UTFC-II型超薄磨耗層瀝青混合料設計及工程應用

摘" 要：通過材料選擇、級配和最佳油石比設計，制備UTFC-II型超薄磨耗層瀝青混合料，并將其應用于降水量大、重載車輛比例高的甬臺溫高速公路寧波段一期預防性養護專項工程中。結果表明，UTFC-II型超薄磨耗瀝青路面性能指標均高于規定值或在允許偏差范圍內，路面實測孔隙率為15.4%，平整度為1.42 m/km，滲水系數為1 333 mL/min，摩擦系數為62 BPN，構造深度為1.10 mm。

關鍵詞：超薄磨耗層；預防性養護；設計；應用；高速公路

中圖分類號：U418.6" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）32-0119-04

Abstract： Through material selection， grading and optimal oil-stone ratio design， UTFC-II ultra-thin wearing layer asphalt mixture was prepared and applied to the first phase of the Ningbo section of the Yongtaiwen Expressway with large precipitation and a high proportion of heavy-duty vehicles. In the special preventive maintenance project. The results show that the performance indicators of UTFC-II ultra-thin wearing asphalt pavement are higher than the specified values or within the allowable deviation range. The measured porosity of the pavement is 15.4%， the flatness is 1.42 m/km， the water permeability coefficient is 1 333 mL/min， the friction coefficient is 62 BPN， and the construction depth is 1.10 mm.

Keywords： ultra-thin wearing layer; preventive maintenance; design; application; highway

近年來，我國高速公路的工作重心已由建設為主轉變為養護為主。隨著養護需求的不斷增加，預防性養護逐漸成為主要的路面養護形式，合理的預養護措施對延緩路面性能的衰減、延長路面使用壽命具有重要作用[1]。超薄磨耗層罩面技術是一種成熟且應用廣泛的預防性養護技術[2]，主要用于恢復、矯正輕微路表病害和表面功能性退化，適用于交通量大、對路況要求高的高等級路面預防性養護或輕微病害的修補[3]。采用超薄磨耗層罩面技術不僅能夠改善瀝青路面的性能，有效提高瀝青路面的養護效果，而且還可以減少道路養護施工時間，降低養護成本[4]，施工后的超薄罩面層具有透水、抗滑、降噪和路面性能優良等特性[5]。

本文依托甬臺溫高速公路寧波段一期預防性養護專項工程項目，設計UTFC-II型超薄磨耗層瀝青混合料，介紹了材料選擇、級配設計、最佳油石比和施工工藝，并評價了超薄罩面施工后的路面厚度、寬度、平整度、孔隙率和抗滑等性能，為UTFC-II型超薄磨耗層的應用推廣積累工程數據。

1" 項目概況

甬臺溫高速公路一期寧波段總長約51 km，起于寧波市北侖區大碶鎮，止于寧波奉化西塢，是北侖港連接寧波市和通往杭州、臺州、溫州等地的主要通道之一，在公路網中的位置十分重要。線路按照平原微丘高速公路標準，設計等級為雙向四車道，現在瀝青面層的結構形式為：4 cm SMA-13+5 cm AC-13+5 cm AC-16K+7 cm AC-30。試驗路段地處寧紹平原，全長8 km（S1雙向，K8+000～K0+000），極端氣溫最高41.2 ℃，最低-10 ℃，年平均降水量1 480 mm；斷面交通量為40 000～45 000輛/年，其中貨車比例45%～50%。可見，該試驗路段全年降水量大、車流量大、重載車輛多，是驗證超薄磨耗層施工效果的典型路段。

2" UTFC-II型超薄磨耗瀝青混合料級配設計

2.1" 集料

UTFC-II型超薄磨耗瀝青混合料所用礦料包括粒徑7～12 mm的玄武巖粗集料（產地：浙江麗水）、0～4.75 mm的石灰巖細集料（產地：浙江衢州）和0～0.6 mm的礦粉（廠家：浙江衢州超群鈣業有限公司），所用礦料技術指標見表1，篩分結果見表2。

2.2" 瀝青

UTFC-II型超薄磨耗瀝青混合料所用瀝青為浙江交通資源投資有限公司瀝青科技分公司生產的超薄專用改性瀝青，技術指標見表3。

2.3" 級配設計

UTFC-II型超薄磨耗層瀝青混合料級配設計范圍見表4。根據集料的篩分結果，結合混合料級配要求和以往級配設計經驗，確定粗、中、細3個級配，級配組成見表5。

選擇瀝青用量4.8%，采用馬歇爾擊實成型方法成型試件，雙面50次擊實，分別制作3組級配的馬歇爾試件，測定礦料間隙率（VMA）等性能，結果見表6。

依據表6的評價結果及技術規范，可以看出粗級配、中級配、細級配瀝青混合料的VMA均滿足UTFC-II設計要求，根據UTFC-II設計經驗選擇級配2為設計級配。

2.4" 確定最佳油石比

設計級配確定后，根據設計經驗，取Pbi為4.80%，選擇5種瀝青用量Pbi進行試驗以確定選擇級配的瀝青用量，結果見表7。

根據以往工程經驗并綜合超薄磨耗層體積指標及瀝青膜厚度控制要求，確定瀝青用量4.8%是比較合理的。

3" UTFC-II型超薄磨耗瀝青混合料施工工藝

3.1" 施工放樣

為便于掌握鋪筑寬度、攤鋪機行走方向及乳化瀝青噴灑寬度，劃出攤鋪的平面輪廓線和導向線（采用間隔10 cm的雙線，內側為攤鋪邊線，外側為乳化瀝青噴灑邊線），以保證中間接縫順直的同時避免乳化瀝青復噴污染新路面。

