半柔性路面在市政道路中的应用技术综述

黄金龙

（福州市规划设计研究院，福建福州350000）

半柔性路面在市政道路中的应用技术综述

黄金龙

（福州市规划设计研究院，福建福州350000）

从半柔性路面结构特点、原材料选择、配合比设计、施工工艺及质量控制等方面介绍半柔性路面在市政道路公交站台、交叉口、BRT专用道等特殊部位的应用。实践表明，半柔性路面具有优异的高温稳定性，对于改善路面高温重载变形问题有十分良好的应用前景。

半柔性路面；市政道路；配合比设计；施工控制

市政道路渠化交通严重，公交站台、交叉口、BRT专用道等处沥青路面车辙一直是困扰市政道路的一个大问题[1-3]。这些区域沥青路面长期受到车辆频繁的刹车、起动、转向等特殊力的作用，剪切力作用力大，同时因公交站台、BRT专用道中行驶的公交车承重大而出现严重的车辙病害，导致路面使用性能迅速降低。同时路面车辙影响车辆的行驶稳定性，进而对道路的安全与使用功能造成影响。

半柔性路面材料是指在大空隙基体沥青混合料（空隙率高达20%～28%）结构中，灌入以水泥为主要成分的特殊胶浆复合而形成的路面材料。其作为刚性材料与柔性材料复合而成的路面材料，兼具水泥路面与沥青路面各自优良的路用性能，抗车辙、抗推移性能较好，耐油、耐酸、耐热、耐水、抗滑、景观装饰效果及取消伸缩缝等功能[4]。

半柔性路面于20世纪50年代始于法国，随后在英国、美国、日本等发达国家开展了相应的研究与实践应用。日本从1961年开始在收费站、停车场、加油站、爬坡路段、公交专用道等特殊区域进行了大规模的加铺，取得良好的效果[4]。我国对该种路面的研究应用起步较晚，先后在广东、上海、重庆等地公路铺筑了部分试验路。并逐渐尝试运用于市政道路BRT专用道、交叉口、桥头等特殊部位，取得了不错的效果[5-6]。

截止2016年4月，福州市区市政道路总里程达1256公里，道路总面积达2834万平方米，大量的公交站台、交叉口及公交专用道的路面都采用半刚性基层沥青路面结构，路面结构单一，出现了较为严重的车辙与推移病害，如图1所示。

图1 车辙与推移病害

福州在气候上属于湿热地区，将半柔性路面引入公交站台、交叉口、BRT专用道等特殊部位，对于改善路面高温重载变形问题具有十分良好的应用前景。但该型路面易发生表面裂缝、线型裂缝、针孔、麻面等破坏，使用寿命与基质沥青混合料的特性、水泥胶浆的流动性、基质沥青混合料的施工特性、水泥胶浆的灌入时机、养护决策等密切相关。南方湿热的气候容易对施工质量产生影响。因此，要将其成功运用在福州的公交站台、交叉口、BRT专用道等特殊区域，需重视半柔性路面的材料与施工特性。

本文笔者结合自身参与的半柔性路面现场施工经验，从福州的气候与交通状况出发，针对半柔性路面结构特点、原材料选择、配合比设计、路面施工工艺及质量控制等方面系统地介绍半柔性路面在市政道路中的运用与注意事项。

1 结构特点和破坏模式

1.1 结构特点

半柔性路面结构是由沥青混合料结构中粗集料通过嵌挤作用形成骨架，基体混合料的空隙率很大，达到20%以上。再灌入水泥胶浆经凝结、硬化后生成晶体及胶凝体，填充空隙，形成“骨架—密实”结构（图2）。在这样的结构特征下，半柔性路面具有以下优点：

图2 “骨架-密实”结构

（1）具有较强的抗重载能力

半柔性路面结构高温稳定性与抗疲劳特性均大大优于普通沥青砼路面，其动稳定度是普通沥青混合料的20倍左右，且温度敏感性较低。

（2）具有美化环境的功能

可利用对水泥胶浆进行着色，铺筑彩色半柔性道路，对交通进行渠化引导，进而美化了环境。

1.2 破坏模式

半柔性路面的主要破坏模式有以下几种：

（1）表面裂缝

水泥胶浆凝结硬化前后，由于灌浆时机选择不对以及不及时的养生造成温差变化、湿度变化激烈而引起表面裂缝，如图3所示，但不影响该路面的正常使用。

图3 表面裂缝

（2）线性裂缝

水泥胶浆的流动性不佳差会导致其可灌性差、灌入率低，致使半柔性结构中剩余空隙率过大。在车辆荷载和环境变化的共同作用下，将会产生较多的线性裂缝，如图4所示。

图4 线性裂缝

（3）针孔

半柔性路面结构中基层不透水，灌浆后基体沥青混合料会滞留部分水分；基体沥青混合料摊铺碾压后未降低至预定温度，提前灌浆；基质沥青混合料孔隙率不足、封闭空隙过大；水泥胶浆流动性不够等均可能产生针孔现象。施工时可通过提高灌浆率来预防针孔的出现。

