高延彈超薄罩面的技術特點研究

馬澤欣，黎 康，呂 泉

（1.江西省交通設計研究院有限責任公司，江西 南昌 330022；2.同濟大學道路與交通工程教育部重點實驗室，上海 201804）

1 引言

超薄罩面是鋪筑厚度小于25mm 的功能性罩面[1]，適用于各等級公路預防或修復病害，以及需要改善抗滑等使用性能，且結構強度滿足使用要求的瀝青路面。

超薄罩面技術，起源于20 世紀70 年代后期的法國，隨著該技術的不斷發展，在國內外的公路路面預防性養護中已有大規模的應用[2，3]。根據所采用的瀝青、級配和施工工藝的不同，出現了多種不同的超薄罩面技術。近年來，常用的超薄罩面技術主要包括易壓實瀝青混凝土（Easy Compact Hot Mix Asphalt）ECA-10 超薄磨耗層、Novachip超薄磨耗層和SMA-5或SMA-10超薄磨耗層等[4-8]。

通過對瀝青改性劑和混合料級配的不斷探索，同濟大學相關研究團隊提出了一種高延彈超薄罩面技術（high-Ductility ultra-Thin Overlay，以下簡稱DTO）。本文將對DTO 超薄罩面的技術特點、設計要求和施工工藝進行介紹，并結合實際工程項目分析該技術的路用性能。

2 高延彈超薄罩面技術介紹

DTO 指的是通過灑布超粘非乳化粘層油，在普通熱拌改性瀝青混合料中添加DTO 瀝青改性劑，采用傳統瀝青路面攤鋪壓實工藝，鋪筑厚度為0.7cm～1.5cm的超薄罩面技術（圖1）。該技術具有高延展性和彈性，具有抗裂、抗滑（可采用開級配）、低噪、耐久性好等特點，預期使用壽命長達5a～8a。適用于不同氣候條件、不同交通等級的公路或城市道路的瀝青路面或水泥路面（隧道、高架橋等）磨耗層功能性罩面。

圖1 DTO高延彈超薄罩面典型結構與外觀

DTO 瀝青改性劑常溫狀態下為膠狀固體，由高粘改性劑和降粘劑按一定比例混合而成。一方面，高粘改性劑中添加了SBS、EVA 和其他改性劑，能夠大幅增強混合料的高溫性能、低溫性能、水穩定性能和抗疲勞性能。另一方面，降粘劑的加入降低了瀝青粘度，提高了施工和易性。

2.1 高延彈罩面改性瀝青技術要求

一般使用SBS 改性瀝青作為DTO 瀝青改性劑的母質瀝青，SBS 改性瀝青指標需達到《公路瀝青路面施工技術規范》[9]中I-D 型SBS 改性瀝青的要求。在SBS 改性瀝青中加入DTO 改性劑后可得到DTO 改性瀝青，DTO改性劑的添加量為瀝青用量的6.0%～9.0%，SBS改性瀝青加入DTO改性劑后制備得到的復合改性瀝青應滿足表1中的指標要求。

表1 DTO改性瀝青指標要求

2.2 高延彈超薄罩面粘層油技術要求

由于罩面的超薄特性和級配特點，粘層油需要具有良好的粘結特性和防水特性，并滿足機械噴灑的施工性能。粘層油可以采用分步施工工藝，即在攤鋪前先噴灑該專用粘結層材料，然后攤鋪溫拌混合料，要求該材料與原路面具有足夠強的粘結力，同時不被施工設備二次破壞。因此，粘層油是超薄罩面中的核心技術之一。高延彈超薄罩面粘層油的性能指標應滿足表2的要求。

表2 DTO高延彈超薄罩面粘層材料性能指標

2.3 高延彈超薄罩面配合比設計要求

DTO改性瀝青混合料配合比設計采用馬歇爾配合比設計方法，且必須通過目標配合比設計、生產配合比設計及生產配合比驗證三個階段，確定瀝青混合料的材料品種及配合比、礦料級配、最佳瀝青用量。混合料級配須滿足表3要求，最佳油石比在DTO改性劑干法添加下通常為5.5%～5.9%，在濕法添加下通常為6.0%～6.4%，可根據石料情況作適當調整。

