超薄磨耗層技術(shù)在福銀高速公路路面預(yù)防性養(yǎng)護中的應(yīng)用淺析

■ 陳 勇

（福建省高速公路集團有限公司福州管理分公司，福州 350001）

0 引言

近年來隨著高速公路路面設(shè)計和施工技術(shù)的不斷發(fā)展，路面早期水損害得到了很好的控制，路面使用壽命明顯延長。而路面長期使用則會造成路面抗滑性能逐漸降低，并伴隨著路面泛油、車轍等病害，影響道路通行安全性，因此，改善路面抗滑性能成為了實施養(yǎng)護工程的主要目標之一。近年來，NovaChip超薄磨耗層技術(shù)已成為了提高路面抗滑能力的首選方案。

1 工程概況

福銀高速公路福州段在2004年11月通車，數(shù)年后路面出現(xiàn)嚴重泛油、車轍等病害，造成路面抗滑性能急劇衰減，為恢復(fù)路面使用性能，經(jīng)多次論證最終決定在福銀福州段AK005+000～AK010+000車轍、泛油嚴重路段，采用2.2cm厚超薄罩面新技術(shù)（NovaChipType C）的試驗性工程，并對實施后的路段進行后期跟蹤觀察，以切實找到并制定適合泛油路段的預(yù)防性養(yǎng)護措施。

2 超薄磨耗層技術(shù)

超薄磨耗層最早出現(xiàn)于上世紀70年代后期。1979年法國提出薄面層（3～5cm），開始用于瀝青路面抗滑性能的恢復(fù)，后來也用于新建路面的修筑。具有抗滑性好、噪音低、厚度薄而造價低等恃點，適用于路面養(yǎng)護維修；1987年發(fā)展為超薄磨耗層UTAC；上世紀90年代采用超薄磨耗層建設(shè)和養(yǎng)護占法國瀝青路面一半以上。此后，許多歐美許多國家紛紛采用。2002年由殼牌公司引入中國，隨后在國內(nèi)多條高速公路上得到成功應(yīng)用，并取得了不少成果。

超薄磨耗層（NovaChip）是將15～25mm厚的斷級配改性熱瀝青混合料攤鋪在一層聚合物改性乳化瀝青粘層膜上。使用專用的同步攤鋪設(shè)備進行施工，即粘結(jié)層特種改性乳化瀝青噴灑與改性熱瀝青混合料攤鋪同時進行，經(jīng)壓路機壓實以后一次成型。它是一種超長耐久的表面層，具有抗滑、抗車轍、抗磨耗、降低噪音和減少水霧的優(yōu)良性能。

3 超薄磨耗層配合比設(shè)計

3.1 礦料級配設(shè)計

NovaChipType瀝青混合料屬于間斷級配類型。分為A、B、C三種類型，其公稱最大粒徑分別是 4.75mm、9.5mm、12.5mm。攤鋪厚度10～25mm。級配類型的選擇由交通水平、氣候條件及原路面狀況等多方面因素決定。A型主要用于機場道路的修補及路面防水；B型較為常用；C型主要用于交通量大的道路。而且從A型到C型，混合料的表面紋理及摩擦系數(shù)依次增大。攤鋪厚度一般為最大公稱粒徑的1.5倍，在10～20 mm之間。因福銀高速公路交通量極大，故選擇C型級配。

3.2 最佳油石比確定

混合料中瀝青的用量對混合料的性能具有極大影響，瀝青用量太大將導(dǎo)致車轍和泛油，瀝青用量太小易出現(xiàn)耐久性不足，如剝落、水害、瀝青易老化等問題。設(shè)計級配確定之后，根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，分別按4個油石比(4.6%、4.8%、5.0%、5.2%)使用旋轉(zhuǎn)壓實法成型試件。試驗結(jié)果如表2所示。

表1 礦料級配表

表2 設(shè)計級配各指標試驗結(jié)果

由表2可以看出，隨著油石比的增大，混合料孔隙率、礦料間隙率和粉膠比逐步降低，瀝青飽和度逐步增大。說明瀝青油料逐漸填充了集料之間的空隙，使得混合料逐步飽滿密實。根據(jù)表2中4個不同油石比對應(yīng)的試件毛體積相對密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度和粉膠比等參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，油石比為5%時，各項指標均滿足設(shè)想的技術(shù)要求且最為靠近范圍中值，結(jié)合以往設(shè)計經(jīng)驗和本地區(qū)的氣候?qū)嶋H情況，確定油石比為5%。

4 超薄磨耗層瀝青混凝土施工技術(shù)

4.1 路面原病害處理

采用超薄磨耗層NovaChip對路面進行養(yǎng)護，要求舊路的強度狀況處于較好狀態(tài)，因為NovaChip只作為路面的磨耗層，對路面結(jié)構(gòu)強度沒有補強效果。應(yīng)根據(jù)不同病害破損的特征及產(chǎn)生原因制定行之有效的處理措施，及時消除質(zhì)量隱患和防止病害的擴大，最終保證超薄磨耗層施工的質(zhì)量和路面使用期限。路面病害處理流程如下：