3.2" 銑刨接坡

為保證超薄磨耗層與原路面保持平順，采用精銑刨方式對路面起點、終點及橋頭接縫進行處理，銑刨長度以8～10 m為宜，具體為0～2 cm漸變銑刨。對于銑刨后的路面及下承層采用凱斯清掃車、人工及空壓機相組合的方式對路面進行清掃，確保路面上沒有松散的顆粒和塵土。

3.3" 混合料拌和

采用間歇式拌和樓拌和，按照確定的比例和上料速度上料，瀝青混合料的拌和時間為45～60 s，以混合料拌和均勻、所有集料全部裹覆瀝青結合料為標準。控制瀝青溫度為165～175 ℃，集料的加熱溫度為180～190 ℃，瀝青混合料的出場溫度為170～180 ℃。

3.4" 混合料運輸

瀝青混合料運料車（圖1（a））的車箱底板面及側板須清潔，在裝載混合料的過程中，運料車應多次移動位置，保證平衡裝料，以減少瀝青混合料離析。在運輸過程中，運料車上均需覆蓋棉被和油布，防止灰塵污染混合料，并確保運到施工現場的混合料溫度不得低于160 ℃（圖1（b））。

3.5" 混合料攤鋪

噴灑黏層油后即可進行攤鋪，攤鋪機應勻速行駛，根據瀝青混合料的供應情況和攤鋪尺寸[6]，選擇攤鋪速度為2～4 m/min；攤鋪時控制混合料的攤鋪溫度為160～170 ℃；瀝青混合料攤鋪過程應連續進行，盡量避免中途中斷，通常采用多臺攤鋪機梯隊聯合作業的方式進行[7]，對縱向接縫處需要進行熱接縫處理，以保證銜接處牢固平整。

3.6" 混合料碾壓

采用10～13 t雙鋼輪壓路機進行碾壓，碾壓操作必須在混合料溫度大于120 ℃時進行，碾壓過程中不需振動，靜態碾壓2遍。為避免碾壓過程中物料黏附鋼輪，應適當灑水保持鋼輪濕潤。碾壓速度應保持勻速，具體根據攤鋪速度而定，在攤鋪機連續攤鋪的過程中，壓路機不得隨意在磨耗層上停頓。碾壓完成后，壓輪機應停放在磨耗層外面[8]。

3.7" 養生及開放交通

施工后需對路面進行養生，路面一般以自然冷卻為宜，如有必要也可進行灑水降溫，待路面降溫到50 ℃以下即可開放交通。在環境溫度25 ℃條件下，碾壓完成后一般20～40 min即可開放交通。

4" 檢測驗收

4.1" 外觀評價

圖2為采用UTFC-II型超薄磨耗瀝青混合料施工后的路面。可以看出，UTFC-II型超薄磨耗層路面表面平整密實、橫向順適；接縫處緊密、平順；封邊整齊、規范；路面表面無明顯碾壓痕跡，也無泛油（光面）、粗細料離析等現象。

4.2" 性能檢測

UTFC-II型超薄磨耗瀝青混合料施工完成，待路面實際運行一周后進行性能檢測，檢測結果見表8。可以看出，UTFC-II型超薄磨耗瀝青路面性能指標均高于規定值或在允許偏差范圍內。圖3（a）和（b）分別為構造深度和滲水系數檢測現場。

5" 結束語

超薄磨耗層罩面技術在我國道路工程領域已經取得廣泛應用[9]，其能夠提高高等級公路路面的滲水性能，改善路面平整度，提高路面抗滑性能，進而能夠延長了路面的使用壽命，提高了行車的舒適性和安全性。本文中，UTFC-II型超薄磨耗層在甬臺溫高速寧波段一期預防性養護項目中的成功應用，為超薄磨耗層罩面技術在降雨量大、重載車輛比例高的高等級公路中的應用提供借鑒。

參考文獻：

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[3] 梁延業.黃石高速公路某路段瀝青路面超薄磨耗層罩面處治及施工[J].北方交通，2017（6）：124-126.

[4] 李會敏.超薄磨耗層技術在瀝青路面病害處治中的應用[J].交通世界（中旬刊），2022（4）：15-17.

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[7] 王越.超薄磨耗層技術在公路工程中的應用[J].交通世界，2022（3）：60-61.

[8] 吳建強.超薄磨耗層在高速公路養護中的應用[J].交通世界，2022（1）：179-180.

[9] 虞將苗，楊倪坤，于華洋.道路高性能瀝青超薄磨耗層技術研究與應用現狀[J].中南大學學報（自然科學版），2021，52（7）：2287-2298.