功能性罩面在北京城市道路瀝青路面預防養護工程的應用

李 尚，賀孟霜，王文紅，顏鵬程

(1.北京城建設計發展集團股份有限公司，北京 100045；2.北京市城市道路養護管理中心，北京 100069)

0 引 言

經過近幾十年的快速發展，北京市城市道路建設取得了前所未有的巨大成就，城市道路建設的里程以及質量都有了明顯的改善和提高。根據《北京統計年鑒2020》公開資料顯示，截止2019年底，北京市城六區城市道路總里程達到6 156 km，其中快速路390 km，主干路1 006 km，城市道路總面積10 459萬km，路網密度約5.7 km/km。城市道路的發展重點，已經由大規模建設向大規模養護轉移。

預防養護技術不是新技術，但不斷有新進步，其核心理念是通過“早養護”實現“少養護”，通過“早投入”實現“少投入”，代表了養護理念的科學發展方向。預防養護是指瀝青路面整體性能良好但存在病害隱患或輕微病害，為延緩路面性能過快衰減、延長使用壽命而預先采取的主動性養護工程。通俗講，預防性養護就是將路面養護提前，提前至病害未出現或出現初期，避免“開膛破肚”的維修。

近年來，我國瀝青路面預防養護新技術、新材料、新工藝、新設備不斷涌現，成為路面技術最活躍的板塊。預防養護技術可分為封層、罩面、就地熱再生等不同類型。功能性罩面適用于各級道路預防或修復病害、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，鋪筑厚度小于4 cm的功能性罩面可作為預防養護措施。預防養護適用于路面技術狀況評定為A級或B級的道路，實施時機一般為PCI在80～90之間，距離新建或上一次大中修3～5年。

封層類的預防養護不適宜在重交通量及以上等級的道路使用，結合北京市的實際情況，經過多年來的管養實踐，預防養護方案目前推廣罩面類，常用的罩面類預防養護材料主要為三種，Novachip超薄磨耗層、易密實薄層罩面瀝青混凝土(ECA)和抗滑密實薄層瀝青混凝土(SDT)。Novachip多用在南方城市的高速公路預防養護，易密實薄層罩面技術主要用于上海及周邊城市的高等級道路，均有較好的應用效果。

北京市首次大規模進行路面預防養護措施是2013年在二環路主路實施的薄層罩面技術，使用了Novachip和ECA材料，厚度是2.5 cm，隨后一直在其他道路的預防養護工程進行推廣，2019年在學院路的預防養護工程首次使用SDT材料，厚度也是2.5 cm。

1 Novachip超薄磨耗層

殼牌超薄磨耗層NovaChip使用專用設備NovaPaver進行施工，施工過程包括NovaBond改性乳化瀝青噴灑、緊隨其后的NovaBinder改性瀝青混合料的攤鋪、壓路機碾壓成型，為殼牌的專利技術。

NovaChip作為磨耗層，具有較大構造深度、抗滑性能好的特點，適用于路面較平整、車轍深度小于10 mm、無結構性破壞的路面，為提高表面層服務功能的預防性養護措施。混合料的礦料級配設計范圍及混合料技術要求如表1、表2所示。

表1 混合料的礦料級配設計范圍

表2 混合料技術要求

殼牌公司推薦NovaChip TYPE B混合料的NovaBond聚合物改性乳化瀝青噴灑量為0.85 kg/m左右，推薦NovaChip TYPE C混合料的NovaBond聚合物改性乳化瀝青噴灑量為1.1 kg/m左右，而準確的灑布量必須根據現場原路面的情況進行調整。NovaBond、NovaBinder須配套使用，專用攤鋪設備Novapaver的最小攤鋪寬度為3.2 m。

北京地區目前使用Novachip技術，包括二環路、大屯路、北辰東路等道路，目前使用狀況良好。

2 易密實超薄瀝青混凝土ECA

ECA易密實超薄罩面技術是由上海龍孚材料技術有限公司所開發的一種新型的路面養護解決方案，采用上海龍孚材料技術有限公司開發的直投式HPM-1瀝青改性劑、普通基質瀝青以及堅固耐磨且棱角性好的玄武巖、輝綠巖等材料，通過一體式攤鋪機一次完成高粘乳化瀝青粘層油噴灑和混合料攤鋪形成的連續密級配超薄罩面。