表3 DTO高延彈超薄罩面混合料級配要求

混合料設計階段，采用修正馬歇爾雙面擊實50 次（分兩次擊實），拌和溫度在160℃～180℃，具體溫度根據施工季節和施工地點確定。其體積特性和性能要求見表4。

表4 DTO高延彈超薄罩面混合料特性和性能要求

2.4 高延彈超薄罩面與其他罩面技術的性能對比

基于上文對DTO 高延彈超薄罩面的介紹，本文進一步將其技術性能與國內外常用的Novachip 超薄磨耗層和ECA易密實薄層罩面進行了對比，見表5。

根據表5可以看出，DTO高延彈超薄罩面相比Novachip超薄磨耗層在攤鋪設備上要求更低，且DTO瀝青改性劑含有Novachip 技術所不具備的溫拌技術，擁有更好的施工性能；DTO 高延彈超薄罩面相比ECA 易密實薄層罩面具有更好的路用性能；此外，DTO高延彈超薄罩面相比Novachip超薄磨耗層和ECA易密實薄層罩面，同時具有更廣的適用范圍、更好的碾壓工藝、更強的粘層技術、更便捷的瀝青供給方式、更低的造價和更長的預期使用壽命。

3 高延彈超薄罩面施工工藝

3.1 高延彈罩面瀝青混合料拌和

高延彈超薄罩面通常采用干法進行拌和。在生產拌和過程中，直接向拌缸中投入一定比例的DTO 改性劑，與集料干拌10s～12s，再加入瀝青進行濕拌，并保證攪拌均勻，瀝青混合料應均勻一致，無花白料、無結團成塊或嚴重的粗細料分離，不符合要求時不得使用，并應及時調整。DTO改性瀝青混合料的拌和參數應符合表6中的規定。

3.2 高延彈超薄罩面攤鋪和碾壓

DTO高延彈超薄罩面常用的攤鋪厚度為1cm左右，要求攤鋪機較新，推薦選用Vogel、Dynapac、ABG等進口品牌，建議加熱方式為電加熱。一臺攤鋪機的鋪筑寬度不宜超過7.5m，攤鋪寬度大于7.5m時，應采用2臺同型號攤鋪機梯隊作業，兩臺攤鋪機間距不應超過20m，搭接寬度不應小于20cm，并應避免縱向接縫處在輪跡帶位置。DTO 改性瀝青混合料的攤鋪參數應符合表7中的規定。

表7 DTO改性瀝青混合料的攤鋪參數

DTO 高延彈超薄罩面應使用14t 以下雙鋼輪壓路機和膠輪壓路機進行碾壓，推薦采用一臺12t雙鋼輪和一臺膠輪壓路機，碾壓過程中嚴禁開啟震動。為保證壓實效果，應在控制溫度條件下碾壓，最佳碾壓溫度在60℃～100℃內。

在夏天，DTO超薄罩面在碾壓結束后建議養護2h，使路面形成初始強度，路面溫度降低至40℃時可開放交通。在秋冬季節，鋪筑后路面溫度低于25℃時即可開放交通。

3.3 高延彈超薄罩面驗收要求

DTO 高延彈超薄罩面表面應平整均勻，不應出現泛油、松散、裂縫和明顯離析等現象，縱向接縫應緊密、平順。工程驗收實測項目見表8。

表8 DTO高延彈超薄罩面驗收檢測項目

4 工程實例分析

2020年8月，在G72泉南高速石城至吉安段下行方向K413 至K420 之間的行車道和超車道上開展了近7公里的DTO 高延彈超薄罩面試驗段施工，試驗段采用的超薄罩面設計厚度為1.2cm。

4.1 施工情況

根據集料篩分結果，基于馬歇爾設計法進行DTO高延彈超薄罩面混合料的配合比設計。試驗確定的生產配合比為礦粉：0～3mm細集料：3mm～6mm碎石=6：9：85，油石比為5.5%。DTO 高延彈超薄罩面混合料馬歇爾試件空隙率為14.8%，滿足表4中的要求。

通過肯塔堡飛散、謝倫堡瀝青析漏和凍融劈裂試驗對DTO高延彈超薄罩面混合料的路用性能進行了檢驗，試驗結果見表9。可以看出，DTO 高延彈超薄罩面混合料的肯塔堡飛散損失、瀝青析漏損失和凍融劈裂抗拉強度比等指標檢測結果均滿足技術要求。

