Superlayer 超薄磨耗層在泉州莆永高速養護工程中的應用

■李 森

（福建省高速公路集團有限公司泉州管理分公司，泉州 352000）

自2013 年泉州莆永高速公路通車以來， 瀝青路面已在車輛荷載與自然環境的作用下出現了不同程度磨損、老化、裂縫、磨光、松散等病害，使道路平整度、抗滑性能和行車質量出現急速下降，進而縮短了道路使用壽命。

為延長路面使用壽命， 提高道路服務水平，相關專業人員及特邀專家對莆永高速公路現狀進行了調查。 各檢測、設計及特邀專家基于通車年限、交通量、路面技術狀況指標、路面實驗指標和維修歷史等因素的技術決策方法，并結合《公路瀝青路面養護技術規范》和各路段路面探坑及取芯現狀，開展養護方案篩選。 莆永高速段有交通量適中、較大縱坡段落較多、面層老化泛白明顯等特點，超薄磨耗層在耐磨、降噪、排水、抗滑等路用性能方面具有優異表現[1]，同時超薄磨耗層施工速度快，能快速開放交通，經濟效益顯著[2]，最終采用Superlayer 超薄磨耗層方案。

1 原路面路況分析

泉州莆永高速公路自2013 年通車以來， 路面狀況較好，未進行過大中修。 該高速通車7 年多以來，部分路面出現細集料剝落、泛白、輕微車轍、路面技術狀況評價標準不達標等。 根據2018 年度檢測數據、路面技術狀況評價標準，對泉州莆永高速公路路面養護現狀進行檢測分析與匯總， 結果見表1～2。

表1 莆永高速二車道上行路況分布統計

表2 莆永高速二車道下行路況分布統計

莆 永 高 速 二 車 道 上 行RQI、RDI、SRI， 下 行RQI、SRI 指標均不理想。 在道路使用性能下降，未產生嚴重病害或影響交通時，應遵循“預防為主、防治結合”的原則，及時采取養護措施，保證汽車安全、高速、舒適、經濟行駛。 綜合原路面狀況， 最終選用Superlayer 磨耗層技術對原路面進行養護。

2 Superlayer 磨耗層原材料及混合料試驗

2.1 原材料

不同于常規瀝青混合料，Superlayer 對瀝青和集料的性能有特定的要求。

2.1.1 瀝青Superlayer 采用改性瀝青，瀝青性能指標見表3。

表3 Superlayer 磨耗層用改性瀝青性能指標測試結果

2.1.2 集料

（1）粗集料

按照《公路工程集料試驗規程》（JTG E42-2005）所列方法對試驗所用礦質集料的物理力學性能進行檢測，粗集料技術指標如表4 所示。

表4 Superlayer 磨耗層粗集料技術指標

（2）細集料

Superlayer 磨耗層所用細集料檢測結果為：表觀密度2.766 g/cm3，砂當量為82%，棱角性為40.6 s，吸水率為1.05%，亞甲藍值為2.4 g/kg；檢測結果均符合技術規范要求。

（3）礦粉

Superlayer 磨耗層所用礦粉檢測結果為： 表觀密度2.804 g/cm3，含水量0.2%，親水系數0.9，塑性指數3.4%，外觀無團粒結塊，檢測結果均符合技術規范要求。

2.2 Superlayer 級配技術要求及試驗結果

2.2.1 礦料級配

集 料 分 為0 ～2.36 mm、2.36 ～4.75 mm、4.75 ～8.0 mm 共3 檔，采用不同比例搭配設計方案，通過馬歇爾試驗確定滿足設計要求的級配曲線。 Superlayer礦料合成級配通過率見表5，級配曲線見圖1。

圖1 Superlayer 礦料合成級配曲線

表5 Superlayer 混合料合成級配通過率

2.2.2 油石比確定

基于上述合成級配，釆用6.3%、6.6%及6.9%的油石比進行瀝青混合料的拌制， 在170°C 條件下正、反面各擊實50 次，分別成型馬歇爾試件并測得壓實瀝青混合料試件的體積指標（體積法）及馬歇爾指標，如表6 所示。 根據試驗結果并結合以往經驗與工程經濟性，確定油石比6.6%為設計油石比。

表6 不同瀝青用量下壓實瀝青混合料體積指標及馬歇爾指標

3 成品檢測及評價

為驗證Superlayer 超薄磨耗層的路用性能，分別在罩面鋪設前和鋪設完畢后對路面的質量及性能進行檢測，檢測項目包括技術狀況指標：路面行駛質量指數（RQI）、路面車轍深度指數（RDI）、路面抗滑性能指數（SRI），路用性能：滲水系數、構造深度、摩擦系數、平整度，具體結果見表7～8。

表7 超薄磨耗層Superlayer 試驗段路面技術狀況評定

由表7 可知， 鋪設Superlayer 超薄磨耗層后上行路段RQI 由83.3 提升至95.1，RDI 由82.6 提升至95.7，SRI 由81.1 提升至95.9， 下行路段RQI 由83.1 提升至95.0，RDI 由85.2 提升至95.9，SRI 指標由原來的80.3 提升到96.0。 綜上所述， 鋪設Superlayer 超薄磨耗層后，路面的平整度、車轍、抗滑性能均有明顯提升，極大地增強了行車安全性和行車體驗。

