道路低溫改性瀝青極薄罩面施工技術

　　完成單位

　　天津市公路事業(yè)發(fā)展服務中心

　　天津市交通運輸基礎設施養(yǎng)護集團有限公司

　　工程概況

　　2018年4月14日，中共中央、國務院做出關于對《河北雄安新區(qū)規(guī)劃綱要》的批復。提出：完善高速公路網。構建“四縱三橫”區(qū)域高速公路網。津雄高速為“三橫”之一,實現新區(qū)與天津的快速聯(lián)通,加強新區(qū)與天津港交通聯(lián)系，暢通新區(qū)出海通道。

　　津雄高速公路通車已10余年，為雙向四車道，在精心養(yǎng)護下，路面各項使用性能良好，但路面經受行車荷載、氣候等因素長期作用仍存在不同形式損壞，路面損壞主要類型為橫向裂縫、縱向裂縫、龜裂、塊狀裂縫和修補，個別橋涵通道構造物路段平整度稍差，局部路段車轍深度稍大，個別路段路面抗滑性能為“良”。

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

　　經濟效益方面：

　　本技術在超薄罩面的基礎上可顯著降低鋪筑厚度，厚度可控制在0.7cm-1.5cm范圍內，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，等效年度成本EAC最低。適用于各等級公路的預防性養(yǎng)護工程。通過比較分析1.2cm低溫改性瀝青極薄罩面每平米材料成本最低，具有造價優(yōu)勢。相比2cm熱拌超薄罩面，可以使罩面厚度減少1-1.5cm，材料費節(jié)省1/4-1/3，按照目前市場價格，1平米節(jié)省瀝青混合料材料費約10元。按照年均100萬平米的施工量計算，每年合計節(jié)約建設投資1300萬元。其中，可節(jié)約不可再生資源瀝青1800噸、石料3萬噸。不僅在材料成本上有較大節(jié)約，而且由于無需銑刨直接攤鋪，節(jié)省了銑刨費用。當以低溫改性瀝青極薄罩面作為舊面層修復方案時，為2cm熱拌超薄罩面的70%，其經濟效益顯著。

　　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，進而減少溫室氣體排放等，對實現道路行業(yè)低碳、可持續(xù)發(fā)展，具有重大戰(zhàn)略意義。

　　行車舒適方面：

　　項目對原瀝青路面、微表處、極薄罩面三種瀝青路面采用AR844型噪音計進行車內噪音測試，采用固定車輛（五菱宏光），勻速60km/h行駛進行測量，對比不同養(yǎng)護方式的降噪效果。

　　對三種路面相同行駛速度下的噪音值對比，得到極薄罩面相對于原路面的噪音降低27%，較微表處噪音降低30%。

　　行車安全方面：

　　通過原路面鋪筑極薄罩面前后的摩擦系數對比，摩擦系數增長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，實現降低胎噪，提高了行車的安全性和舒適性。

　　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，可減少瀝青混凝土生產過程中有害氣體的排放以及對施工人員身體健康的影響；縮短了養(yǎng)護施工工期，減少施工對交通同行的干擾。

　　項目選取了采用低溫改性瀝青極薄罩面維修的20個連續(xù)的百米段，連續(xù)3年實測DR、IRI、RD三項指標，如圖2-4所示。可以看出，實測DR均值由1.71%降至0%，全部消除路面破損，實測期末衰減最快路段破損率僅0.15%，90%路段仍處在完好水平，在天津路網整體破損率較高的情況下取得了難得的成效。實測IRI均值由1.36m/km降至0.95m/km，路面平整度明顯提升，實測期末衰減最快路段平整度僅1.57m/km，仍達到新建道路水平。實測RD均值由6.55mm降至0.9mm，路面車轍明顯減輕，實測期末衰減最快路段路面車轍僅5.9mm，仍處于技術狀況優(yōu)等水平。維修前3項指標處于高位，2019年當年維修后年末實測三項指標總體趨勢均明顯降低，隨維修時間推移三項指標總體趨勢均呈明小幅衰減趨勢，但仍處于技術狀況優(yōu)等水平。極薄罩面能夠在較長時間維持較高的路面技術狀況，體現出了良好的維修效果。

