道路低溫改性瀝青極薄罩面施工技術(shù)

　　完成單位

　　天津市公路事業(yè)發(fā)展服務(wù)中心

　　天津市交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司

　　工程概況

　　2018年4月14日，中共中央、國(guó)務(wù)院做出關(guān)于對(duì)《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》的批復(fù)。提出：完善高速公路網(wǎng)。構(gòu)建“四縱三橫”區(qū)域高速公路網(wǎng)。津雄高速為“三橫”之一,實(shí)現(xiàn)新區(qū)與天津的快速聯(lián)通,加強(qiáng)新區(qū)與天津港交通聯(lián)系，暢通新區(qū)出海通道。

　　津雄高速公路通車(chē)已10余年，為雙向四車(chē)道，在精心養(yǎng)護(hù)下，路面各項(xiàng)使用性能良好，但路面經(jīng)受行車(chē)荷載、氣候等因素長(zhǎng)期作用仍存在不同形式損壞，路面損壞主要類(lèi)型為橫向裂縫、縱向裂縫、龜裂、塊狀裂縫和修補(bǔ)，個(gè)別橋涵通道構(gòu)造物路段平整度稍差，局部路段車(chē)轍深度稍大，個(gè)別路段路面抗滑性能為“良”。

　　天津市公路事業(yè)發(fā)展服務(wù)中心與天津市交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司等共同研究開(kāi)發(fā)了道路低溫改性瀝青極薄罩面技術(shù)。2019年將1cm的低溫改性瀝青極薄罩面應(yīng)用于津雄高速天津-保定方向K4—K18，以及保定-天津方向K12—K15，累計(jì)施工平米數(shù)32006m2。效果如圖1所示。

　　經(jīng)濟(jì)效益方面：

　　本技術(shù)在超薄罩面的基礎(chǔ)上可顯著降低鋪筑厚度，厚度可控制在0.7cm-1.5cm范圍內(nèi)，相比薄層和超薄罩面，低溫改性瀝青極薄罩面單位成本相比其他罩面類(lèi)的單位成本低，比微表處單位成本高，但取得的路用性能效果比微表處更好，更具有降噪和美化路面的功能，使用壽命較微表處要長(zhǎng)，等效年度成本EAC最低。適用于各等級(jí)公路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程。通過(guò)比較分析1.2cm低溫改性瀝青極薄罩面每平米材料成本最低，具有造價(jià)優(yōu)勢(shì)。相比2cm熱拌超薄罩面，可以使罩面厚度減少1-1.5cm，材料費(fèi)節(jié)省1/4-1/3，按照目前市場(chǎng)價(jià)格，1平米節(jié)省瀝青混合料材料費(fèi)約10元。按照年均100萬(wàn)平米的施工量計(jì)算，每年合計(jì)節(jié)約建設(shè)投資1300萬(wàn)元。其中，可節(jié)約不可再生資源瀝青1800噸、石料3萬(wàn)噸。不僅在材料成本上有較大節(jié)約，而且由于無(wú)需銑刨直接攤鋪，節(jié)省了銑刨費(fèi)用。當(dāng)以低溫改性瀝青極薄罩面作為舊面層修復(fù)方案時(shí)，為2cm熱拌超薄罩面的70%，其經(jīng)濟(jì)效益顯著。

　　節(jié)能減排方面：

　　傳統(tǒng)SBS改性瀝青混合料的拌和溫度約為175℃，且生產(chǎn)1噸SBS改性瀝青混合料約消耗重油8.0L，拌和溫度若提高5℃，則增加消耗重油0.4L/噸。而低溫改性瀝青拌和溫度為120—140℃，比SBS改性瀝青混合料降低了35—55℃，按平均拌和溫度降低40℃可以推算出，生產(chǎn)1噸低溫改性瀝青極薄罩面瀝青混合料需消耗重油4.0L，可節(jié)約4.0L重油，進(jìn)而減少溫室氣體排放等，對(duì)實(shí)現(xiàn)道路行業(yè)低碳、可持續(xù)發(fā)展，具有重大戰(zhàn)略意義。

　　行車(chē)舒適方面：

　　項(xiàng)目對(duì)原瀝青路面、微表處、極薄罩面三種瀝青路面采用AR844型噪音計(jì)進(jìn)行車(chē)內(nèi)噪音測(cè)試，采用固定車(chē)輛（五菱宏光），勻速60km/h行駛進(jìn)行測(cè)量，對(duì)比不同養(yǎng)護(hù)方式的降噪效果。

