超粘精罩面在瀝青路面預防性養護中的應用

顧生昊

(蘇交科集團股份有限公司，江蘇 南京 211102)

0 引言

超粘精罩面是瀝青薄層罩面的一種，是對常規瀝青薄層罩面技術的創新和改進，能夠解決傳統瀝青薄層罩面粘結性低、抗滑性低、壽命周期短等問題。超粘精罩面以高粘瀝青為瀝青膠結料，采用由三檔集料組成的連續半開級配結構，粘層采用改性乳化瀝青[1]。超粘精罩面工藝簡單、施工便捷，由于具有優良的粘結性，在施工前通常不需要銑刨原路面，僅需要對老路病害進行處理，處理完成后采用同步噴灑技術鋪筑超粘精罩面，通過鋼輪壓路機進行碾壓，形成與原路面粘結良好的超粘精罩面結構[2]。

1 試驗路段概況

某高速公路，設計速度100 km/h，雙向四車道，單幅行車道寬度7.5 m，硬路肩寬度3.0 m，土路肩寬度0.75 m。選擇K25+400—K26+100路段作為試驗段，總長度700 m。該試驗段瀝青上面層為連續級配骨架密實型結構，原路基整體狀況評價為優，原路面整體狀況評價為良。試驗路段路面主要病害類型為裂縫，無其他類型嚴重病害，經現場調查統計共有12條裂縫，其中2條為溫縮型橫縫，其余為寬度小于1 mm的縱向裂縫，最大長度8 m。由于路面病害程度較輕，尚處于裂縫發展初期，根據預防性養護的原則及目的，采用的超粘精罩面配合比為機制砂(0～3 mm)：碎石(3～6 mm)：碎石(6～10 mm)：礦粉=26：9：60：5，礦粉選用玄武巖，施工時以壓實厚度20 mm為控制標準。通過對該路面進行預防性養護，有效延遲了中修、大修時間，延長路面使用壽命[3-4]。

2 路用性能評價

為評定超粘精罩面對路面性能的影響，試驗段在超粘精罩面施工前后分別對擺值、構造深度、平整度和滲水性能進行測試，各項試驗數據和分析結果如下。

2.1 擺值

依據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)和《公路工程質量檢驗評定標準》(JTG F80/1—2017)，利用擺式摩擦系數測定儀進行擺值測定。在試驗段行車道上設置了3個檢測點并做好標記，樁號分別為K25+450、K25+650、K25+850，試驗結果如圖1所示。

通過擺值試驗結果可知，原路面的路面擺值的均值只有53.29 BPN，而規范規定的高速公路路面擺值最低值為50 BPN，可見原路面已經接近低限。根據建設方提供的資料該段道路投入運營僅3年時間，隨著運營時間的增長、交通量的增加，路面病害會更加嚴重，該段道路的路面擺值還將持續下降，難以滿足抗滑要求，在高速行車狀態下對行車安全極為不利。超粘精罩面采用半開級配結構，相比于原路面密集配結構具有更高的摩擦系數，通過實驗數據可知，通過采用超粘精罩面養護后，路面擺值明顯提高，平均擺值上升至78.6 BPN，提高幅度為47.6%，說明該段道路的抗滑性能得到明顯改善。

2.2 構造深度

構造深度是指瀝青混合料表面空隙的的平均深度，對抗滑性能有顯著影響，《公路瀝青路面設計規范》(JTG D50-2017)將構造深度作為抗滑性能的設計指標之一。本次共在試驗段上設置3個檢測點。

試驗段以《公路瀝青路面設計規范》(JTG D50-2017)為依據采用鋪沙法對超粘精罩面施工前后的路面構造深度進行確定，測試結果如圖2所示。

對試驗結果進行分析，超粘精罩面鋪設完成后，構造深度有較大幅度的增加。這種效果的提升主要得益于瀝青混合料采用半開級配結構，半開級配的瀝青混合料空隙率較大，不僅可以為超粘精罩面提供空隙，同時也能為路面提供足夠的構造深度。

超粘精罩面施工前原路面的平均構造深度為0.86 mm，規范規定的高速公路路面構造深度最低要求為0.8 mm。超粘精罩面鋪設完成后，路面構造深度均值1.14 mm，提升幅度33%。另外，路面構造深度及孔隙率的提高能夠有效衰減輪胎振動，從而降低車輛高速行駛時輪胎與路面之間產生的噪音。

2.3 平整度

試驗段采用3 m直尺對超粘精罩面施工前后路面進行平整度測試，檢測點位置與擺值試驗相同。試驗段共3個測點，每個測點每隔3 m測試1次，共計9次，測試結果如圖3所示。