（4）麻面

基体沥青混合料现离析；水泥胶浆流动度差；灌浆后，过早用水清洗半柔性路面表面等均容易形成麻面。

2 原材料技术特点

2.1 基体沥青混合料

2.1.1 沥青

基体沥青混合料孔隙率较大，易沥青发生流淌，且将半柔性路面运用于市政道路中公交站台、交叉口、BRT专用道等特殊区域时，受车辆重载的水平推移力、竖向剪切力较大。因此，从母体沥青混合料的稳定角度出发，建议选用SBS改性沥青（基质沥青选用70#重载交通基质沥青）。结合福州高温多雨的特殊气候特性，给出运用于福州半柔性路面中SBS改性沥青的性能指标如表1所示。

表1 SBS改性沥青性能指标要求

2.1.2 粗集料

为形成大空隙的基体沥青混合料，则粗集料应具有较高的强度和抗压碎性。若强度不足，面层会逐渐磨光和破碎，从而形成缺油的断裂面，使面层变得不稳定，对于直接用于做上面层的甚为不利。参照国内外已有的研究经验，半柔性路面基体沥青混合料中粗集料的具体技术指标如表2所示。

表2 基体沥青混合料中粗集料指标要求

2.1.3 细集料

细集料建议采用人工砂，且应坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质，并具有相应的级配范围，与沥青具有良好的粘附性。具体技术指标如表3所示。

表3 基体沥青混合料中细集料指标要求

2.1.4 矿粉

矿粉在基体沥青混合料中含量虽少但至关重要。由于混合料中粗集料较多，若缺少矿粉，必然会产生沥青流淌现象。矿粉的作用是吸附沥青，是其表面形成薄膜，进而对粗细集料产生粘附作用。一般采用石灰石粉，为提高半柔性路面的抗水损坏，可采用消石灰粉来代替部分的石灰石粉。矿粉的具体技术指标要求如表4所示。

表4 矿粉的指标要求

2.2 水泥胶浆

水泥胶浆主要由水泥、水、矿渣及细砂拌制而成，必要时添加少量外加剂，如减水剂和膨胀剂。水泥一般选用42.5级普通硅酸盐水泥，细砂一般选用细度模数为1.2左右的特细砂，细砂应保证洁净、干燥、无杂质。应注意减水剂与膨胀剂的掺入量，其会在一定程度上降低水泥胶浆的流动度。

3 配合比设计

3.1 基体沥青混合料

根据国内外研究成果，采用体积法进行基体沥青混合料的配合比设计，能够有效控制混合料空隙率，保证材料组成的稳定性[7-8]。体积法设计既能保证主骨架的充分嵌挤，又可充分利用细集料的填充、粘结作用，图5给出了基体沥青混合料的配合比设计流程。在确定基体沥青混合料的最佳沥青用量时，建议采用析漏试验和飞散试验相结合的方法来确定，并检验其马歇尔稳定度等指标。

图5 基体沥青混合料配合比设计

通过以上设计得到的基体沥青混合料应达到下表的指标要求。

表5 基体沥青混合料的指标要求

3.2 水泥胶浆

水泥胶浆的工作性能直接决定半柔性路面材料的性能。因此，水泥胶浆应具有良好的流动性、足够的抗压强度与抗折强度、较小的收缩性以及与混合料结合良好的性能。其一般参考《砌筑砂浆配合比设计规程》（JGJ98—2000）的相关规定进行设计，设计得到的水泥胶浆应达到下表的指标要求。

表6 水泥胶浆的指标要求

已有研究成果表明，适于半柔性路面的水泥胶浆水灰比宜控制在0.6左右，并可通过掺入少量矿渣来提高水泥胶浆的流动性。

3.3 半柔性路面材料

通过上述配合比设计得到的基体沥青混合料和水泥胶浆，将水泥胶浆灌入基体沥青混合料并养生7d龄期后，得到的半柔性路面材料应达到下表规定的技术要求。

表7 半柔性路面材料的指标要求

4 施工工艺与质量控制

根据半柔性路面结构的技术特点，结合国内外的施工经验，半柔性路面的主要施工流程如图6所示。福州地区半柔性路面一般选择夏季施工，但当气温高于38℃时，也不宜白天施工，可选择夜间施工，这样对交通的影响也比较小。