　　對(duì)三種路面相同行駛速度下的噪音值對(duì)比，得到極薄罩面相對(duì)于原路面的噪音降低27%，較微表處噪音降低30%。

　　行車(chē)安全方面：

　　通過(guò)原路面鋪筑極薄罩面前后的摩擦系數(shù)對(duì)比，摩擦系數(shù)增長(zhǎng)22，較原路面有較大提升，所以極薄罩面在保證路面抗滑值提高的情況下，實(shí)現(xiàn)降低胎噪，提高了行車(chē)的安全性和舒適性。

　　另外，該工藝節(jié)能環(huán)保，使用瀝青混凝土比傳統(tǒng)銑刨加鋪4cm的瀝青混凝土的用量減少75%，大大降低石料和瀝青資源的同時(shí)，可減少瀝青混凝土生產(chǎn)過(guò)程中有害氣體的排放以及對(duì)施工人員身體健康的影響；縮短了養(yǎng)護(hù)施工工期，減少施工對(duì)交通同行的干擾。

　　項(xiàng)目選取了采用低溫改性瀝青極薄罩面維修的20個(gè)連續(xù)的百米段，連續(xù)3年實(shí)測(cè)DR、IRI、RD三項(xiàng)指標(biāo)，如圖2-4所示?？梢钥闯?，實(shí)測(cè)DR均值由1.71%降至0%，全部消除路面破損，實(shí)測(cè)期末衰減最快路段破損率僅0.15%，90%路段仍處在完好水平，在天津路網(wǎng)整體破損率較高的情況下取得了難得的成效。實(shí)測(cè)IRI均值由1.36m/km降至0.95m/km，路面平整度明顯提升，實(shí)測(cè)期末衰減最快路段平整度僅1.57m/km，仍達(dá)到新建道路水平。實(shí)測(cè)RD均值由6.55mm降至0.9mm，路面車(chē)轍明顯減輕，實(shí)測(cè)期末衰減最快路段路面車(chē)轍僅5.9mm，仍處于技術(shù)狀況優(yōu)等水平。維修前3項(xiàng)指標(biāo)處于高位，2019年當(dāng)年維修后年末實(shí)測(cè)三項(xiàng)指標(biāo)總體趨勢(shì)均明顯降低，隨維修時(shí)間推移三項(xiàng)指標(biāo)總體趨勢(shì)均呈明小幅衰減趨勢(shì)，但仍處于技術(shù)狀況優(yōu)等水平。極薄罩面能夠在較長(zhǎng)時(shí)間維持較高的路面技術(shù)狀況，體現(xiàn)出了良好的維修效果。

　　極薄罩面實(shí)現(xiàn)了減小厚度、降低溫度、使用耐久、降低造價(jià)、美觀舒適、行車(chē)安全、節(jié)能降耗這7大目標(biāo)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

　　主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

　　一、技術(shù)思路

　　道路低溫改性瀝青極薄罩面技術(shù)采用特殊制備的低溫改性瀝青，實(shí)現(xiàn)瀝青混合料的低溫拌和、攤鋪與碾壓，解決施工溫度難點(diǎn)問(wèn)題，擺脫施工運(yùn)距限制，延長(zhǎng)施工季節(jié)，保證瀝青結(jié)合料粘結(jié)力作用充分發(fā)揮；結(jié)合極薄罩面技術(shù)特點(diǎn)和工藝要求，確定瀝青混合料級(jí)配類(lèi)型和級(jí)配范圍、集料選擇及相關(guān)技術(shù)要求、纖維添加劑的選擇及用量、最佳油石比等，保證道路低溫改性瀝青極薄罩面抗滑降噪、美觀耐久的使用效果。

　　二、關(guān)鍵技術(shù)方案

　　1.系統(tǒng)分析研究低溫改性瀝青各類(lèi)添加劑作用和降黏機(jī)理，通過(guò)試驗(yàn)研究確定適用于極薄罩面的低溫改性瀝青配比和工藝參數(shù)。

　　2.研究分析層間性能影響因素的變化規(guī)律，對(duì)不同水平力系數(shù)和罩面層厚度時(shí)的層間最大剪應(yīng)力進(jìn)行研究，通過(guò)層間剪切試驗(yàn)、粘結(jié)力試驗(yàn)確定適用于極薄罩面技術(shù)的黏結(jié)層評(píng)價(jià)體系。