由表8 可知， 鋪設Superlayer 超薄磨耗層后路面的各項性能均得到不同程度的提升，在原路面上加鋪Superlayer 超薄磨耗層可以有效提升路面的路用性能。

表8 試驗段路用性能檢測

4 Superlayer 超薄磨耗層施工工藝要點

（1）原路面處理

結構承載力和整體性滿足荷載要求的瀝青路面才可加鋪Superlayer 超薄磨耗層，Superlayer 超薄磨耗層厚度僅為1.5～1.8 cm， 影響其使用壽命的關鍵因素是超薄磨耗層與原路面能否較好地粘結成一個整體及是否具有足夠路面承載力。 為了提高超薄磨耗層使用壽命，不致出現路面剝落，必須在施工攤鋪前對原路面進行徹底的清掃除塵，對局部路槽死角可采用鋼絲刷人工處理，然后用鼓風機進行殘留雜物清除。

在加鋪之前，必須先行處治路面，徹底修補坑槽、擁包、龜裂、松散、大于15 mm 的車轍、大于10 mm 的錯臺等病害；泛油、表面磨光、麻面、輪跡帶剪切形成的淺層不規則裂縫、輕微車轍和錯臺等可不處理；對各類反射裂縫、接縫用灌縫和抗裂貼組合處理， 灌縫采用常規的灌縫工藝進行開縫施工， 采用SBS 改性瀝青加熱至液態流淌狀后灌注，確保瀝青進入縫槽底部，將縫灌滿為止。

（2）路面清掃

徹底清掃路面并去除積水后方可加鋪Superlayer 超薄磨耗層。

（3）天氣條件

施工過程現場氣溫不得低于10℃， 不可雨中施工。

（4）混合料拌和生產

Superlayer 超薄磨耗層瀝青混合料的拌和時間：瀝青混合料每盤濕拌時間為5～10 s、干拌時間為5 s，要求混合料拌和均勻，無花白料、結團現象。

（5）改性乳化瀝青噴灑

Superlayer 磨耗層采用同步一體攤鋪機與混合料同步噴灑施工，一方面，這種噴灑方法與傳統的粘層單獨灑布方式相比，能減少交叉污染和粘層破壞， 使粘層更加完整并形成較好的防水隔斷層；另一方面，改性乳化瀝青預熱到60℃～80℃，采用同步一體機攤鋪同步灑布改性乳化瀝青粘層和瀝青混合料攤鋪，可使剛灑的改性乳化瀝青在熱拌瀝青混合料高溫的熱力作用下迅速破乳，迅速破乳的粘層受到高溫熱力會發泡膨脹并上升填充超薄磨耗層底部，在混合料周圍緊密裹覆，封閉空隙，使得超薄磨耗層能與原路面更好地粘結成一個整體，同時也形成防水層能夠保護原路面免受水的破壞[3]。

（6）施工溫度的控制

Superlayer 超薄磨耗層路面需控制合適的施工溫度，才能保證其施工效果。瀝青加熱溫度為170℃～175℃，混合料出料溫度為185℃～195℃，混合料攤鋪溫度應大于175℃。

（7）罩面攤鋪

罩面攤鋪是保證瀝青路面質量的關鍵工序，攤鋪機必須緩慢、均勻、連續不間斷地前進，攤鋪速度宜控制在10～12 m/min 范圍內且不得隨意變化速度或中途停頓， 對于攤鋪施工中出現混合料離析、波浪、裂縫、拖痕時，應采取措施予以消除避免。

（8）罩面壓實

Superlayer 超薄磨耗層施工完成后， 壓路機應及時緊跟壓實。 施工期間風大而且氣溫較低時，應增加壓路機數量和碾壓變數。

5 結語

本文通過對Superlayer 超薄磨耗層的原材料、混合料、施工及養護效果進行研究，主要結論如下：

（1）Superlayer 超薄磨耗層施工采用一體化同步攤鋪機噴灑乳化瀝青和攤鋪熱拌瀝青混合料且一次成型，具有高效便捷的特點，攤鋪速度快，開放交通快，對交通影響較小。

（2）Superlayer 超薄磨耗層具有較好的構造深度，使得路面的抗滑性能明顯提高，加快路面排水，減少雨天行車水霧，提升駕駛行車安全性和舒適性。

（3）Superlayer 超薄磨耗層可修復路面缺陷、延長使用壽命、延緩大中修時間，間接節省路面養護、維修成本。 但是超薄磨耗層對原材料、混合料配合比及施工工藝要求較普通熱拌瀝青混合料高，在實際工程應用時必須嚴格控制，以保證施工質量。

（4）Superlayer 超薄磨耗層具有局限性，最小施工厚度為1.5 cm， 無法滿足對厚度有更低需求的項目。