瀝青路面超薄罩面層技術簡介

曾憲輝 李強

摘 要：超薄罩面層是一種道路預防性養護技術，應用較為廣泛，它能夠修復原路面的輕微裂縫、車轍以及路面不平整等功能性病害，從而恢復路面的服務功能。本文針對瀝青路面超薄罩面層技術的研究現狀、施工工藝進行闡述，并對超薄罩面層的優劣勢進行分析。

關鍵詞：瀝青路面; 超薄罩面層; 施工工藝

中圖分類號：U416.1? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ?文章編號：1006-3315（2021）10-227-003

自上世紀90年代以來，我國公路發展迅猛，截至2019年，全國公路總里程已達到501.25萬公里，其中公路養護里程為495.31萬公里，占公路總里程的98.8%[1]。多年的發展和使用后，中國公路已逐漸步入養護期，如何經濟而有效地保持良好的道路狀況將成為一項亟需研究的長期工作。

早期鋪筑的許多瀝青路面經過一定時間的使用，雖然路面結構性完整，但路用性能已大幅降低，具體表現在路面裂縫、車轍、坑槽、抗滑性能、平整度等性能的減弱。一般認為，當路面達到75%的設計壽命，工程性能下降約40%時，是最佳的預防性養護時機，如果維修延期，后期的維修費用將會是預防性養護費用的4-5倍[2]。研究表明[3，4]，超薄罩面層能夠對新建路面或舊路起到良好的養護作用，可以用來處理路表表面磨光，輕微裂縫、車轍等路面的功能性病害，恢復原路面良好的平整度、抗滑性等路用性能，還能夠顯著降低行車噪音，并具有較低的建造成本，因此，超薄罩面層在國內的使用越趨廣泛，在多地都有一定規模的工程應用。

超薄罩面層是一項應用廣泛的預防性養護技術，它是在原路面上灑布一層粘層油，再在其上加鋪一層瀝青混合料面層，厚度在2.5cm以下。通常情況下，粘層油被要求采用高性能的改性瀝青或黏度較高的改性乳化瀝青，從而確保新加鋪的超薄罩面層與原路面之間具有良好的黏結強度。超薄罩面層不屬于路面結構層，基本上不起增加路面強度的作用，屬于非結構性的路表面養護層，一般用來處理路表表面磨光，出現輕微裂縫、車轍、不平整等路面功能性病害，從而恢復路面原有的服務功能。同時，超薄罩面層技術與其他預防性養護技術相比，具有良好的工程適應性，在正確選擇材料和進行混合料設計的條件下，超薄罩面層可以成功應用于嚴寒、炎熱、干燥、潮濕等各氣候區域，且在原路面結構強度良好、罩面層設計規范、施工質量合格的條件下，超薄罩面層可延長原路面8年之久，是一種路用性能和經濟效益并重的預防性養護技術[5]。

1.瀝青路面超薄罩面層在國內外的研究與發展

超薄罩面層加鋪層技術的研究最早始于法國[6]，采用了間斷式級配，其特點是粗集料量大，細集料和礦粉量少，瀝青量大，有利于提高路面的平整度，增加路面的抗滑能力。后來，英國研究人員也在90年代對薄層加鋪技術進行了研究和應用，鋪筑了一批試驗路面，包括單層薄層加鋪、多層薄層加鋪和薄層瀝青混凝土層。90年代后期，超薄摩擦層（Novachip）成為德國應用最廣泛的薄層覆蓋技術，但多年的應用經驗表明，Novachip技術具有造價昂貴的缺點。為了提高路面的抗滑性能和抗高溫車轍性能，美國研究人員引入了Novachip技術，并借此機會對薄加鋪層技術進行了全面的研究。我國自20世紀90年代中期開始研究超薄罩面層，到目前已有了較為全面的研究。

屈甜等[7]采用多點支撐骨架狀態的混合料體積設計方法，引入了7.1mm粒徑篩孔，以期提高超薄罩面層的抗滑性能。吳后選等[8]提出了一種新的路面結構組合，他將原路面的中面層和下面層進行合并成7cm的新面層，再在其上加鋪一層2.5cm厚的超薄罩面層，并對這一新路面結構的各項路用性能進行了檢驗，性能良好。之后鋪筑了試驗段，對這一新型路面結構的原材料、施工術要點以及社會經濟效應等進行了總結;曹東偉等[9]探究了就地熱再生工藝下超薄罩面層的路用性能，采用了四種不同結構形式的路面，結果表明，就地熱再生可以用于超薄罩面層，不同結構對其性能影響不大，但施工工藝還需進一步優化。晏飛等[10]以依托實體工程，介紹了溫拌超薄罩面層的應用，歸納總結了原路面的評價處治方法，溫拌材料的選擇原則，施工過程中的重點難點，以及如何管理施工的方法。史鵬鴻等[11]在超薄罩面層瀝青混合料中加入了鋼渣，研究了其化學性能，并對路用性能進行試驗和分析，分析，為超薄罩面層的材料研究提供了新的思路。Hu等[12]采用開級配設計超薄罩面層，這種級配的好處是空隙較大，在排水、降噪和抗滑方面都有顯著的提升，但高孔隙率也使超薄罩面層的抗松散剝落能力和承載力降低，因此選用了集料粒徑較小的OGFC-5級配進行研究，結果表明OGFC-5超薄罩面層黏結力好于常用的OGFC-13等級配，但內摩阻力稍弱，為多孔超薄罩面層的研究提供了參考。Chen等[13]將超薄罩面層應用在飛機垂直起落路面，相比原本的路面可節省30%的成本，并且該超薄罩面層符合路面使用要求。