級配組成對瀝青混合料的路用性能存在顯著的影響，為了提高ECA的抗變形能力和抗滑性能，ECA-10的目標級配與常用級配有所區別，增設了6.7 mm篩孔，混合料的礦料級配設計范圍及混合料技術要求如表3、表4所示。

表3 混合料的礦料級配設計范圍

表4 混合料技術要求

北京地區目前使用ECA技術，包括天安門廣場西側路、機場北線、望京北路、二環路等道路，目前使用狀況良好。

3 抗滑密實薄層瀝青混凝土SDT

SDT(anti-sliding density thin asphalt concrete)抗滑密實薄層罩面具有抗滑、抗車轍、抗磨耗的優良性能。SDT是一類較特殊的瀝青混合料，它的級配曲線形式介于SMA和AC類之間，偏于SMA的斷級配。該技術通過瀝青混合料配合比優化和調整瀝青路面結構層形式，提高粗集料用量，使瀝青混凝土形成嵌擠型結構，增大抗滑構造深度，以提高瀝青混凝土抗車轍能力和抗滑性能。同時，具有較好的密實防水性能和抗開裂性能。SDT-10的礦料級配設計范圍及混合料技術要求如表5、表6所示。

表5 混合料的礦料級配設計范圍

表5(續)

表6 混合料技術要求

SDT瀝青采用高性能SBS改性瀝青(I-C的基礎上有所提高)，軟化點不小于75 ℃。因顆粒公稱粒徑較小，施工質量容易控制。無需專門的施工機械，常規瀝青混合料施工機械即可滿足要求。近兩年，廣泛用于北京地區的道路預防性養護。

北京地區目前使用SDT技術，包括學院路等道路，目前使用狀況良好。

4 綜合對比

Novachip屬于半開級配，而ECA和SDT屬于密級配。半開級配的優勢主要在于雨季路面不容易形成水膜，對行車安全有好處，在噪音控制方面有優勢，與密級配相比大約能降低噪音3～5 dB。密級配的優勢在強度和耐久性方面，全壽命周期的管養成本也比開級配要低。ECA與SDT之間的區別，主要在于瀝青的不同，前者通過HPM和聚酯纖維與70號基質瀝青做改性，而后者直接使用SBS改性瀝青，在工藝設備方面更簡單，ECA在集料級配方面增加6.7 mm的篩孔控制。Novachip涉及殼牌的專利技術，需采用殼牌專用瀝青和乳化瀝青。三種材料的主要技術指標對比如表7所示。

表7 主要技術指標對比

5 結 論

預防養護的技術狀況和實施時機，應按科學決策的工作制度與方法，采取全壽命周期養護成本理念，選用技術、經濟合理的瀝青路面養護方案，并對養護工程進行合理設計，在適宜時機采取針對性的養護措施，一般選擇PCI在80～90之間，距離新建或上一次大中修3～5年，且未來5年內區域交通量不出現巨大增長的道路。

Novachip對材料、設備、工藝控制均比較嚴格，以保證良好的孔隙、排水降噪等使用效果，但是使用的乳化瀝青和改性瀝青均為殼牌專利產品，同步一體式攤鋪機為福格勒專用攤鋪機，整體造價較其他罩面材料高。密級配預養材料采用SDT在生產設備和工藝上比ECA更簡單，不用對瀝青混合料加工設備進行改造，具有一定的優勢，攤鋪設備建議采用同步一體式攤鋪機全斷面攤鋪，否則施工過程中因為瀝青太薄容易冷卻產生縱縫。

預防性養護技術應該針對路面結構、材料特點和病害特征，不斷研究開發適合我國路面預防性養護需要的原創性技術，以免受國外技術的壟斷，如Novachip使用維特根專用攤鋪設備和殼牌專用瀝青。應在現有預防性養護技術基礎上進行材料提升、設備改進、工藝改良、技術組合，進行預防養護技術的二次開發，不斷提升其技術經濟性。