高性能超薄磨耗層在市政道路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

李恒楠

（沈陽建筑大學(xué)，遼寧 沈陽 110168）

高性能超薄磨耗層在市政道路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

李恒楠

（沈陽建筑大學(xué)，遼寧 沈陽 110168）

普通超薄磨耗層在市政道路養(yǎng)護(hù)過程中存在掉粒、水損嚴(yán)重等問題。基于此，本文分析高性能超薄磨耗層原材料的嚴(yán)格要求，進(jìn)行配合比設(shè)計與路用性能驗證，依托工程案例，現(xiàn)場予以驗證。結(jié)果表明，高性能超薄磨耗層具有良好的性能，能夠進(jìn)行推廣和應(yīng)用。

道路工程；高性能；超薄磨耗層；市政道路養(yǎng)護(hù)

近年來，我國高速道路事業(yè)不斷發(fā)展，與此同時，各種重交通或者重載現(xiàn)象使路面的表面使用功能嚴(yán)重下降，大部分的路面也隨之進(jìn)入養(yǎng)護(hù)維修階段。除此之外，在市政道路養(yǎng)護(hù)發(fā)展的同時，發(fā)現(xiàn)瀝青路面的表面使用性能與當(dāng)?shù)厮哂械臍夂驐l件密切相關(guān)。因此，尋求適合相應(yīng)條件的市政道路瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)成為目前的一種研究與發(fā)展趨勢。

養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)的需求，也導(dǎo)致瀝青超薄磨耗層維修技術(shù)的產(chǎn)生。經(jīng)過大量實踐，證明該技術(shù)的出現(xiàn)應(yīng)用與發(fā)展對路面抗滑性能、行駛質(zhì)量、使用安全、降低噪音等路面功能性指標(biāo)方面有很大改善作用［1］。在磨耗層維修技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，新的瀝青路面結(jié)構(gòu)類型、材料類型及工藝類型也不斷出現(xiàn)。超薄磨耗層（Ultra-thin wear lay?er）作為一種路面養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)，在20世紀(jì)70年代后期，首次于法國在新鋪路面表面層以及舊路面的養(yǎng)護(hù)維修中使用。根據(jù)法國相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)NFP98-137中的定義［2］：非常薄的面層（BBTM）的厚度為20～30mm；超薄的面層（BBUM）的厚度為15～25mm。我國引進(jìn)超薄磨耗層的技術(shù)相對較晚，在20世紀(jì)90年代中后期，北京、廣州等城市才嘗試采用埃索改性瀝青鋪設(shè)了超薄瀝青混凝土的試驗段。但是，因為技術(shù)缺乏，設(shè)計的級配偏差過大，其穩(wěn)定性存在一定問題，實際效果不盡如人意［3］。

1 高性能超薄磨耗層技術(shù)

高性能超薄磨耗層技術(shù)是指采用高黏結(jié)瀝青和普通超薄磨耗層技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)的薄層養(yǎng)護(hù)技術(shù)。該技術(shù)對所采用的瀝青、集料等都有嚴(yán)格的要求。

1.1 高性能改性瀝青

本研究采用的高性能改性瀝青，以維他橡膠粉作為外摻劑，由基質(zhì)瀝青經(jīng)過合適的摻配比例和工藝組合而成。本文選擇基質(zhì)瀝青為殼牌70#道路A級石油瀝青。通常所稱的維他橡膠粉即為橡維聯(lián)，它是由橡膠粉和維他聯(lián)接劑TOR經(jīng)過一定工藝進(jìn)行加工制成的成品橡膠粉。該種橡膠粉的制備工藝與傳統(tǒng)的干法和濕法橡膠瀝青基本一致，通過將維他聯(lián)接劑進(jìn)行改性，具有良好的優(yōu)點(diǎn)，其產(chǎn)生的有毒氣體減少、濃煙大幅降低、施工和易性較高。

1.2 粗集料

超薄磨耗層作為路面表面層，對抗滑性能和承載能力要求很高。對粗集料的技術(shù)指標(biāo)要求嚴(yán)格，品質(zhì)的好壞直接影響瀝青混合料的路用性能。其中，磨耗損失是衡量粗集料使用性能的重要標(biāo)志，直接關(guān)系瀝青路面的耐久性、耐磨性和抗車轍能力。一般情況下，集料的磨耗損失值越小，集料就相對越堅硬、越耐磨，耐久性也就越好。在試驗過程中或者現(xiàn)場施工過程中，優(yōu)選石料時，必須符合該項技術(shù)指標(biāo)的要求。此外，顆粒的形狀與表面紋理也在一定程度上影響混合料的穩(wěn)定性，所以針片狀顆粒含量應(yīng)小于10%。本研究試驗選用優(yōu)質(zhì)玄武巖，級配最大粒徑為9.5mm，集料均出自陜西省戶縣石料加工廠。經(jīng)檢測該粗集料滿足超薄磨耗層的性能指標(biāo)要求。

1.3 細(xì)集料

高性能超薄磨耗層所選細(xì)集料應(yīng)有適當(dāng)?shù)念w粒級配，而且要干燥、無風(fēng)化、潔凈、無雜質(zhì)。工程中能夠作為細(xì)集料的人工砂、石屑和天然砂在瀝青混合料的使用性能上存在較大的不同之處。其中，天然砂，粗糙性能較差，人工砂是由制砂機(jī)生產(chǎn)，對于工程應(yīng)用來講，其成本相對較高。石屑則是在采石場的石料破碎過程中石塊的剝落或表面棱角的相互撞擊而形成的。它具有棱角性好、表面粗糙、與瀝青的黏附性好等特點(diǎn)，具有良好的指標(biāo)性能，而且來源廣泛，目前在我國市政道路瀝青路面的攤鋪中有著較為普遍的應(yīng)用。本文中的細(xì)集料采用的同樣是陜西省戶縣石料加工廠產(chǎn)的玄武巖石屑。經(jīng)嚴(yán)格試驗檢測，滿足高性能超薄層對細(xì)集料的要求。