（1）原路面的坑槽、龜裂等病害應(yīng)徹底挖補；

（2）原路面的裂縫，當寬度小0.6mm，且不是活動性裂縫時，可不進行處理；當裂縫寬度大于0.6mm，或是屬于活動性裂縫時，應(yīng)先進行灌縫封縫及魁道壓縫帶預(yù)處理；

（3）原路面的擁包等隆起型病害應(yīng)事先進行挖補處理；

（4）原路面的車轍深度小于15mm時，可不進行處理，車轍深度超過15mm，必須先對車轍進行填充處理；

（5）對病害較為嚴重段落采用銑刨重鋪熱拌瀝青混凝土的方式進行徹底處理。

4.2 超薄磨耗層瀝青混合料的拌和及運輸

按照上文確定的生產(chǎn)配合比，采用3000型間歇式拌合機拌和，每盤拌和周期大于50s，干拌時間大于10s。間歇性拌合機的振動篩規(guī)格與礦料規(guī)格相匹配，最大篩孔直徑略微大于集料的最大粒徑。瀝青混凝土采用自卸汽車運至工地，車箱底板及周壁涂一薄層油水（柴油∶水＝3∶1）混合液。運輸車上應(yīng)覆蓋遮蓋物。運輸中應(yīng)盡量避免急剎車，以防瀝青砼離析。自卸車進入施工現(xiàn)場時，輪胎上不得沾有可能污染路面的雜物，混合料結(jié)成團塊、雨淋或不符合施工溫度要求的，必須直接廢棄。

4.3 粘層施工和超薄磨耗層攤鋪施工

NovaChip超薄磨耗層混凝土攤鋪施工采用專用的施工機械 Novapaver（圖 1）。Novapaver由受料斗、傳送帶、乳化瀝青罐、NovaBond噴灑和計量系統(tǒng)、可調(diào)節(jié)寬度的震動熨平板等組成。施工時現(xiàn)場溫度不得低于10℃，攤鋪一次性完成NovaBond粘層的噴灑和NovaChip混合料的鋪筑，噴灑和混合料的攤鋪速度控制在10～12m/min范圍內(nèi)，時間不大于5s，禁止隨意變換速度或中途停頓，防止混合料離析。

超薄磨耗層瀝青混凝土的層厚偏小，并且作為表面層，必須保證其具有良好的粘結(jié)性能和較強的抗剪性能。因此，瀝青混凝土路面粘層施工應(yīng)嚴格按照路面技術(shù)規(guī)范要求進行。為保證粘層的粘結(jié)效果良好，在施工前，必須對原瀝青路面進行清理，并保持干燥、干凈。NovaBond粘層在60～80℃的溫度下撒布，噴灑量為1.0L/m2。NovaChip瀝青混合料的攤鋪溫度約為150～170℃，攤鋪后由電加熱的震動熨平板進行熨平，熨平板溫度不得低于100℃。熨平板的振搗或夯錘壓實裝置具有適宜的振動頻率和振幅，以保證初始壓實度。詳見圖2。

圖1 NovaChip專用施工設(shè)備

圖2 NovaChip超薄磨耗層施工

4.4 超薄磨耗層瀝青混凝土的壓實

經(jīng)試驗段確定，在NovaChip混合料攤鋪后立即用2臺12t的雙鋼輪壓路機靜壓3～5遍，碾壓時路表溫度必須在90℃以上，碾壓完成后不能讓壓路機停留在攤鋪好的瀝青混合料上。壓實結(jié)束后，應(yīng)立即對超薄磨耗層進行初期養(yǎng)生，養(yǎng)生期間不得開放交通，待路面溫度降至50℃且超薄磨耗層強度達到設(shè)計要求后方可開放交通。

5 實施前后路況對比分析

項目完成后對施工前后路面橫向力系數(shù)、擺值摩擦系數(shù)、平整度系數(shù)、噪音及降水霧性能進行現(xiàn)場測試和比對分析，從圖3～圖7可以看出，在實施NovaChip超薄磨耗層施工后路面抗滑能力、平整度及路面噪音等指標均有不同程度的提升。

圖3 路面橫向力系數(shù)

圖4 擺值摩擦系數(shù)

圖5 路面平整度

圖6 路面噪音測試

圖7 降水霧情況對比

6 結(jié)論

本次福銀福州段實施NovaChip超薄罩面后，路面平整度及抗滑性能等指標較實施前有大幅度提高，原路面泛油病害也得到了治理，經(jīng)過3年的運行，超薄罩面層未重新出現(xiàn)泛油、抗滑性能不足等病害。實踐證明NovaChip超薄罩面在路面抗滑、抗車轍、抗磨耗方面具有優(yōu)越性，是處治嚴重泛油、抗滑性能不足路面的有效手段，是一種經(jīng)濟、環(huán)保并具有良好社會效益的路面預(yù)防性及矯正性養(yǎng)護措施，但應(yīng)在超薄罩面實施前對原路面病害進行徹底的處治，確保超薄罩面更好地發(fā)揮其功能。