路面超粘超薄磨耗層配合比設計及施工技術研究

白峰

摘 要：公路工程在通車運行后，受行車荷載等因素的影響，往往會產生不同程度的損壞，使路面使用功能被減弱，對行車舒適性和安全產生不利影響。為了改善路面使用性能，延長公路使用壽命，路面養護處理就需要及時跟上。結合實際公路工程，明確病害成因，提出超粘超薄磨耗層養護方案，詳細闡述原材料的性能、配合比設計和施工技術要點，以期為超薄磨耗層施工技術應用提供參考與依據。

關鍵詞：超粘超薄磨耗層；配合比設計；病害成因；技術要點

中圖分類號：U414.75? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）06-0021-03

0 引言

瀝青路面在通車后，往往會產生不同程度的病害，其中以裂縫問題居多。若不及時處理，勢必會造成更為嚴重的病害，甚至會危害行車安全。

目前，在瀝青路面養護當中，預防性養護應用效果良好。預防性養護是指在固定周期內，通過調查路面狀況，了解路面病害，找出具體原因，針對性地進行路面養護[1]。相比糾正性養護，預防性養護效果更好，且更經濟。超粘超薄磨耗層技術是預防性養護的一種類型，其在路面養護施工中，具有良好的應用效果。

1 工程概況

某公路工程建成通車多年，在交通荷載不斷增加和車輛反復碾壓下，再加上雨水、光照等自然因素的影響，導致半剛性基層產生病害，路面也產生大量裂縫。

通過路面狀況調查，路面裂縫主要是規則裂縫，裂縫間距在15～25 m，局部路段產生網裂病害。在行車輪跡帶附近，產生了許多疲勞裂縫、輕微網裂。調查歷史養護情況后發現，對網裂修補后，再次出現了松散、開裂的情況，已經灌縫過的裂縫也呈失效狀態。

2 主要病害成因及處理措施

2.1 主要病害成因分析

本路段主要病害為裂縫危害，局部存在網裂現象。研究發現，產生裂縫的主要原因是隨著車流量增加，輪胎作用次數也急劇增長，特別是重載貨車數量增多，對路面具有十分明顯的“切削”“泵吸”作用，進而導致路面抗滑性能下降。具體有以下3種原因。

第一，網裂病害產生的根本原因是車輛荷載的反復作用下，路面產生了疲勞破壞。若網裂不及時處理，并進一步擴展，很可能會引發集料松散現象，甚至產生坑槽[2]。

第二，本路段當中，橫向裂縫寬度均超過瀝青混凝土面層寬度，反射裂縫較多。

第三，在行車道輪跡帶上，單條縱向裂縫居多，存在多條平行裂縫。經過鉆芯取樣發現，縱向開裂的主要方向為“由上至下”，這表明縱向裂縫基本上屬于疲勞裂縫。在行車荷載的長期作用下，裂縫先出現在面層，隨后逐步發展到基層。隨著重載車輛不斷增多，導致基層定向開裂的進一步發展。

2.2 養護施工前病害處理措施

為確保施工質量，在施工前，需提前處理原路面的病害。具體有以下兩部分內容。

2.2.1 裂縫病害處理

在裂縫處理時，可按照裂縫寬度大小選擇不同的處理措施。裂縫寬度在5 mm以內的病害，可選用灌縫機刻槽，先將裂縫內的雜物清理干凈，隨后通過灌封膠處治。裂縫寬度在5 mm以外的病害，則通過焊縫處治即可。

2.2.2 網裂、沉陷、車轍病害處理

針對網裂病害，需根據具體情況采用不同的處理措施。

當網裂在4 m2以內，且存有沉陷病害的情況下，需先利用切割機等設備將病害處路面破碎、挖除，按照要求，先挖除瀝青面層15 cm。如果存在基層破碎現象，則需清除破碎的部分，再進行乳化瀝青碎石封層等施工。

當網裂在4㎡以外，且存在沉陷病害的情況下，先利用銑刨機將面層15 cm銑刨掉。如果存在基層破碎現象，應繼續將基層銑刨掉，再進行乳化瀝青碎石封層等施工。

如果路面存在深度在1.5 cm以上的車轍病害，要通過銑刨機先進行銑刨、找平處理，在路面加鋪過程中，可通過超薄磨耗層瀝青混合料進行填補處理[3]。

待病害處理之后，應及時進行精銑刨處理（精銑刨厚度為1 cm），保證施工質量。

3 超粘超薄磨耗層配合比設計

為提高路面的承載力，結合項目的實際情況，采用超粘超薄磨耗層（1.5 cm厚）養護工藝和微表處施工方案兩種養護方案組合使用的養護措施，以期滿足施工技術要求，延長工程使用壽命。

在本工程當中，瀝青混合料的目標空隙率是15%，關鍵篩孔為2.36 m。在超粘超薄磨耗層配合比設計當中，配合比試驗采用馬歇爾試驗，最終確定最佳油石比范圍為6.9%～7.1%，瀝青混合料的拌和溫度為185℃。在175℃的試驗溫度條件下，采用質量合格的成型馬歇爾試件，雙面擊實50次。在目標配合比驗證試驗中，選擇試件空隙率為20%左右的礦料級配完成試驗。

