黏結性超薄磨耗層在瀝青混凝土路面病害處置中的應用

（山西交通控股集團有限公司大同北高速公路分公司，山西 大同 037000）

一、超薄磨耗層的優勢

相較于傳統瀝青混凝土路面病害處置技術而言，超薄磨耗層處置技術的出現還不足20年，但超薄磨耗層處置技術憑借較高的經濟性、良好的預養護能力、較高的施工效率及可靠的處置質量，在養護行業得到廣泛推廣。相較于傳統處置技術，超薄磨耗層養護處置技術具備顯著優勢，如表1所示。

二、山西省內瀝青混凝土路面常見病害分析

（一）瀝青混凝土路面開裂病害

瀝青混凝土路面開裂廣泛存在于各個等級的公路中，且其分布不具備明顯的地域、環境特點，主要受局部交通量陡增、高輪壓、沖擊荷載、凍融循環等因素影響。瀝青混凝土路面開裂形式一般包括：橫裂縫、縱裂縫、龜裂及網狀裂縫等，且開裂多以兩種以上形式組合出現。

以山西省瀝青混凝土路面開裂病害為例，誘發多種開裂的主要原因集中在反射開裂及不均勻沉陷開裂兩方面。路面反射開裂主要受累于路基層缺陷，由于路基層平整度、剛度下降，在缺陷對應的路面位置出現較大的應力集中效應，受其影響，路面沿薄弱位置開裂，且多以橫向裂縫為主，隨著反射裂縫的發展，最終將貫穿整個路面路基結構層。此外，因路基不均勻沉陷引起的面層拉裂，也是造成路面開裂的主要原因之一。

（二）瀝青混凝土路面車轍病害

以山西省內綜合工況為例，長大縱坡與重載疊加因素是誘發瀝青混凝土路面車轍病害的主要原因。在長大縱坡路段，大型載重車輛為了控制車速，加強制動有效性，必然增加荷載對路面的沖擊時間，長時間重載作用最終引起車轍病害。此外，車轍病害路段一般伴隨隨混合料離析問題，這多與施工階段混合料拌和不充分有關。因此，施工質量也是引起車轍病害的一大原因。

三、黏結性超薄磨耗層在病害處置中的應用

（一）黏結性超薄磨耗層主材性能要求

罩面層是車輛荷載和不良環境的直接作用面，因此必須從根本上保證黏結性磨耗層的質量，尤其應控制好超薄磨耗層的主材——瀝青材料的質量。

之所以強調超薄磨耗層的黏結性，主要取決于超薄磨耗層的材料組成及老化特性。考慮到超薄磨耗層罩面的厚度較低，為了滿足同等條件下的承載要求，必然要提高粗集料比重，從而發揮粗集料的骨架承載優勢。但由于缺乏細集料，導致粗集料骨架空隙無法被填充密實，粗集料邊界無法被有效約束，在荷載長期作用下，必然出現荷載大變形、車轍等病害。因此，必須依靠高黏結性瀝青材料，彌補集料約束能力不足的缺陷，增強瀝青磨耗層表面薄膜厚度和強度，延長瀝青的老化時限。針入度和黏度是表征超薄磨耗層用瀝青材料綜合性能的主要指標。如表2所示為黏結性超薄磨耗層瀝青材料的特性要求。

表2 黏結性超薄磨耗層瀝青材料的特性要求

為了兼顧瀝青超薄磨耗層彈性及黏性雙重指標，工程上對黏性瀝青混合料進行彈性改性，最終開發出高黏高彈瀝青混合料。目前，橡膠改性是使用最普遍的改性技術之一，一方面能夠明顯優化基質的彈性，另一方面能夠消耗大量的廢舊橡膠材料，有利于低碳環保。

經試驗研究發現，經彈性改性的黏結性瀝青基質材料，不僅不影響瀝青基質的黏結性，反而顯著增強了其彈性特性，實現了普通瀝青基質的黏結性和彈性改性。為了獲取最佳的橡膠材料添加比例，工程上采用半經驗半理論試驗法，選取若干試驗參數，并對其彈性指標進行對比分析，從而獲取最佳的添加比例。經試驗證明，橡膠粉改性劑占比達到17%附近時，瀝青超薄磨耗層材料的彈性指標最佳。

（二）瀝青混凝土路面黏結性超薄磨耗層處置施工工藝分析

與普通瀝青混凝土路面施工工序類似，瀝青混凝土路面黏結性超薄磨耗層施工工序主要包括：混合料拌和、混合料運輸、罩面層攤鋪及罩面層壓實4個基本環節。

1.混合料拌和

目前，公路養護行業廣泛使用的拌和方式為濕法拌和，由于濕法拌和與普通瀝青混合料工藝類似，具有良好的過渡性，受到施工單位的積極推廣。濕法拌和尤其應控制拌和溫度，宜盡量縮短黏結劑與瀝青拌和倉的距離，最大程度控制黏結劑的熱損失。整個拌和階段溫度應控制在175℃～195℃范圍內，且溫度應與混合料黏度實現聯動，拌和黏度超過2.5Pa·s時，混合料在原基礎上應適當提高5℃～10℃。如果作業區域環境溫度較低或拌和倉初始溫度不足，則應提前加熱瀝青集料。

2.混合料運輸

運輸必須與攤鋪作業相匹配，運量應能滿足攤鋪連續作業要求，運輸車料斗內應均勻噴灑防黏劑，防止混合料與料斗粘連。為了避免因運輸造成的混合料離析，條件允許的情況下，可在運輸車與攤鋪機之間增設二次拌和環節，以保證混合料的均勻性。單次運輸完畢，運輸車料斗應徹底清潔，防止高彈橡膠瀝青混合料殘余凝固于車輛料斗內。

3.罩面層攤鋪

由于罩面厚度較小，攤鋪階段混合料熱量散失較快，為了保證攤鋪質量，嚴控攤鋪溫度是攤鋪作業的核心，攤鋪機熨平板應提前預熱。黏結性高彈磨耗層攤鋪作業環境溫度不能小于15℃這一臨界值，且處理層溫度、磨耗層厚度與攤鋪作業溫度存在負相關關系。處理層溫度、磨耗層厚度與攤鋪作業溫度之間的關系如圖1所示。

圖1 處理層溫度、磨耗層厚度與攤鋪作業溫度之間的關系

超薄罩面層攤鋪松鋪系數應現場根據試驗段數據比選確定，考慮到黏結性高彈磨耗層材料的壓實空間較小，且在彈性作用下的壓實難度較高，故其松鋪系數應略低于普通瀝青混合料。攤鋪作業應保證連續穩定推進，具體推進速率應結合現場供料情況綜合確定，一般應介于時速60m～180m之間。

4.罩面層壓實

由于罩面層彈性特性明顯，給壓實施工質量造成一定的影響和干擾，故其壓實施工標準應高于普通瀝青混合料。黏結性高彈磨耗層壓應使用鋼輪壓實機械，以最大程度避免混合料粘連。壓實施工同樣劃分為初壓實、復壓實及終壓實3個環節，初壓實以“動靜結合”的形式推進，復壓實為振動壓實，終壓實則以靜壓結束并做好收面。此外，應嚴格控制壓實作業溫度，原則上初壓實溫度不低于155℃，復壓實不低于90℃。