表9 DTO高延彈超薄罩面混合料路用性能檢驗

試驗段原路面具有較為嚴重的路表細集料剝落現象，如圖2所示。按照本文推薦的施工工藝進行了攤鋪和碾壓，完工后的路面狀況如圖3所示。通過取芯檢測發現試驗段厚度均勻性控制良好，且滿足設計厚度1.2cm的要求。

圖3 DTO 高延彈超薄罩面試驗段施工效果

4.2 工后路面狀況檢測評價

在通車3個月后，針對DTO超薄罩面試驗段開展了路面橫向力系數測試。依據《公路技術狀況評定標準》[10]，基于路面橫向力系數檢測結果計算得到路面抗滑性能指數SRI，結果表明，97.2%的百米單元SRI 評價為優等水平（對應的橫向力系數SFC 代表值不低于48），反映了DTO高延彈超薄罩面具有較好的行車抗滑性能。

在通車3個月和6個月后，進行了兩次構造深度檢測。通車3 個月后抽檢了30 處構造深度，均大于設計構造深度，平均值為0.97mm；通車6個月后的構造深度抽檢結果的合格率也均為100%，平均值為1.0mm。兩次構造深度檢測基本一致，且均高于驗收要求的結果，反映了DTO 超薄罩面具有粗糙的表面構造，與設計空隙率要求相符。

此外，在通車6個月后對DTO超薄罩面試驗段和常規AC-13表面層路段進行了噪音測試，結果表明，DTO超薄罩面相比常規AC-13路面能夠降低3dB～4dB的噪音。

4.3 工后DTO罩面層粘結性能試驗評價

前文提到，粘層油是超薄罩面中的核心技術之一，且試驗段原路面具有較為嚴重的路表細集料剝落狀況。因此，有必要對DTO 超薄罩面層與原路面上面層的層間粘結狀況進行研究。

DTO 超薄罩面采用的是非乳化不粘輪粘層油，在相對較小的用量下，就可達到比常規改性乳化瀝青粘層油更好的粘結效果。通過對DTO超薄罩面試驗段現場取芯，基于拉拔試驗對DTO 超薄罩面層與原路面上面層的層間粘結狀況進行了評價，如圖4所示。

圖4 DTO 高延彈超薄罩面與原路面上面層的拉拔試驗

為了較為全面的評價DTO 高延彈超薄罩面的層間粘結性能，采用了不同樁號位置和不同通車時間的芯樣進行試驗。拉拔試驗溫度采用25℃，試件保溫時間不低于4h。通車3 個月和6 個月后的行車道芯樣的拉拔試驗結果見表10。

表10 DTO高延彈超薄罩面拉拔試驗結果

根據表10 可以看出，盡管不同樁號位置芯樣的拉拔試驗結果存在一定的差異，通車3 個月和6 個月后DTO 高延彈超薄罩面的拉拔強度總體上比較接近，表明DTO超薄罩面層與原路面上面層在通車一段時間后即形成了較為穩定的層間粘結強度。拉拔試驗結果反映了即使在原路面存在較為嚴重的路表細集料剝落的情況下，DTO 超薄罩面所采用的非乳化不粘輪粘層油也具有較好的工程性能。

5 結語

本文對DTO 高延彈超薄罩面的技術特點、設計要求和施工工藝進行了介紹，與其他常用超薄罩面技術進行了對比分析，并結合石吉高速試驗段施工和工后試驗檢測結果評價了該技術的路用性能。結論如下：

①高延彈超薄罩面技術適用于不同氣候狀況、不同交通等級的公路或城市道路瀝青路面或水泥路面（隧道、高架橋等）磨耗層功能性罩面，可以有效延長道路使用壽命。

②DTO 高延彈超薄罩面相比Novachip 超薄磨耗層和ECA易密實薄層罩面，優點顯著，具有更廣的適用范圍、更低的造價和更長的預期使用壽命。

③根據江西省石吉高速DTO高延彈超薄罩面試驗段的成功實施和工后評價結果可以看出，DTO 超薄罩面具有良好的抗滑性、耐久性和降噪性。同時，基于拉拔試驗發現，即使在原路面存在較為嚴重的路表細集料剝落的情況下，DTO 超薄罩面所采用的非乳化不粘輪粘層油也具有較好的工程性能。