3.1 瀝青

本工程養護施工采用超粘超薄磨耗層施工方案，使用的瀝青材料屬于專用的特種粘層改性瀝青、特種改性瀝青混合料膠結料。此類瀝青材料可替代傳統的粘層油，其主要原因是粘層油和舊路面混合料內的殘留瀝青之間的相容性相對較好。相比傳統粘層油，此類瀝青材料具有更強的滲透性，在舊瀝青混合料內，此粘層油可滲透到其內部瀝青油膜之中，能夠進一步增強粘層油的粘結能力。

此類瀝青材料的使用，可以進一步提升瀝青混合料內集料之間的粘結性能[4]。按照工程實際情況，將粘層油灑布量控制在0.4 kg/m2。表1為改性瀝青主要技術指標及試驗結果，表2為粘層油試驗結果。通過試驗可知，該類材料均可滿足施工要求，具有良好的應用效果。

3.2 粗集料

根據工程要求，集料最大粒徑為7 mm。選擇集料時，應保證材料具有較高的硬度和強度，并且潔凈、干燥、無雜質。石料主要選擇玄武巖、輝綠巖等，此類石料能夠和瀝青材料具有良好的粘附性。本工程，不宜采用石灰巖材料，原因在于此類材料強度低、耐磨性不足。表3為粗集料的技術要求和試驗結果。

3.3 細集料

瀝青混合料當中，細集料的選擇也十分關鍵，應選擇潔凈、干燥、無風化及無雜質的機制砂，或者是精制石粉。此類材料能夠很好地與瀝青進行粘結，粘附性等級在4級之上。表4為細集料的技術要求和試驗結果。

3.4 礦粉

瀝青混合料當中，礦粉是主要填料，本工程以石灰巖磨細后獲取的礦粉為材料，要求其各項指標均可滿足施工規定要求。表5為礦粉主要技術要求和試驗結果。根據上述分析，最終確定混合料的合成級配如表6所示。

4 超粘超薄磨耗層施工技術要點

根據工程實際和養護方案，在超粘超薄磨耗層施工中，為了保證施工效果，采用了微表處+超薄磨耗層的組合施工工藝，主要施工技術要點有以下兩方面。

4.1 微表處施工技術要點

為了增強原路面和超粘超薄瀝青混凝土之間的粘結效果，提升路面的防水性能，需攤鋪微表處。結合本路段的交通流量情況和舊路面病害問題，需優化乳化瀝青和集料級配。在微表處稀漿混合料當中，改性乳化瀝青是關鍵組成部分，其對稀漿混合料及下承層的粘結能力、攤鋪拌和能力起決定性的作用，還影響著路面結構層的耐久性。因此，需通過室內試驗進行合理選擇。

在施工中，要保證選擇的級配合理，就必須選擇合理的骨料，這樣才能保證瀝青混合料封層密實、穩定。骨料的最大粒徑應盡可能與封層厚度保持一致，且粗糙、潔凈、堅硬、耐磨，骨料選擇盡量以棱角較多為主[5]。

4.2 超薄磨耗層施工技術要點

按照施工組織設計要求，將全路段病害處理之后，結合配合比設計，確定灑布量為0.4 kg/m2。通過粘層油噴灑設備灑布粘層，保證灑布均勻厚度一致，且時刻做好調整工作。

在瀝青混合料施工中，需合理控制各階段的施工溫度，將拌和溫度要控制在175～195℃，超過195℃不得用于施工，需廢棄[6]。攤鋪溫度需超過160℃，保證一次攤鋪成型。在灑布粘層油時，需覆蓋好周邊的構造物，避免污染。在灑布改性乳化瀝青之后，即可進行攤鋪，攤鋪時控制好攤鋪速度，保證勻速、緩慢進行。

混合料碾壓時，同樣要控制好碾壓溫度，確定碾壓終了溫度仍滿足規定要求。碾壓分初壓、復壓、終壓3階段，每一個碾壓階段都要控制好碾壓速度、遍數，并選擇合適的壓路機和碾壓方式，保證碾壓施工質量[7]。

采用梯隊聯合攤鋪方式，在施工中難免產生縱向接縫，對此一般可采用斜接縫接縫。攤鋪時，要合理控制2臺攤鋪機之間的間距，一般為3～5 m。

5 結束語

超粘超薄磨耗層作為一種先進的預防性養護技術，采用了粘度較高的改性乳化瀝青材料。此類材料防水抗滲性能良好，能確保瀝青路面下承層無滲水現象，迅速排出層間水，保證與面層之間具有較強的粘結性，可達到功能層的效果。

參考文獻

[1] 展宏圖，方楊，王敬飛.熱拌超薄及超細磨耗層在橋面預防性養護中的應用[J].廣東公路交通，2019（4）：54-59.

[2] 郭晶，張軍，靳明，等.精表處技術在公路瀝青路面預防性養護中的應用研究[J].公路工程，2019（4）：39-40.

[3] 黃凱達.公路瀝青路面預防性養護技術研究[J].交通節能與環保，2018（6）：87-89.

[5] 楊元松.微表處預防養護技術在公路瀝青路面養護中的應用及效果評價[J].西部交通科技，2018（11）：13-17+111.

[6] 何澄平.瀝青路面應用熱拌超薄面層技術進行預防性養護的探討[J].福建交通科技，2019（2）：21-23.

[7] 劉智勇.省道S211北太線瀝青路面預防性養護技術應用與研究[D].西安：長安大學，2017.