弹性薄层自破冰路面试验段施工检测及质量控制

彭 春，樊孟孟，刘 奇

1.中交路桥建设有限公司，北京 100000 2.中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075

1 工程概况

渭武高速定西段地处我国西北部，该路段水文地质条件极为复杂，且穿越西北高寒湿冷气候区。其桥隧比例高，冬季路面会因雨雪天气影响而结冰，导致路面抗滑性能不足，极易造成安全事故，影响交通的畅通运行，为此在该路段开展弹性自破冰路面技术的应用研究十分必要。文章为进一步验证该技术的研究成果，同时为后期该技术的推广应用奠定基础，开展了弹性自破冰路面试验段的施工检测及质量控制研究。

弹性薄层自破冰路面是在已有路面的基础上加铺一定厚度的自破冰功能层，该功能层设置厚度为1cm，采用弹性更高的废旧轮胎橡胶作为主要材料铺在原路面上，在有行车荷载时，利用路面较大的变形达到自破冰的目的，该路面结构如图1所示。

图1 弹性薄层自破冰路面结构示意图

2 前期准备

2.1 原路面质量检测

弹性薄层自破冰路面底涂层采用双组份改性环氧树脂胶喷涂，为节省成本且确保层间黏结效果，对原路面渗水系数和平整度的要求很高，试验段施工前对已施工养护完成的上面层参照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F 40—2004）进行检测。施工前，确保该路段平整度所检位置必须100%符合规范要求，且渗水系数平均值不高于90mL/min。

2.2 施工材料

（1）集料。弹性薄层自破冰路面集料采用重载车辆废旧外胎的粉碎颗粒，颗粒粒径选择3350μm、1700μm、830μm、380μm和180μm这五种，采用最大密度法确定五种颗粒的具体比例，并掺入少量的粒径为48μm的石英粉，以填充空隙分散橡胶颗粒。采购橡胶颗粒时需调研材料来源及加工工艺，以确保为重载车辆的外胎粉碎颗粒，且为磨碎加工而成。橡胶颗粒种类很多，但多数强度很难满足要求，文章中所采用的橡胶颗粒严格选用重载车辆的外胎橡胶。橡胶颗粒一般有切割和磨碎两种加工方式，切割形成的颗粒表面相对规则光滑，比表面积小，不利于黏结，此次施工选用的为磨碎加工的橡胶颗粒。

（2）胶结料。弹性薄层自破冰路面应用性能的关键点在于胶结料的选用，该胶结料一方面需满足行车破坏的高强度要求，同时也需具有较高的韧性以确保车载时的较大变形。通过大量实验比选，确定选用双组份聚氨酯作为胶结料，并且该双组份聚氨酯胶抗拉强度必须大于5MPa，断裂伸长率大于300%。施工前对采购的双组份聚氨酯胶进行严格检测，以确保其抗拉强度和断裂伸长率满足使用要求。

（3）底涂胶。弹性薄层自破冰路面结构中，底涂层的关键作用在于黏结上层弹性自破冰层与原路面，是一个刚柔过渡的关键结构，因此施工前必须确保该层材料的性能满足要求。依据前期掌握的弹性自破冰层及原路面性能情况，试验确定底涂胶的抗拉强度必须大于5MPa，断裂伸长率大于10%。

2.3 施工器具

弹性薄层自破冰路面混合料区别于常规的沥青混合料或水泥砼，对于该混合料的施工摊铺需要进行调研与试验。通过调研发现目前塑胶跑道混合料与弹性自破冰路面混合料有相似之处，材料来源基本相同，因此用于塑胶跑道施工的摊铺机可以满足使用要求，后经过实际试验验证该设备确实可以满足使用要求。

弹性薄层自破冰路面采用改性环氧树脂作为底涂层，其黏附强度要远大于沥青的黏附强度，黏附于原路面的弹性自破冰层很容易发生层间剥离，因此原路面的沥青膜应在施工前清除掉。文章采用轻型电动打磨机，用于清除表面沥青膜且不损伤路面结构层，该试验段施工使用的其他工具均为水泥砼施工的常用工具。

3 施工工艺

3.1 原路面清理

原沥青路面检测验收后，采用安装软钢丝刷的轻型打磨机清除新建路面沥青油膜，并用强力吸尘器将路面浮沉清理干净，确保路面的干燥清洁，清除效果对比如图2所示。

图2 原路面沥青油膜清除效果对比

3.2 底涂层喷涂

确保室外温度在10℃以上，且路面干燥、清洁。将改性环氧树脂材料各组分按照比例配置并搅拌均匀，根据喷洒滚涂区域面积大小和进度称取适量黏结料喷洒滚涂，保证1h内可摊铺完上层混合料。

喷洒过程中确保底涂胶充分润湿路面，但不流淌。依据铺装设备宽度，连续喷洒。黏结层材料的喷洒速度要依据其固化时间与上层混合料的摊铺速度而定，即在黏结层固化前，上层混合料一定要铺设完毕。

3.3 混合料的搅拌与转运

混合料采用聚氨酯铺装材料拌和机拌制，拌和机位置设置要便于操作，便于加强环境保护、消防和安全工作。正式拌和前先进行试拌，确定搅拌时间，检验拌和料质量，如不符合要求则立即进行调整。

双组份聚氨酯拌和时，应依据混合料拌缸的容量确定每次聚氨酯的拌和量，为防止因聚氨酯拌和量大而集中发热、快速固化，甚至爆炸，要严格控制单次的拌和量，采取“少量多次”原则进行精准控制。

根据试拌情况，按比例向搅拌锅中投入不同粒径的胶粉颗粒，将双组份聚氨酯倒入搅拌机，搅拌15s；倒入石英粉搅拌10s；倒入充分混匀的聚氨酯胶同时搅拌15s，观察均匀后出料，一旦发现有搅拌不均匀材料，应相应延长搅拌时间，直至合格为止。必要时停止拌和，找出原因并进行处理。

拌和后的混合料用平板车进行转运，为了防止混合料与平板车车斗粘连，在车斗内与混合料接触的部位涂一层隔离剂，接触混合料的其他工具也需涂刷隔离剂以方便清理存放。

3.4 混合料的摊铺与压实

混合料摊铺压实厚度为1.0cm，铺筑前调整好设备，控制好摊铺厚度，将摊铺机行走速率设定为1m/min，摊铺设备工作状态如图3所示。根据压实效果，随时调节行进速率。摊铺机工作中要确保混合料的及时转运，同时跟随设备配备1名专职技术人员检测施工质量，对有施工缺陷处及时进行修补调整。

图3 现场摊铺

3.5 养护

混合料铺装完毕后，在1d内派专人不断检查是否有起泡现象发生。当发现起泡时，应立即用抹刀挑破起泡处释放气体，并补充压实。养护期间采用自然养护方式，养护期由环境气温决定，但是养护时间不得少于3d。养护期间，尤其是铺装完毕后3d内，严禁车辆进入铺装区域，一方面可以用连续围栏对施工场地进行保护，另一方面可派专人对过往车辆进行疏导。

4 结束语

文章通过弹性薄层自破冰路面试验段的铺装，验证了施工设备、材料及施工方案的合理性，对前期研究探索成果进行了肯定，对整个铺装过程中的材料和设备调整进行了跟踪观测，形成了指导弹性薄层自破冰路面施工应用的技术控制要点，为该技术后期的推广应用奠定了基础。