1.4 填料

在混合料拌和過程中，產(chǎn)生的對集料有極強(qiáng)的黏附作用的薄膜是瀝青吸附在填料表面而形成的。礦粉對于混合料整體強(qiáng)度的形成有著至關(guān)重要的作用。規(guī)范要求，親水系數(shù)小于1的石灰石礦粉，能夠與瀝青形成良好的黏附性，但礦粉中含量大于0.075mm的部分不應(yīng)超過15%。本文采用陜西戶縣生產(chǎn)的石灰?guī)r礦粉，它是由石灰?guī)r經(jīng)過一定的工藝磨細(xì)而成。

2 高性能超薄磨耗層配合比設(shè)計與路用性能驗證

高性能超薄磨耗層作為舊瀝青路面養(yǎng)護(hù)維修的一種重要措施，設(shè)計厚度為超薄，因此，其集料最大公稱粒徑不宜過大，一般不超過13mm。

2.1 配合比設(shè)計

本研究采用的礦料級配為Nova Chip?Type B-10的級配設(shè)計。級配設(shè)計范圍見表1。

表1 Nova Chip?Type B-10級配設(shè)計

通過體積參數(shù)測試和計算，最終獲取Nova Chip?Type B-10級配下的油石比為5.0%。

2.2 路用性能驗證

對高性能超薄磨耗層混合料的高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性能進(jìn)行路用性能驗證。

2.2.1 高溫性能。《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）所規(guī)定的對混合料高溫性能測試的方法包括馬歇爾穩(wěn)定度法和車轍試驗。前者在進(jìn)行油石比確定時，已經(jīng)進(jìn)行過測定，滿足相應(yīng)規(guī)范要求。因此，本節(jié)對其進(jìn)行車轍試驗。將混合料車轍性能試驗分3個平行試驗進(jìn)行，所得的動穩(wěn)定次數(shù)分別為2 658.223、2 850.697、2 903.226次/mm，取其均值為2 804.049次/mm。滿足相應(yīng)規(guī)范的要求，其高溫性能良好。

2.2.2 低溫性能。瀝青路面的低溫開裂作為路面的主要病害，與瀝青混合料的低溫抗裂性密切相關(guān)。目前國內(nèi)外對其測定方法有很多。本研究采用小梁彎曲破壞試驗方法，評價其低溫拉伸性能。試驗溫度為-10℃，加載速率為50mm/min。測試結(jié)果，其抗彎拉強(qiáng)度為5.6MPa，勁度模量為2 166.3MPa。其低溫性能明顯較好，較規(guī)范規(guī)定范圍有較好提升。

2.2.3 抗滑性能。車輛處于較高速度行駛的狀態(tài)時，如果抗滑性低，汽車在制動時容易失控發(fā)生交通事故。混合料級配對抗滑性能影響較大。本研究采用擺式儀法對試件進(jìn)行構(gòu)造深度測試。通過6個平行試驗，測得構(gòu)造深度為1.39mm，高于規(guī)范規(guī)定的1.0mm。

2.2.4 水穩(wěn)定性。本研究采用浸水馬歇爾方法，將標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾擊實試件在60℃水中浸泡48h，然后和配合比設(shè)計中標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾穩(wěn)定度試驗相同。經(jīng)測定，其殘留穩(wěn)定度為92.3%，高于規(guī)范規(guī)定的值。這也說明，采用高性能改性瀝青能夠提高高性能超薄磨耗層的水穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

①高性能改性瀝青維他橡膠粉摻量為2%，反應(yīng)溫度為170℃，反應(yīng)時間為60min。

②高性能超薄磨耗層的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗滑性能和水穩(wěn)定性均高于規(guī)范要求，具有良好性能。

③高性能超薄磨耗層能夠顯著提高路面的耐久性、降噪性和安全性。

［1］曹衛(wèi)東，沈建榮.超薄瀝青混凝土面層技術(shù)研究及應(yīng)用簡介［J］.石油瀝青，2005，19（4）：56-59.

［2］李自光，黃有林.NovaChip超薄磨耗層在高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用［J］.公路與汽運(yùn)，2010（4）：141-144.

［3］毛成，許金華，張曉華，等.薄磨耗層SMA-10在南武高速公路上的應(yīng)用［J］.西南公路，2011（1）：46-55.

Application of High Performance Ultra-thin Wear Layer in Municipal Road Maintenance

Li Hengnan
（Shenyang Construction University，Shenyang Liaoning 110168）

There are some disadvantages such as drop particles,water damage of ordinary ultra-thin wear layer in the municipal road maintenance.Based on this,raw materials and their strict requirements of highperformance ultra-thin wear layer were analyzed,the mix design and road performance verification were car?ried out,the project case was cited.The results showed that the high performance ultra-thin wear layer has good performance and could be popularized and applied.

road engineering；high performance；ultra-thin wear layer；municipal road maintenance

U414

A

1003-5168（2017）12-0085-02

2017-11-02

沈陽市科技計劃項目（17-231-1-26）。

李恒楠（1983-），男，碩士，工程師，研究方向：市政道路養(yǎng)護(hù)。