超粘精罩面于预防性养护的研究

超粘精罩面于预防性养护的研究

 徐峰

 广州快速交通建设有限公司

摘要：随着我国公路建设的快速发展，道路主管部门的工作重点也逐渐由“大规模建设”向“建养同步”的方向转变。道路预防性养护技术可以改善路面性能，延长路面寿命，是实现道路资产保值和增产的重要技术手段。目前我国道路管养部门已经开始采用如碎石封层技术等传统养护工艺来提高路面使用性能，但碎石封层技术由于其脱料，泛油等问题，只能应用于低等级公路养护。本文开展高性能双层碎石封层用于高等级公路沥青面层的技术研究——超粘精罩面。

关键词：预防性养护；超粘精罩面；降噪性能；抗滑性能

1.引言

在高速公路建设中，沥青混凝土路面具有良好的行车舒适性和优异的路用性能，以及建设速度快、养护维修快速简便等优点，国内 85％以上高等级公路都采用此种形式。截至2016 年，全国公路养护里程超过 452.6 万公里，占公路通车总里程的 96.1%。随着我国公路通车里程的增加，交通量的巨幅增长，对道路服务质量和使用寿命的要求也增加，我国公路建设已经逐步由“大规模建设”向“建养同步”转变[1]。

本研究以华南广东地区高等级沥青路面为研究背景。广东地区属高温多雨气候类型，热量丰富、气候温暖、霜期短，雨热同期，年最高气温38℃左右，年平均降雨量大于1000mm。广东的道路沥青气候分区为1-4-1夏炎热冬温潮湿区，属于典型的高温多雨地区。在这种环境条件下，沥青路面经过短期的交通开放通行，路表就会出现一些车辙、裂缝、抗滑不足、泛白、麻面、坑槽等轻微病害，这时路面的整体结构强度尚好，如不及时养护这些病害将会进一步加速发展从而影响路面行车舒适及安全，大大降低路面的使用寿命[2]。沥青路面预防性养护技术种类较多，针对路面病害类型不同有不同的养护方法和技术。其中微表处技术作为一种提高原路面抗滑能力、抗水损害能力、延长路面寿命、美观路容的预防性养护技术，近几年得到了广泛的应用。微表处技术是在原有路面上直接摊铺改性乳化沥青稀浆混合料，微表处技术的缺陷是与原路面粘结效果较差，易脱落，噪音大，表面功能衰减快，使用寿面较短，已逐渐不被市场所接受[3]。另外，现有技术中的超薄磨耗层技术虽然能够克服微表处技术的部分缺陷[4]，但是由于其磨耗层采用的是热拌沥青混合料，结构层厚，所以碳排放量大、造价昂贵（人民币 50-60/m2），而且需要配置大型热拌沥青混合料拌合设备方可施工，经济效益和社会效益都不理想。因此针对华南地区的沥青路面现状，应对高温多雨的气候，以及达到减少碳排放，快速开放交通的要求，需要开发一种冷拌工艺低噪抗滑的罩面技术以用于沥青路面的预防性养护。本文主要针对自主研发的新型养护罩面——超粘精罩面的降噪效果和抗滑性能进行研究。

2.噪音性能的研究

目前，世界各国路面噪音测试方法有多种[5]，分为三大类：远场测试、近场测试、室内试验模拟。远场测试包括统计经过法（SPB）和控制经过法，近场测试包括拖车法和随车声强法，室内试验模拟包括，转鼓法和轮胎落下法。由于噪音具有普遍性和连续性，不同的环境背景和交通状况下，噪音水平都有很大区别，并且与噪音检测方法有很大关系，因此选择合适的噪音检测方法至关重要。本文采用统计经过法对试验段噪音进行测试。

统计经过法(SPB)是国际上采用的最早测试噪音的方法，测试方法是测量一段时间内经过车辆的噪音，并记录车辆的速度和类型，随后利用统计方法对数据进行分析。SPB法测量得到的是实际人们听到的噪音，考虑了路面噪声的各个方面，包括发动机噪声、排气噪声和空气动力噪声，该方法还考虑了同类型车辆之间发生的变化。国际标准ISO11819-1 对 SPB 法给出详细的介绍：

（1）测量场地要求：空旷平整，测试地点周边 50m 范围内不存在反射障碍物，例如房屋，围墙等建筑物。

（2）测试路面要求：路线平直，路面纵坡不大于 5%，以保证车辆能够平稳匀速行驶。

（3）背景噪音要求：背景噪音应比车辆经过时测量的噪音至少低 10dB。

（4）测试仪器和人员要求：声压计放置在车辆行驶通过中线两侧 7.5m，高度 1.2m。传感器周边除测试人员外，不得有其他人员，测试人员不能在测试期间带来噪音影响，声压计应套上防风罩，放置风噪声干扰。

（5）测试场地布置：布置要求如图2-1所示。

图2-1 统计经过法现场布置图

在试验段施工6个月以后，进行噪音测试。从化环市东路试验段长478m，K2491+508--K2491+030，前方 100 米处是微表处铺面，K2494+430--K2491+608,后方是原来的路面结构，K2491+030--K2486+070，分别选取：超粘精罩面：K2491+230；微表处：K2491+930；原路面：K2490+830 作为测试点，测试结果如下表2-1所示，声压采用 A 计权。

