半柔性灌注型抗车辙沥青路面施工技术

半柔性灌注型抗车辙沥青路面施工技术

张磊,代东海

河南省公路工程局集团有限公司，郑州 450000

摘要：为解决沥青混凝土路面在高温与重载交通作用下产生的车辙病害问题，提出一种新颖的半柔性灌入式抗车辙沥青路面混合料，并结合实际工程，对其施工工艺进行分析，提出施工中需要注意的要点，并经实践验证了该路面抗车辙的有效性，为相关人员提供参考。

关键词：沥青混凝土路面;半柔性灌入式路面;抗车辙路面;

在高温与重载交通联合作用下，沥青路面很容易产生塑性变形，即车辙。经研究可知，半柔性路面能结合沥青和水泥路面的优点，表现出优异的抗车辙性能。现阶段较常用的半柔性路面有灌入式半柔性路面、水泥沥青混凝土路面、水泥乳化沥青混凝土路面，其中，以灌入式半柔性路面的实际应用为最多，通过对该路面进行的力学性能数值模拟与分析可知，该路面具有很强的抗剪切变形性能。

1 原材料选择

1.1 沥青

以SBS改性沥青为例，其技术指标应达到以下要求：①针入度（25℃，100g,5s）在50～70(0.1mm）范围内；②延度（5cm/min,5℃）不小于30cm；③软化点（环球法）不低于60℃；④溶解度（三氯乙烯）不低于99.0%；⑤针入度指数PI在-0.2～+1.0范围内；⑥薄膜加热试验（163℃，5h）：质量损失不超过0.6%，针入度比不小于65%，延度（5cm/min,5℃）不小于20cm；⑦闪点（COC）不小于230%；⑧密度（15℃）以实测结果为准；⑨离析（48h软化点差）不超过2.5℃；⑩135℃动力黏度不超过3Pa·s,60℃动力黏度不小于800Pa·s；⑪PG等级符合PG76—22标准。

1.2 集料

以玄武岩石料为宜，其中，粗集料的粒径分为两种规格，即9.5～13.2mm和4.75～9.5mm；细集料只有一种规格，即0～4.75mm；填料为矿粉，由石灰岩碱性集料通过磨细制得。集料技术指标实测结果为：①粗集料：①9.5～13.2mm档：表观密度2.945g/m3，毛体积密度2.892g/m3，吸水率0.62%；②4.75～9.5mm档：表观密度2.960g/m3，毛体积密度2.888g/m3，吸水率0.84%；②细集料：表观密度2.899g/m3，毛体积密度2.797g/m3，吸水率1.25%；③矿粉表观密度为2.685g/m3。

1.3 特种灌浆料

特种灌浆料将水泥基材料作为基础施制备而成，在水泥基材料中掺加适量的水和特种树脂材料后，采用专门的设备进行搅拌。由此制备而成的灌浆料，其体积收缩率很低，相反，可发生一定程度的膨胀，可以对填补成型后混合料间隙，该灌浆料的技术指标应达到以下要求：①流动度在10～14s范围内，实测结果为12.5s，符合标准；②0.5h泌水率不超过5%，实测结果为3.9%，符合标准；③7d沥青黏附性不小于3，实测结果为5，符合标准；④60d体积变化率在-0.5%～0.5%范围内，实测结果为0.2%，符合标准；⑤3h抗压强度不低于10MPa，实测结果为13.6MPa，符合标准；3h抗折强度不低于3.5MPa，实测结果为3.8MPa，符合标准；⑥28d抗压强度不低于20MPa，实测结果为28.4MPa，符合标准；28d抗折强度不低于6MPa，实测结果为7.2MPa，符合标准。

2 配合比设计

抗车辙混合料是在孔隙较大的混合料中适量灌注特种材料形成。

2.1 矿料级配要求

在抗车辙混合料的配合比设计过程中，应先确定矿料级配要求，根据相关技术指南，建议选择SFP-13级配，其矿料各筛孔的通过率应满足以下要求：16mm筛孔通过率100%;13.2mm筛孔通过率85%～95%;9.5mm筛孔通过率20%～70%;4.75mm筛孔通过率5%～25%;2.36mm筛孔通过率5%～15%;1.18mm筛孔通过率4%～10%;0.6mm筛孔通过率3%～8%;0.3mm筛孔通过率3%～6%;0.15mm筛孔通过率2%～5%;0.075mm筛孔通过率1%～4%。

2.2 级配确定

在明确以上矿料级配要求后，确定具体的级配。按照以上级配范围，确定如表1所示三种试验级配。

表1 试验级配

根据以往实践经验，先将油石比确定为3.0%，采用对双面分别进行50次击实的方法制备试件，以测定试件的空隙率和马歇尔稳定度，进而确定级配，具体的测试结果为：级配1：稳定度4.05kN，满足不低于3.0kN的要求，流值33.7 (0.1mm），满足保持在20～40 (0.1mm）范围内的要求，空隙率27.8%，满足保持在25%～31%范围内的要求，最大理论相对密度为2.763；级配2：稳定度4.28kN，满足不低于3.0kN的要求，流值30.8(0.1mm），满足保持在20～40 (0.1mm）范围内的要求，空隙率29.4%，满足保持在25%～31%范围内的要求，最大理论相对密度为2.762；级配3：稳定度4.51kN，满足不低于3.0kN的要求，流值2.77(0.1mm），满足保持在20～40(0.1mm）范围内的要求，空隙率31.5%，略大于要求范围的上限，最大理论相对密度为2.761。