图6 半柔性路面施工工艺

4.1 基体沥青混合料的铺筑

这一过程包括基体混合料的生产、运输、摊铺、碾压及检测。由于基体沥青混合料空隙率较大，成功地铺筑应注意以下几个方面：

（1）其生产与常规沥青混合料基本相同，由于基体沥青混合料细集料较少，生产效率相对较低。因此，应严格控制拌和周期不低于50 s。

（2）运输过程应加强保温控制，避免因运输导致混合料温度下降过快。由于基体沥青混合料细集料较少，空隙率较大，温度散失较快。

（3）为保证混合料空隙率，仅采用10 t钢轮静压3～4遍即可。

（4）通过肉眼观察或取芯试验，确保路面表面沥青膜裹覆均匀、铺面平整、空隙达设计要求。

4.2 水泥胶浆的生产与灌入

根据现场施工面积选择路拌法或厂拌法进行水泥胶浆的生产。对于市政道路中公交站台、交叉口等小规模的施工，可以考虑路拌法生产，较为方便、灵活。当基体沥青混合料表面温度降低至50℃时，即可开始灌入水泥胶浆。现场采用平板夯通过高频低幅的振动方式将水泥胶浆灌入基体沥青的空隙中，边灌入边振动，直至水泥胶浆不再渗透为止。个别区域由于施工原因，空隙率较小，水泥胶浆不易灌入，可采用灌入水泥净浆。

4.3 表面处理

水泥胶浆初凝后，应将路表上残留的水泥胶浆用扫把或洒水车清洗干净，直至表面露出凹凸不平为止。从而提高表面的抗滑系数或层间摩擦力。

4.4 养生

通常情况下，养生2～3 d即可开放交通。若在水泥胶浆中掺入早强剂，还可缩短养生时间。若半柔性路面当成路面结构的中下面层时，正常养生1 d后，即可施工上面层，由于高温的沥青混合料上面层和封闭的环境下能有效提高水泥胶浆的水化反应速度，形成早强强度。

5 结语

半柔性路面具有优异的高温稳定性，重视其材料与施工特性，严格按照本文材料配合比、把握水泥胶浆灌入率与施工均匀性，将运用于福州地区市政道路公交站台、交叉口、BRT专用道等特殊部位，对于改善路面高温重载变形问题将具有十分良好的应用前景。

[1]冯怀响.公交站台、交叉口沥青路面车辙问题初探[J].价值工程,2013(2):93-94.

[2]张腾,李慧颖,朱玉琴.南京市公交站台路面病害现状调查与防治措施[J].交通运输工程与信息学报,2013,11(4):117-124.

[3]孙文浩,芦俊波.公交停靠站沥青路面病害调研与处治[J].北方交通,2013(6):63-67.

[4]樊冬梅.半柔性路面的工程应用与技术经济分析[D].西安:长安大学,2002.

[5]王鹏,李华.灌入式复合路面在交叉口路段养护工程中的应用[J].交通世界,2015.32(373):34-35.

[6]邓成,黄冲,洪锦祥，等.超早强半柔性路面在市政路口的应用研究[J].公路工程,2016.1(41):116-120.

[7]陈祥峰.高性能流动性水泥灌浆材料配合比设计及半柔性路面路用性能研究[D].西安:长安大学,2002.

[8]吴国雄,梅迎军,李力.半柔性复合路面设计与施工[M].北京:人民交通出版社,2009.

（责任编辑：华伟平）

The Summarize on Application of Semiflexible Pavement in Municipal Road

HUANG Jinlong
(Fuzhou Planning Design&Research Institute,Fuzhou,Fujian 350000)

In this paper,application of semiflexible pavement in special parts of bus station,intersection and BRT lanes in municipal road are introduced,such as,the selection of raw materials,the mix design,construction technology and quality control.It is proved by practice that semiflexible pavement has an excellent high temperature stability,with a good application prospect for improving the high temperature deformation of heavy load pavement.

semiflexible pavement;municipal road;mix design;construction control

U416

A

1674－2109(2016)09－0061－05

2016-04-21

黄金龙（1989-），男，汉族，工程师，主要从事路线及路基路面工程的研究。