綜上所述，國內外對超薄罩面層瀝青混合料的設計方法、作用機理和路用性能等都有較為全面的研究，超薄罩面層瀝青混合料也應用在越來越多的預防性養護工程之中。目前，我國對超薄罩面的研究主要集中于超薄罩面層的級配與結構設計、路用性能、瀝青或黏結層材料等，在工程中未形成受全國范圍認可的、成熟的、系統的應用技術體系和規范，此外，也還缺少超薄罩面的長期使用監測等。

2.瀝青路面超薄罩面層的施工工藝

2.1瀝青路面超薄罩面層施工技術類型分析

超薄罩面層技術按照拌和溫度的不同，大致可分為以下三種類型：

（1）冷拌超薄罩面養護技術，一般是指使用乳化瀝青或者改性乳化瀝青在常溫下拌和瀝青混合料，并在常溫下進行攤鋪和碾壓成型的超薄罩面層，這種技術可以顯著減少煙塵污染等一系列問題。

（2）熱超薄面層養護技術，此項技術應用較為常見，是指在高溫（180-190℃）下拌和、攤鋪和碾壓超薄罩面層，其具有良好的平整度和路用性能。

（3）溫拌瀝青混合料超薄罩面養護技術。此技術能夠使瀝青路面更易壓實，施工溫度可比常規熱薄層技術低20℃～30℃，增強了施工和易性。

2.2施工準備內容

施工準備內容大體可分為外部因素和路面因素。外部因素是指對施工地點的溫度、交通狀況和施工機械等因素進行準備。由于大部分超薄罩面層的攤鋪溫度要求較高，因此環境溫度若低10℃，或處于雨季等不利天氣，一般不進行養護施工，否則對超薄罩面層的攤鋪、壓實和長期的路用性能都會產生影響。要做好交通組織準備，根據該公路的交通情況，有針對性地制定出相應的管理措施，對施工路段進行封閉，并設置明顯標志以提醒和疏導車輛，保證交通通暢，同時，保證封閉車道具有一定的寬度，確保順利的施工。對相關施工機械應進行檢驗測試，避免安全事故的發生。

關于路面因素，由于超薄罩面層的鋪筑是為了對原路面進行修復和養護，因此要對原路面進行提前的檢查和預處理，以保證施工順利和良好的路用性能。提前清理原路面的樹葉、垃圾等雜物，之后在原路面上撒布黏層油，以保證原路面與超薄罩面層的黏結效果，若原路面平滑，表面紋理不豐富，還應當先對路面進行拉毛處理。如果出現較嚴重的裂縫時，要對裂縫進行灌膠處理，當路面出現嚴重的車轍、坑槽等病害時，需要對病害部分進行銑刨和填充。若未進行完善處理，則可能在施工時出現路面凹陷等問題，也會對罩面層的質量造成影響。施工前的準備工作較為繁瑣，但良好的準備工作能夠提高超薄罩面層的養護質量，延長使用壽命。

2.3瀝青路面超薄罩面層施工步驟

2.3.1混合料拌和

混合料采用間歇式拌合機拌制，拌合站應建立在干燥、空曠、有良好的運輸條件和排水設備的地點。拌和機有準確計量、分級上料、拌和均勻、智能調控、隨時記錄等功能。瀝青混合料生產時應控制：礦料加熱溫度和拌和溫度控制在180-200℃。嚴格控制瀝青混和料的拌和時間，拌和的時間由試拌得出。瀝青混和料出場時應有專人進行檢查，保證成品混合料均勻一致，無花白料，無結塊成團或嚴重離析現象產生，混合料出場溫度應大于180℃，但不能超過210℃，否則應調整拌和溫度重新進行拌和。