　　極薄罩面實現了減小厚度、降低溫度、使用耐久、降低造價、美觀舒適、行車安全、節(jié)能降耗這7大目標，具有廣闊的應用前景。

　　主要創(chuàng)新點

　　一、技術思路

　　道路低溫改性瀝青極薄罩面技術采用特殊制備的低溫改性瀝青，實現瀝青混合料的低溫拌和、攤鋪與碾壓，解決施工溫度難點問題，擺脫施工運距限制，延長施工季節(jié)，保證瀝青結合料粘結力作用充分發(fā)揮；結合極薄罩面技術特點和工藝要求，確定瀝青混合料級配類型和級配范圍、集料選擇及相關技術要求、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、關鍵技術方案

　　1.系統(tǒng)分析研究低溫改性瀝青各類添加劑作用和降黏機理，通過試驗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。

　　2.研究分析層間性能影響因素的變化規(guī)律，對不同水平力系數和罩面層厚度時的層間最大剪應力進行研究，通過層間剪切試驗、粘結力試驗確定適用于極薄罩面技術的黏結層評價體系。

　　3.結合多種配合比設計方法確定適合極薄罩面的配合比設計試件成型方法，結合對比試驗數據分析，研究確定低溫改性瀝青極薄罩面瀝青混合料的體積指標和路用性能技術指標。

　　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，通過生產試拌和試驗段鋪筑，綜合確定低溫改性瀝青極薄罩面生產施工過程技術要求，研究并確定施工過程質量控制和工程質量驗收標準。

　　三、實施效果

　　1.罩面實施厚度實現1cm目標;

　　2.混合料的拌和、碾壓溫度比相應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2-5年，等效年度費用較傳統(tǒng)超薄罩面施工降低10%;

　　4.較原路面行車噪音降低2-5dB，抗滑性能提高20%，改善視覺效果，提升行車舒適性、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服務及支持，起到同類工程的示范效應。

　　生產、應用及推廣情況

　　2021年在京嵐線K181+000-K185+000下行一二車道+路緣帶實施1.5cm低溫改性瀝青極薄罩面，累計施工平米總數為32980m2；2020年9月于新津楊公路、津靜公路累計施工14.8萬m2；2020年10月于津雄高速、榮烏高速累計施工32006m2。經歷冬季低溫、夏季高溫和重載交通作用下，各路段應用效果顯著，未發(fā)生開裂、脫皮、推移、泛油等病害，實施效果良好，在改善平整度、美化路面、降低噪音、提高原路面摩擦系數方面具有顯著優(yōu)勢，可減少高溫瀝青散發(fā)的有害氣體對環(huán)境的污染，加快推進綠色、低碳公路的建設。于2021年10月在津薊高速薊州→天津K104+301-K103+364，累計施工平米總數為11363m2，進一步實現融雪功能，替代傳統(tǒng)的撒鹽融雪以及使用人工、機械鏟雪等被動養(yǎng)護措施，一次投入便具有長期路面主動防冰融雪效果，變被動養(yǎng)護為主動預防性養(yǎng)護，降低了冬季路面管理養(yǎng)護成本，是創(chuàng)新養(yǎng)護技術的先進手段?！兜缆返蜏馗男詾r青極薄罩面施工技術研究及應用》獲得2023年度天津市公路學會科學技術獎二等獎。

　　該技術緊密結合公路綠色預防性養(yǎng)護理念，通過同步攤鋪、高黏乳化、低溫改性和級配優(yōu)化相結合，施工后路面美觀，無脫落、滲水、泛油等病害。行車噪音較原路面降低約20%，抗滑系數提高約25%，提高了行車舒適性和安全性。結合由天津市交通運輸基礎設施養(yǎng)護集團有限公司、天津市公路事業(yè)發(fā)展服務中心、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)會團體標準《溫拌極薄罩面技術規(guī)范》、由天津市交通運輸基礎設施養(yǎng)護集團有限公司編制發(fā)布的天津市地方標準《溫拌瀝青混合料超薄罩面技術規(guī)程》，進一步規(guī)范了這一技術在天津的應用，將為天津公路養(yǎng)護技術創(chuàng)造出可復制、可推廣的新模式、新經驗。