ETOS冷拌冷铺超薄罩面在道路养护维修中的应用

2023-04-06赵佳龙

中国公路 2023年4期

赵佳龙

(中铁上海设计院集团南通晟大有限公司，江苏南通 226000）

一、引言

在传统的道路养护维修工程中，沥青罩面通常采用直接加铺4cm～10cm沥青面层，这种处理办法，浪费资源，污染环境，且使用年限较短，一般在3年～5年。其加铺厚度较厚，对道路的净空及路侧附属设施的安全高度影响较大，当安全高度无法达到规范要求时，则需改造，增加了项目的投资。当在桥梁上加铺时，桥梁恒载增加较多，影响桥梁的结构安全。ETOS冷拌冷铺超薄罩面作为一种新兴的加铺材料，有效地解决了传统加铺方案的问题，在保证质量和耐久性的前提下，其最薄厚度可做到0.9cm～1.5cm，对道路净空、路侧附属设施安全高度、桥梁结构安全影响小，节约资源，施工成本低，施工速度快，使用寿命可达5年～8年，具有较高的社会经济效益。

二、沥青混合料主要性能及优点

ETOS冷拌冷铺超薄罩面混合料主要包括改性沥青（固体颗粒改性）、集料（玄武岩）、矿粉、纤维（木质纤维素）等。

（一）改性沥青

ETOS冷拌冷铺超薄罩面基质沥青可以就地取材，选用普通的SBS改性沥青，添加ETOS固体颗粒改性，能够双向显著提高混合料的路用性能，比如耐高温、抗松散、抗反射裂缝、抗水损害等方面的能力都大幅增强。

图1 ETOS沥青主要性能对比

此外，因混合料厚度较薄，降温较快，其中掺拌适当的温拌剂，降低了混合料的出厂温度、拌和温度和碾压温度，确保了薄层的可施工性和可压实性。添加ETOS固体颗粒施工方法主要有干法添加和湿法添加。

（二）专用超黏黏层油

ETOS冷拌冷铺超薄罩面为了增强超薄面层与下承层的层间黏结，杜绝飞散剥落，使用专用超黏黏层油，该黏层油强度高，可自愈，大大的增加了超薄罩面与下承层的黏结力，保证了使用寿命。

（三）专用超强灌缝胶

图2 ETOS超黏黏层油抗拔强度表

为了减少反射裂缝，薄层加铺原路面裂缝处治需要选用性能优良的灌缝胶以防治原路面反射裂缝的产生与发展，然而普通的灌缝胶大多以基质沥青或者普通改性沥青制备而成，反而在高性能薄层加铺后成为薄弱环节，使得本身有缺陷的地方再次成为缺陷。所以ETOS冷拌冷铺超薄罩面需配合专用的超强灌缝胶使用。

表1 超强灌缝胶技术指标表

超强灌缝胶的高软化点、高动力黏度保证了具有足够的高温性能，在热拌混合料摊铺时不会出现流淌，以至于提升到表面后造成泛油；高运动黏度保证了灌缝胶在180℃左右的加热温度下，即可满足施工与灌缝的流淌性要求，同时也避免现场的过度加热造成老化。此外，超强灌缝胶可以确保灌缝胶在冬季低温条件下提供足够的抗拉伸能力，承受温缩造成的位移与应变，同时良好的延韧性使得应力在灌缝胶中得以吸收与消散，抵抗反射裂缝。

（四）集料和填料

ETOS沥青混合料是一种开级配混合料，矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，间隙由较少的细集料填充，压实后空隙率大于12%。该混合料具有良好的骨架结构，并且能提供更好的路面承载能力、高温稳定性能及抗滑能力。集料和填料的技术要求及混合料级配要求如表2至表5所示。

表2 粗集料技术指标

表3 细集料技术指标

表5 混合料级配

三、超薄罩面结构层计算

ETOS冷拌冷铺超薄罩面的采用沥青路面加铺设计模型，弹性层状体系理论，主要计算老沥青路面弯沉代表值、老沥青路面当量回弹模量、加铺层沥青混合料永久变形量、动稳定度、沥青混合料疲劳开裂验算。

以江苏省苏北某城市二级公路为例，冻结指数为500(℃.d)。假定老沥青路面面层已达到永久变形量，测点旧路面的路表弯沉代表值为27.25、29.57、30.81、28.66、33.28，设计方案为加铺2cm超薄罩面，设计车道上当量设计轴载累计作用次数为8.23×106次，沥青混合料在实验温度为60℃，压强0.7MPa，加载次数为2520次时，车辙永久变形量为1.5mm，车辙试验试件50mm，加铺层层顶面竖向压力为0.68MPa。沥青混合料20℃动态压缩模量为1.3万MPa，沥青饱和度为74%，疲劳开裂分析时，温度调整系数为1.05，层底拉应变105.4με。

（一）老沥青路面计算弯沉代表值

测点样品标准差S=2.29

（二）老沥青路面当量回弹模量

（三）沥青混合料永久变形量验算

（四）动稳定度验算

（五）沥青混合料疲劳开裂验算

疲劳加载模式系数:

根据以上计算结果，ETOS沥青混合料的主要控制指标均符合规范要求，从数据来看具有极强的抗变形、抗车辙能力。

四、结语

ETOS冷拌冷铺超薄罩面打破了传统罩面的做法，在保证高质量、高耐久性的前提下，显著降低了项目成本，且对路侧附属设施，如缘石、护栏、标志安全高度影响较小，减少了附属设施改造工程量，提高了项目的经济效益。并减少了原材料的消耗，有效降低了能耗和碳、有毒气体的排放，提高了项目的环境效益，响应国家可持续发展的号召。