度明显提升，其中摆值较养护前平均提升31.9%，构造深度较养护前平均提升46.8%，说明养护后路面抗滑性能得到明显提升；2）养护后路面平整度检测结果平均下降了 68%，说明养护后路面平整度大幅提升，行车舒适性也得到明显改善；3）养护前后路面行车噪声约下降6 dB左右，且小型车辆降噪效果优于大型车辆，说明超黏精罩面具有较好的降噪效果。参考文献：1 蓝剑秋.超薄罩面磨耗层技术在沥青路面工程的应用J.福建交通科技，2022（12）：45-48，58.2 顾生昊.超黏精罩面在沥青路面预防性养护中的应用J.技术与市场，2022，29（12）：85-87.3 潘涛，李志超.高韧性超薄罩面施工工艺J.交通世界，2022（27）：78-80，83.4 张海俊.超黏精罩面在公路沥青路面预防性养护的应用J.福建交通科技，2022（9）：40-43.5 朱毅.低噪抗滑精罩面（TFC）设计及路用性能研究J.黑龙江交通科技，2022，45（8）：7-9.6 许秋香，潘昊宇.EMC-13超薄罩面混合料在南北高速公路的应用分析J.西部交通科技，2022（7）：84-86.7 孔令绅，李雪萍，冯志强.超黏精薄层罩面沥青混合料性能研究J.长沙理工大学学报（自然科学版），2021，18（4）：9-15.8 马明.超薄罩面在沥青路面预防性养护中的应用J.智能城市，2021，7（9）：122-123.图2 超黏精罩面构造深度检测结果分布图9