超薄罩面瀝青混合料路用性能試驗研究

賴士謙

（福建省交通科研院有限公司，福州 350004）

1 引言

高等級公路路面在長期通車運營過程中， 因道路交通量日益增大、重載超載現象多，且受惡劣天氣的不斷影響作用下，路面會逐漸形成功能性損傷，具體表現有路面老化、表面脫落、坑槽、車轍、沉陷和推移擁包等，且路面損傷會隨著通車時長的增長而不斷加劇。 因而在公路運營3～5 年后，需及時進行預防性養護，以避免路面病害的進一步擴散[1]。

薄層罩面作為一種優良的瀝青路面預防性養護技術，可以修補15 mm 內的輕微車轍損傷，并整體提升路面抗滑耐磨性能，延長路面使用壽命[2]，且薄層罩面施工期短，對交通影響程度較低[3]，薄層罩面對惡劣環境的適用性較強，且高溫穩定性優異，適用于我國大部分地區[4]。按照厚度劃分，一般將薄層罩面分為薄層（25～30 mm）、很薄（20～25 mm）、超薄（15～20 mm）[5]，其中超薄罩面的施工工藝較為復雜， 首先需要將不連續級配的改性熱瀝青鋪筑于高分子聚合物改性瀝青粘層，隨后借助同步攤鋪機，將粘結層聚合物改性瀝青的噴灑和磨耗層瀝青混合料的鋪筑同時進行，最后利用壓路機碾壓密實[6]。其主要特點為集料多碎石、級配不連續，石料中粗集料占比達七成以上[7]。

本文采用GT TECH 超薄路面技術， 在沈海高速復線漳州段進行試驗段施工，通過在舊路面上新建路面表層，重構路面抗滑性能，改善平整度，加鋪在瀝青面上時阻止原路面的老化，恢復路表功能，延長路面壽命。

2 材料與配合比設計要求

2.1 材料要求

（1）粗集料要求

粗集料（3～6 mm）應盡量選擇堅固性較強的玄武巖或輝綠巖，軟石占比應小于1%，摒棄粘附性較低、硬度較低和表面較光滑的石料，如花崗巖、石灰巖等。

（2）細集料要求

細集料（＜2.36 mm）的選取應滿足百分百由破碎施工而成的石料，如機制砂等，有較強的的粘結能力，表面雜質少且未經風化。

（3）填料要求

填料建議選取無法被水浸潤的憎水性石料， 如石灰巖等，并將其磨勻摩細得到純凈干燥的礦粉。

（4）纖維穩定劑要求

纖維穩定劑的摻和占比應由瀝青總量的質量百分率決定，一般情況下用于開級配抗滑表層（OGFC）的纖維含量不低于0.2%，若必要可提升其摻量，可接受誤差范圍一般控制在±5%。

（5）粘層油要求

粘層油材料選取為超薄路面專用特種改性瀝青，為使得粘層油能夠與包裹集料的瀝青油膜結合， 應使粘層油具備較強的滲透性和相容性。 借助粘層油優異的高粘、憎水等性能，可以從本質上提高混合料中各個集料間的粘附性， 保證舊路面與新罩面層形成一個緊密粘結的完整體系。 粘層油的施工工藝應選擇分步施工，先噴灑粘結層，再鋪筑瀝青混合料，在攤鋪時應注意不損傷粘層油結構。

2.2 混合料配合比設計

（1）級配范圍

瀝青混合料采用GT TECH 超薄路面專用級配瀝青混凝土，其級配范圍應滿足表1 要求。

表1 混合料級配范圍

（2）配合比設計

由表1 的級配范圍選定相適應級配后， 以 （7.0±0.5）%油石比和0.3%纖維穩定劑完成馬歇爾擊實成型試驗， 分別測定6.5%、7%、7.5%三組瀝青混合料的析漏損失、飛散損失和馬歇爾孔隙率，由此選出最為合適的油石比。 若三組試驗都不能滿足技術指標要求，則重新修正級配。 為驗證油石比與配合比的準確性， 選擇沈海復線漳州段BK41+750 主車道進行試驗段的鋪筑工作。

3 原材料及配合比設計

根據熱拌超薄磨耗層特點， 采用熱篩后的礦質集料進行生產配合比設計， 設計確定了瀝青混合料礦料組成及級配、瀝青用量，經設計驗證與性能檢測，所設計瀝青混合料的技術指標滿足現行規范對于高等級瀝青路面面層的技術要求，具有良好的路用性能。

集料采用玄武巖粗集料5～8 mm， 玄武巖細集料0～3 mm （0～5 mm 冷料篩分出0～3 mm 檔集料使用），礦粉及聚酯纖維、 瀝青采用廣州大象超薄路面公司生產的超薄路面專用特種改性瀝青。