根据以上结果可以看出，级配1和级配2的各项体积指标可以达到要求，在此基础上与试验结果与过去相关经验充分结合，级配2对应的试验结果与实际工程要求更加相符。因此，将级配2作为设计级配。

2.3 最佳油石比确定

在确定了油石比固定条件下的设计级配后，还需确定最佳油石比，以上述级配2为依据，初步选定三种油石比，即2.7%、3.0%和3.3%，同样采用对双面分别进行50次击实的方法制备试件，以测定试件的空隙率和马歇尔稳定度，进而确定最佳油石比，具体的测试结果为：当油石比为2.7%时，稳定度4.41kN，满足不低于3.0kN的要求，流值27.2(0.1mm），满足保持在20～40(0.1mm）范围内的要求，空隙率30.6%，满足保持在25%～31%范围内的要求，最大理论相对密度为2.771；当油石比为3.0%时，稳定度4.75kN，满足不低于3.0kN的要求，流值30.5(0.1mm），满足保持在20～40 (0.1mm）范围内的要求，空隙率29.5%，满足保持在25%～31%范围内的要求，最大理论相对密度为2.760；当油石比为3.3%时，稳定度4.81kN，满足不低于3.0kN的要求，流值32.7 (0.1mm），满足保持在20～40 (0.1mm）范围内的要求，空隙率28.8%，满足保持在25%～31%范围内的要求，最大理论相对密度为2.752。

根据以上结果可以看出，以上油石比条件下，混合料各项技术指标都能达到要求。但2.7%的油石比，其混合料试验结果中，空隙率接近允许范围的上限，对施工控制有一定影响，而3.3%的油石比在经济性上稍显不足。因此，将最佳油石比确定为3.0%。

2.4 混合料性能验证

在完成以上配合比设计过程后，对按此配制的混合料进行性能验证，验证结果为：①析漏0.30%，满足不超过0.4%的要求；②飞散率24.3%，满足不超过30%的要求；③车辙动稳定度1 689次/min，满足不低于1 500次/min的要求。可见，按以上确定的配合比配制的混合料，其各项性能都能达到要求。

3 施工工艺

3.1 工程概况

某公路路面面层采用AC-16沥青混凝土和AC-30沥青混凝土，层厚分别为4cm和5cm，由于经过了多次养护维修，路面结构已经比较复杂。伴随交通流量不断增加，为确保行车安全和顺畅，新增了很多平面交叉口与交通信号灯。夏季高温期间，路面受重载交通持续作用，平面交叉口处的路面出现了比较严重的车辙，其深度最大可以达到16.5mm。对于这一现实问题，决定对平面交叉口中车辙问题比较严重的段落实施维修与改造。具体的维修与改造方法为：首先对原路面实施铣刨，厚度按10cm控制；然后对下面层存在的坑槽等既有病害进行处治；接着均匀喷洒一道改性乳化沥青，作为黏层；最后铺设灌入式复合抗车辙混合料。

3.2 施工工艺

3.2.1 混合料摊铺与碾压

在对混合料进行碾压的过程中，应做好对骨架空隙率这一指标的控制，使用适宜的机具，并确定合适的碾压遍数。在没有特殊要求的情况下，建议使用吨位相对较小的双钢轮压路机。对于碾压遍数，一般为普通沥青混合料减一遍。采用摊铺机完成对混合料的摊铺施工后，尽快利用吨位为12t的钢轮压路机进行静压，注意静压的遍数要控制在3遍以内，使压实度达到95%以上即可，并注意碾压完成后应达到平整。

3.2.2 制备与灌注

采用专门的设备对特种灌浆料进行制备，将灌浆料拌制完成后应以最快的速度灌注，避免长时间放置导致流动度降低，对最终的灌注效果造成影响。混合料摊铺和碾压结束，且温度自然冷却到40℃以下时方可开始灌注。如果路面存在一定纵坡，则要按照从低到高的顺序对浆料进行铺洒，以防止浆料沿纵坡快速流淌，导致下面层无法渗透。

3.2.3 表面处理与养护

完成对浆料的灌注后，将残留在表面的所有浆料清除干净，直至露出混合料表面。具体的养生时间需根据施工温度确定，一般在灌注完成3h后方可开放路段的交通。在养生过程中，所有人员及车辆均禁止通行，并注意避免受到雨水的冲刷。

4 结语

综上所述，通过对树脂灌浆料的合理应用，能起到有效增强路面自身抗车辙性能的作用，通过对上述工程近一年的连续跟踪观测，路面材料表现出极好的抗车辙性能，可为目前越来越多的重载交通段及平交段中易发生的车辙病害提供一种合理有效的技术解决方案。