表2-1 统计经过法噪音测试结果

由于从化环市东路位于 G105 国道上，大卡车较多。在测试是采取小汽车与大卡车分开时的数据。车辆速度是通过计算车辆通过该区域需要的时间进行换算，选取较为相近的车辆速度，比如将 47~53 km/h 认定为 50 km/h，将 67~73 km/h 认定为 70 km/h。从表4-1可知，大卡车的噪音明显高于小汽车 13~18dB，并且在高速情况下，噪音主要来源是大卡车的发动机的机械噪音，因此不采取大卡车的噪音水平来评价三种不同路面的轮胎与路面噪音。三个测试点的位置不同，背景建筑物也不同，环境噪音也略微不同。 小汽车噪音水平随车辆的行车速度增大而增大，在 50 km/h 时，超粘精罩面的噪音水平比微表处低 3.5dB，比原路面低 3.0dB；在 70 km/h 时，超粘精罩面的噪音水平比微表处低 2.5dB，比原路面低 3.0dB，因此超粘精罩面具有良好的降噪功能。

3.抗滑性能的研究

3.1摆式摩擦系数测试

依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）[6]和《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004）[7]利用摆式摩擦系数测定仪，对路面施工前，施工后以及施工后六个月进行测定，并且以试验段旁的微表处 MS-3 作为参考。

图3-1 超粘精罩面摆值测试

图3-2 摆值结果

图4-3 试验段四个车道摆值

从图4-2可知，超粘精罩面施工后摆值平均水平达到87，6个月后下降至70，结合图4-3，超粘精罩面的路表表面纹理密集，提高了轮胎与路面的接触面积，随着车辆荷载作用，超粘精罩面表层的集料脱落，集料的倾斜角度也发生变化，导致抗滑能力下降，但仍高于原路面的抗滑能力，能够将抗滑性能提升35%。与微表处相比，抗滑性能明显高于微表处。从图4-3可知慢车道和非机动车道施工后摆值非常大，但在施工后半年恢复平均水平，原因在于使用的压路机类型不同，在快车道和行车道使用5吨钢轮压路机振动碾压，慢车道和非机动车道采用26吨的胶轮碾压，轮振动压路机和胶轮压路机压实效果有很大区别，导致路面的构造深度和摆值前期相差较大，钢轮振动压路机是一种刚性碾压，压实更加密实，振动模式不仅有竖向压力，还有很大的横向推力，会改变集料的倾斜角度，使集料之间紧密，还会将一部分沥青挤出表面，形成亮带，影响路面的美观。而胶轮压路机是一种柔性碾压，只有竖向压力，集料能够保持树立状态，路面美观，铺筑初期具有很好的构造深度和抗滑性能，但是随着社会车辆的碾压，抗滑能力回复平均水平。《微表处与稀将封层技术指南》JTG F40-2005）要求路面摆值大于45，超粘精罩面满足要求。

3.2构造深度测试

采用铺砂法进行构造深度测试，测试结果如图4-4和4-5所示，试验结果表明，超粘精罩面的构造深度比原路面小，但是施工后慢车道和非机动车道的构造深度很大，原因在于这两个车道使用胶轮碾压，碾压次数6-8遍，未能将其完全压实，碎石保持树立状态；随着车轮荷载作用，碎石之间的相互嵌挤，发生倾斜，导致内部孔隙减小，一部分沥青被挤压出表面，导致构造深度降低，因此慢车道施工后构造深度很大，而经过6 个月车轮荷载作用，构造深度急剧下降，非机动车道上的车轮荷载作用较少，仍能保持较好的构造深度。对于一般密实型沥青路面来说，构造深度降低会影响雨天的抗滑性能，构造深度小导致水膜无法刺破，形成“打漂”现象。超粘精罩面由于表面采用单一的粒径，1.18~2.36mm，构造深度较低，但是由于超粘精罩面内部存在连通孔隙，往往水会流入超粘精罩面，并横向排出，这一结论在渗水试验时得到验证。针对试验路每车道5 相隔 50m，进行渗水测试，均发生侧漏现象：水从四周冒出。如图4-6所示。

图4-4 构造深度结果

图4-5 试验段四车道构造深度

图4-6 渗水测试发生侧漏现象

4.结论

选取从化环市东路进行了试验段的铺筑，并对试验段工前、工后和工后六个月摆值、构造深度和噪音水平。测试表明，原路面在工后摩擦性能大约有35%的提高，摆值达到87，经过 6 个月的车辆荷载作用，摆值降到70。构造深度明显下降，但超粘精罩面能具有良好的排水能力，内部连通孔隙可保证在轮胎与路面接触时，将雨水从内部横向排出，避免了水膜产生，从而保证满足雨天抗滑要求。超粘磨耗层厚度在 厘米左右，对原路面平整度没有影响。试验段噪音测试结果表明：超粘精罩面同原路面和微表处相比，能够降低噪音 2-3dB。

参考文献

[1]方学伟. 中国沥青市场的分析与展望[J]. 石油沥青, 2018, 32(3):5.

[2]曹卫东, 沈建荣, 韩恒春. 超薄沥青混凝土面层技术研究及应用简介[J]. 石油沥青, 2005, 19(4):4.

[3]李志栋, 黄晓明, 陈广秀, et al. 微表处高噪声形成机理及其多支点降噪模型[J]. 公路交通科技, 2012, 29(1):1-10

[4]南雪峰, 王莹, 高明. 超薄磨耗层组成材料选择标准的研究[J]. 北方交通, 2008(2):3.

[5]叶国铮. 道路噪音和沥青路面吸音降噪的试验研究[J]. 华南建设学院西院学报, 2000(02):19-25.

[6]交通部公路科学研究所编. 公路工程沥青及沥青混合料试验规程[M]. 人民交通出版社, 1984.

[7]刘涛编. 公路工程质量检验评定标准[M]. 人民交通出版社, 2004.