3.1 原材料

（1）瀝青

采用熱拌超薄路面專用特種改性瀝青混合料膠結料，其檢測結果滿足要求，詳細指標見表2。

表2 GT TECH 熱拌超薄路面專用特種改性瀝青混合料膠結料測試結果

（2）粗集料

3～6 mm 粗集料應選用潔凈、干燥、表面粗糙的玄武巖、輝綠巖等硬度和強度高的石料，不能采用與瀝青粘附性差的花崗巖酸性石料， 也不能采用石灰巖等強度低、耐磨性差的石料。 經檢測，本次輝綠巖滿足技術要求，具體檢測指標見表3。

（3）填料

瀝青混合料的填料宜采用石灰巖等憎水性石料經磨細得到的礦粉，礦粉要求干燥、潔凈。 本次試驗使用成品礦粉，檢測結果滿足要求。 具體檢測指標見表4。

表3 粗集料質量檢測結果

表4 填料質量檢測結果

3.2 配合比設計

（1）級配范圍

大象熱拌超薄路面標準厚度為1.5 cm， 根據施工現場與實際情況， 計劃采用1.5 cm 層厚的薄層路面方案，混合料采用大象熱拌超薄路面專用級配瀝青混凝土，其級配范圍須滿足表5 要求。

表5 大象熱拌超薄路面混合料級配范圍

（2）配合比設計

確定混合料目標孔隙率為15%， 實際情況選擇三組初試級配， 以7.0%油石比按照馬歇爾試驗的方法成型，拌和溫度為185℃，擊實溫度為175℃，采用雙面擊實50次成型。 按照目標空隙率， 初步確認0～3mm 的用量為8%，空隙率在15%左右。

以7.0±0.5%油石比對選定的級配按上述條件進行成型試驗，纖維采用0.3%添加比例。 根據要求，優選油石比為7.0%。 馬歇爾試驗結果詳見表6。

表6 不同油石比選擇結果

根據優選油石比和混合料空隙率， 測定選定混合料的析漏損失、飛散損失和馬歇爾孔隙率，檢測結果顯示選用7.0%油石比的混合料的性能滿足要求，可以進行后續生產。 混合料性能詳見表7。

綜上所述，選擇7.0%油石比的混合料（0～3 mm∶3～6 mm∶6～11 mm∶礦粉=8∶54∶30∶8），外加纖維0.3%，其性能滿足設計要求。

表7 大象超薄路面混合料檢測結果

4 試驗段實例驗證

為驗證超薄罩面路用性能，2018 年6 月12 日于沈海復線漳州段BK41+750 主車道進行試驗段的鋪筑工作， 現階段福建省高速公路的預防性養護工作常規以微表處為主，較少采用熱拌薄層進行養護，需要進行技術積累與效果觀察， 故選擇試驗段進行熱拌超薄磨耗層進行試驗觀察。

對施工過程進行了取樣，對其瀝青含量、礦料級配及壓實瀝青混合料指標進行檢測，并對鋪筑后的路面進行了現場測試。 該路段現狀路面情況較好，主要病害為路標乏油，表層磨光，部分縱向開裂（圖1）、施工早期車輛刮痕（圖2），還有一處路基下沉導致的沉陷病害。 為實施超薄磨耗層，需要保證原路面的結構承載力，需要對原路面進行病害處理，以及接頭處理，本試驗段原路面處理包括起訖端點順接銑刨、路邊標線銑刨、裂縫與沉陷處理（圖3）。

圖1 試驗段路面縱向開裂

圖2 試驗段路面刮痕

圖3 起訖端點處理示意圖

馬歇爾試驗檢測數據詳見表8， 檢測結果均符合要求，礦料級配檢測數據詳見表9，檢測結果均符合要求。

表8 馬歇爾試驗檢測數據匯總

表9 瀝青混合料礦料級配

在試驗段鋪筑前對老路面進行了構造深度與滲水系數的檢測，同時在試驗段鋪筑完成后對大象GT TECH 超薄磨耗層路面也進行表面構造深度、滲水系數檢測，檢測結果如表10 所示。

表10 超薄罩面施工前后現場檢測結果

5 結論

超薄罩面技術作為新型的公路預防性養護技術，其優異的抗滑、降噪性能符合當前公路養護發展趨勢，通過試驗段鋪筑驗收結果表明，本文采取的大象GT TECH 超薄磨耗層（7%石油比）進行罩面鋪裝能夠有效改善路面平整度，各項指標皆滿足技術要求，具有施工便捷、輕薄，不增加橋面恒載、抗滑、平整、降噪、耐磨、環保等特點，隨著對超薄罩面施工工藝的不斷實踐開發， 其應用前景必將更加廣闊。