2.3.2攤鋪

在進行全方位的攤鋪之前，需要先進行試驗路段的鋪筑，并對試驗路段各項路用性能進行檢驗，合格后方可進行正式段的鋪筑。攤鋪機應提前在接料斗內涂刷少量防止粘料的隔離劑，以防止瀝青混合料的黏附。瀝青混合料攤鋪速度保持在3～4 m/min，攤鋪寬度保持不變，并做到緩慢、均勻、不間斷地攤鋪。攤鋪期間，施工人員一般不得進入攤鋪路段，不得人工修補，如遇特殊情況，允許人工補料或更換混合料。攤鋪過程中，應有工作人員控制攤鋪溫度在170-180℃，否則后期罩面將難以壓實。攤鋪遇雨時，應立即停止施工，并清除未碾壓路段的瀝青混合料，還未使用的瀝青混合料也應當全部廢棄。

2.3.3碾壓

由于路面鋪筑時瀝青混合料熱量散失很快，加上罩面層的厚度較薄，增加了壓實難度，因此碾壓工作尤為重要，碾壓的溫度和碾壓方式都需嚴格控制。在攤鋪完成后立刻進行碾壓，碾壓分為三個階段：初壓、復壓和終壓。初壓：采用雙鋼輪振動壓路機前靜壓后振壓共2遍，并保證初壓溫度在150℃以上。復壓，利用雙膠輪壓路機前后振動壓實共4遍，在120℃以上溫度時碾壓完成。終壓，由雙鋼輪振動壓路機全幅靜壓共2遍，在90℃以上碾壓完成。碾壓采用由外到中，由低到高的順序碾壓，碾壓機進行下一碾壓帶時，與原碾壓帶重疊1/2～1/3輪寬。壓路機全程應勻速、緩慢行駛，啟動和停止時不得急剎。路段邊緣壓實后不平整的部分和個別碾壓存在缺陷的部分，可用小型壓路機再次進行碾壓。

2.3.4開放交通

超薄罩面層鋪筑完成之后，盡量在天黑前開放交通，開放交通后，車流也可幫助罩面繼續進行壓實。當路面溫度下降至40℃以下時便可以開放交通，若路面溫度較高時，可以少量灑水以幫助降溫。

3.瀝青路面超薄罩面層的優劣勢

3.1瀝青路面超薄罩面層的優勢

瀝青路面超薄罩面層經過了長期的研究和使用，具有如下優勢。

第一，超薄罩面層能夠改善原路面的平整度，修復車轍、坑槽等功能性病害，同時，超薄罩面層具有優異的摩阻力和耐磨性能，提高了行車的舒適性和安全性。

第二，超薄罩面層作為預防性養護措施，防止了原有路面的車轍、裂縫、坑槽等病害的進一步惡化，延長道路使用壽命，同時，相對傳統路面的厚度較薄，用料更少，具有良好的社會經濟效益。

第三，超薄罩面層施工工期短，施工完成后可快速開放，對交通的影響小，施工組織簡便。

3.2瀝青路面超薄罩面層的劣勢

超薄罩面層是一項經濟且性能優良的預防性養護技術，但目前還存在以下問題。

第一，黏結層材料質量參差不齊。薄層瀝青混合料厚度薄，車輛急剎會造成層間脫離風險，因此，罩面層與原路面的黏結性能尤為重要，超薄罩面層的使用效果與層間黏結材料的選擇有著密切的關系。

第二，施工要求較高。超薄罩面層厚度較薄，熱量散失較快，若施工碾壓質量差，將會造成壓實度較低，罩面厚度較厚，空隙率較大，進而導致早期水損害，還會造成抗滑能力的衰減。

第三，超薄罩面瀝青混合料沒有統一的設計體系和標準。目前，超薄罩面層瀝青混合料大多采用傳統馬歇爾設計，即與普通瀝青路面設計類似。雖然馬歇爾設計滿足普通熱拌瀝青混合料要求，但是采用普通瀝青路面的標準來評價超薄罩面層，此方法有待進一步驗證。

目前瀝青路面超薄罩面層技術已有了廣泛的研究與應用，但針對超薄罩面層的施工工藝與流程還未有配套的成套施工設備，也未形成受全國范圍內認可的、成熟的、系統的應用技術體系和規范。

在瀝青路面超薄罩面層施工前，要做好環境判斷、機器調試、交通管理和路面預處理等步驟，在對路面預處理時，對路面較為嚴重的裂縫、坑槽等病害要進行提前修復和處理，由此可確保順利施工，提高罩面層的路用性能和使用壽命。

瀝青路面超薄罩面層能夠修復原路面功能性病害，延長道路使用壽命，具有良好的社會經濟效益，但是超薄罩面層也有黏結層材料質量參差不齊、施工要求較高、沒有統一規范等問題，還需要進一步的研究。

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