李 嬌
(山西省長治市協成公路養護工程有限公司,山西 長治 047500)
此隧道路面工程中超薄磨耗層選擇的膠結料是SBS改性瀝青,相關技術指標見表1。
表1 SBS瀝青技術性能指標
根據表1試驗數據結果可知,SBS改性瀝青相關技術性能指標都達到了設計標準要求。
為了提高超薄磨耗層抗滑性與耐磨性,選擇的粗集料是輝綠巖,具體規格范圍是5~10 mm;細集料選擇的是石灰巖,具體規格范圍是0~3 mm。其中粗集料的各項技術指標詳見表2。
表2 粗集料各項技術指標試驗數據結果
根據表2中的試驗數據結果可知,粗集料的相關技術性能指標都達到了設計標準要求。
選擇的礦粉類型是石灰巖。設計的礦粉技術指標基本要求是:含水量≤1,親水系數<1,塑性指數系<4,而試驗數據結果分別是:含水量是0.56%,親水系數是0.42%,塑性指數是2.3。由此可知,礦料各項技術性能指標都達到了設計基本要求。
為了能夠增強超薄磨耗層的相關性能,需要結合原材料選用進行科學的級配設計,級配曲線如圖1所示。
圖1 級配曲線
分析圖1可知,混合料中粒徑范圍在0.075~4.75 mm的集料含量是30.4%,粒徑范圍在4.75~9.5 mm的集料含量是61.2%,這充分表現出了超薄磨耗層的小粒徑、多碎石與斷級配的鮮明特點。將粒徑>4.75 mm的集料作為瀝青混合料的骨架,然后石料以摩擦的方式嵌入,從而產生高強度的混合料基礎。結合實踐經驗,把粒徑范圍在2.36~4.75 mm的集料含量提高至6.2%,用其填充骨架空隙,能夠使混合料體積特性達到設計基本要求。
通過總結與分析工程實踐經驗,分別選擇4.5%、5.0%、5.5%的油石比制作馬歇爾試件,而試件的具體尺寸是φ101.6 mm×63.5 mm,同時對馬歇爾試件的相關參數進行試驗,具體數據結果詳見表3。
表3 馬歇爾試驗數據結果
根據馬歇爾試驗數據結果可知,選擇的油石比在空隙率、礦料間隙率與穩定度方面都滿足了設計基本要求。而油石比是5.5%時,飽和度與流值都沒有滿足設計基本要求。通過綜合分析隧道路面工程實際情況,并結合實踐經驗,最后決定選擇的油石比是4.9%。
將超薄磨耗層作為隧道路面的表層,其暴露在了自然環境下,而且直接承受車輛的荷載,所以超薄磨耗層必須具備良好的防水性、承載力、高溫穩定性以及高強度等。
(1)瀝青用量檢驗
結合設計指標中的最小油膜厚度基本要求,并通過開級配瀝青混合料油膜厚度計算公式,得出的結果是9.77 μm,達到了標準規范要求的≥9 μm。隧道路面選擇超薄磨耗層,就必須保證超薄磨耗層具備良好的抗滑性能,而這就需要科學控制瀝青摻入量。若是瀝青用量比較多,處在高溫條件下就會發生泛油問題,從而嚴重影響路面抗滑性能。
(2)高溫穩定性
本文選擇的油石比是4.9%,在此條件下進行車轍試件制作,試驗的溫度是600 ℃,荷載壓強是0.7 MPa,具體試驗數據結果見表4。
表4 車轍試驗數據結果
根據表4中的試驗數據結果可知,動穩定度均值達到了5 404次/mm,由此表明超薄磨耗層具備良好的高溫穩定性。
(3)水穩定性檢驗
根據相關規范要求制作馬歇爾試件(數量是兩組)。一組設定的試驗條件是在60 ℃的恒溫水浴中進行0.5 h浸泡;另一組設定的試驗條件是在60 ℃的恒溫水浴中進行48 h浸泡,然后開始馬歇爾試驗,相關試驗數據結果詳見表5,均達到了相關設計要求。
表5 浸水馬歇爾試驗數據結果
(4)抗滑性檢驗
通過制作三塊車轍板,然后選擇鋪砂方法對超薄磨耗層相應構造深度進行檢驗,具體試驗數據結果見表6。
表6 超薄磨耗層構造深度試驗數據結果
根據表6中的超薄磨耗層構造深度試驗數據結果可知,其試驗數值均達到了技術標準要求。從本質上分析,構造深度的大小代表著路面抗滑性能的優與劣。
近些年來,隨著交通量的不斷增多,此高速公路的原路面性能日趨減弱,尤其是隧道路段,選擇的路面類型是水泥路面,因為承受的交通荷載比較多,加之養護工作不到位,嚴重影響了路面平整度與抗滑性。為了進一步增強水泥路面的路用性能,養護單位決定選擇2 cm超薄磨耗層技術實施加鋪罩面,工程長度是1.36 km。
(1)原路面處理
為了實現薄層罩面與原水泥路面的有效聯結,就需要完成原路面的銑刨處理,而且接縫位置應涂刷適量的接縫料,由此能夠促進新路面與原路面的粘結。針對發生裂縫的路面,應該先實施灌縫處理,全面挖補坑槽。針對發生嚴重病害的路段,需要提前完成結構性補強,然后進行超薄磨耗層施工。
(2)超薄磨耗層施工
針對超薄磨耗層的混合料,選擇間歇式拌合機完成瀝青混合料的充分拌和,然后通過同步攤鋪機進行攤鋪,并選用鋼輪壓路機完成碾壓。一般攤鋪機的運行速度是在3~6 m/min之間,在完成混合料攤鋪之后方可進行碾壓施工,選擇的是12 t雙鋼輪壓路機,進行2~3遍的靜壓。壓路機的碾壓速度需要控制在3~6 km/h之間,保證緩慢、均勻碾壓。
在超薄磨耗層加鋪罩面的施工前后,分別對該路段路面平整度、橫向力系數展開了全面檢測。施工前,此路段路面平整度數值是3.2 m/km,橫向力系數是39;而施工后,此路段路面的平整度數值是1.3 m/km,橫向力系數是76。由此表明,此隧道路面在選擇超薄磨耗層施工技術后,有效提高了路面的平整度、抗滑性,保證了安全行車。
超薄磨耗層需要選擇質地堅硬,具有良好耐磨性的材料。優化設計配合比,選擇油石比是4.9%進行超薄磨耗層混合料的設計,而且通過了高溫穩定性與抗滑性等試驗。在實際工程驗證和跟蹤觀測,隧道路面選擇加鋪厚度是2 cm的超薄耐磨層,能夠有效提高路面平整度、抗滑性,實現安全行車。