　　3.結(jié)合多種配合比設(shè)計(jì)方法確定適合極薄罩面的配合比設(shè)計(jì)試件成型方法，結(jié)合對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，研究確定低溫改性瀝青極薄罩面瀝青混合料的體積指標(biāo)和路用性能技術(shù)指標(biāo)。

　　4.研究低溫改性瀝青極薄罩面適用范圍及原路面處治要求，通過(guò)生產(chǎn)試拌和試驗(yàn)段鋪筑，綜合確定低溫改性瀝青極薄罩面生產(chǎn)施工過(guò)程技術(shù)要求，研究并確定施工過(guò)程質(zhì)量控制和工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

　　三、實(shí)施效果

　　1.罩面實(shí)施厚度實(shí)現(xiàn)1cm目標(biāo);

　　2.混合料的拌和、碾壓溫度比相應(yīng)熱拌瀝青混合料降低40℃以上;

　　3.路面使用壽命較微表處延長(zhǎng)2-5年，等效年度費(fèi)用較傳統(tǒng)超薄罩面施工降低10%;

　　4.較原路面行車(chē)噪音降低2-5dB，抗滑性能提高20%，改善視覺(jué)效果，提升行車(chē)舒適性、安全性;

　　5.節(jié)能降耗30%以上，降低煙塵排放20%以上;

　　6.為京津冀地區(qū)低溫改性瀝青極薄罩面提供技術(shù)服務(wù)及支持，起到同類(lèi)工程的示范效應(yīng)。

　　生產(chǎn)、應(yīng)用及推廣情況

　　2021年在京嵐線(xiàn)K181+000-K185+000下行一二車(chē)道+路緣帶實(shí)施1.5cm低溫改性瀝青極薄罩面，累計(jì)施工平米總數(shù)為32980m2；2020年9月于新津楊公路、津靜公路累計(jì)施工14.8萬(wàn)m2；2020年10月于津雄高速、榮烏高速累計(jì)施工32006m2。經(jīng)歷冬季低溫、夏季高溫和重載交通作用下，各路段應(yīng)用效果顯著，未發(fā)生開(kāi)裂、脫皮、推移、泛油等病害，實(shí)施效果良好，在改善平整度、美化路面、降低噪音、提高原路面摩擦系數(shù)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，可減少高溫瀝青散發(fā)的有害氣體對(duì)環(huán)境的污染，加快推進(jìn)綠色、低碳公路的建設(shè)。于2021年10月在津薊高速薊州→天津K104+301-K103+364，累計(jì)施工平米總數(shù)為11363m2，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)融雪功能，替代傳統(tǒng)的撒鹽融雪以及使用人工、機(jī)械鏟雪等被動(dòng)養(yǎng)護(hù)措施，一次投入便具有長(zhǎng)期路面主動(dòng)防冰融雪效果，變被動(dòng)養(yǎng)護(hù)為主動(dòng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，降低了冬季路面管理養(yǎng)護(hù)成本，是創(chuàng)新養(yǎng)護(hù)技術(shù)的先進(jìn)手段。《道路低溫改性瀝青極薄罩面施工技術(shù)研究及應(yīng)用》獲得2023年度天津市公路學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

　　該技術(shù)緊密結(jié)合公路綠色預(yù)防性養(yǎng)護(hù)理念，通過(guò)同步攤鋪、高黏乳化、低溫改性和級(jí)配優(yōu)化相結(jié)合，施工后路面美觀，無(wú)脫落、滲水、泛油等病害。行車(chē)噪音較原路面降低約20%，抗滑系數(shù)提高約25%，提高了行車(chē)舒適性和安全性。結(jié)合由天津市交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司、天津市公路事業(yè)發(fā)展服務(wù)中心、天津新展高速公路有限公司編制發(fā)布的天津市市政公路行業(yè)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《溫拌極薄罩面技術(shù)規(guī)范》、由天津市交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司編制發(fā)布的天津市地方標(biāo)準(zhǔn)《溫拌瀝青混合料超薄罩面技術(shù)規(guī)程》，進(jìn)一步規(guī)范了這一技術(shù)在天津的應(yīng)用，將為天津公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)創(chuàng)造出可復(fù)制、可推廣的新模式、新經(jīng)驗(yàn)。