圖3 超粘精罩面平整度度測試結果

從試驗結果可以看出，超粘精罩面鋪設完成后路面平整度普遍得到了提高，但各檢測點提高幅度差別很大，主要原因是超粘精罩面厚度很薄，受原路面平整度制約。但路面平均平整度依然由施工前1.9 mm下降至0.8 mm，相較原路面提升了58%，說明超粘精罩面對路面平整度的改善比較有效。理論上采用的超粘精罩面厚度越大，對路面平整度的改善效果更佳。但對于存在嚴重車轍、沉陷的路面，在施工前應采取面層銑刨重鋪等措施使平整度滿足要求后再鋪筑超粘精罩面。

2.4 滲水性能

超粘精罩面為半開級配結構，相比于密實性結構空隙率較大，因此應具有一定的滲水(疏水)性能。本項目在試驗段行車道上選取了3個檢測點進行超粘精罩面施工前后的滲水性能試驗，實驗結果如圖4所示。

圖4 超粘精罩面滲水試驗實驗結果

由圖4可以看出，原路面滲水性能幾乎為零，這是由于原路面的路面結構屬于密實型結構，路面經壓實后空隙率非常小，因此路面結構基本不具備滲水能力。瀝青面層滲水性能低能有效防止路表雨水滲入路面結構，避免路面結構乃至路床在水的作用下導致強度降低；但雨水積聚在路表情況下，在高速行車時會形成水膜，不利于行車安全。而采用半開級配的超粘精罩面具有12%～15%的空隙率。路表雨水在垂直方向經超粘精罩面下滲至原路面密實型結構表面后便無法繼續下滲，可在超粘精罩面內部沿道路橫坡排至路肩，因此不但不會對路面結構產生影響，還具有很好的水平疏水效果，由試驗結果可知其平均滲水性能為660 mL/min。采用超粘精罩面避免了雨天水膜的形成，進而提高了雨天行車安全性。

3 工程經濟效益分析

根據路面預防性養護原則、目的及意義，作為預養護工程的超粘精罩面最大的作用就是保護原路面，延遲中修、大修時間，延長道路使用年限，從而達到降低道路整體費用。技術方案的經濟性是制約養護技術推廣和應用的重要因素，本文以試驗段施工工藝為基礎，通過與目前工程上常用的幾種養護技術對比，對超粘精罩面的經濟效益進行分析。整體造價、服務壽命以及壽命周期3個指標能夠直接反映技術方案的經濟性。通過市場調研，超粘精罩面綜合造價為80～100元/m2，根據研究結果并結合工程實踐其使用使命為8～10年。常見的幾種養護技術經濟效益及服務壽命對比圖如圖5、圖6所示。

圖5 常用瀝青薄層罩面經濟效益對比圖

圖6 常用瀝青薄層罩面服務壽命

由圖5和圖6可以看出，超粘精罩面相較于普通的超薄磨耗層具有更長的使用壽命和更好的保護原路面的作用，其長期經濟效益更好。同時，其服務壽命在多種不同的瀝青薄層罩面中也屬于較為優秀的一種。結合前文對超粘精罩面擺值、構造深度、平整度及滲水性能的研究成果來看，超粘精罩面可以更大程度上保護原路面，延長其使用壽命，延后中修、大修的時間，更具有降噪和美化路面的功能，具有良好的推廣前景。

4 結語

本文以某高速公路試驗段為依托，參照其他養護技術資料，對超粘精罩面的材料要求、施工器械、施工工藝及流程進行簡單的討論；通過超粘精罩面施工前后擺值、構造深度、平整度、滲水性能進行試驗，并對經濟效益進行分析，得出以下結論。

1)半開級配瀝青混合料具有良好的構造深度和豐富的表面紋理，作為預防性養護材料施工后路面的擺值與構造深度分別提高47.6%、33%，可以有效地提高路面抗滑性能，對保障高速行車安全性具有重要作用。

2)超粘精罩面對原路面的平整度有較大的提升。但對于存在嚴重車轍、沉陷的路面，在施工前應采取面層銑刨重鋪等措施使平整度滿足要求后再鋪筑超粘精罩面。

3)超粘精罩面具有良好的疏水性能，滲水性能為670 mL/min，與原路面密實型瀝青混合料粘結后，在保證路面結構及路床強度的同時能夠及時排出路面雨水，且不會形成水膜，提高了行車安全性。

4)超粘精罩面與常用的幾種養護技術對比，經濟效益良好，推廣應用前景廣闊。