超粘磨耗層用材改性優(yōu)化對瀝青路面性能的影響研究

摘要：瀝青路面的抗滑性和耐磨損性能對于道路使用壽命、行車安全和行車舒適度都起著至關重要的作用。本研究以通過超粘磨耗層改善瀝青路面性能為目的，將基質(zhì)瀝青、乳化劑、鹽酸、穩(wěn)定劑以及降粘劑作為超粘磨耗層基本材料，并加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（SBS）改性劑，制備粘接用材料，將礦料、水泥、纖維、乳化瀝青、水按照100∶1.0∶0.2∶11.0∶6.0配比制備拌合材料。在瀝青路面均勻散開粘接材料，并攤鋪超粘磨耗層拌合料，測試其優(yōu)化性能。經(jīng)檢驗可知：應用該材料的最低滲水系數(shù)保持在400～450 mL/min之間，平整度檢測均保持在1.0 mm以下，車轍變形未超過3.0%，抗壓強度在27～28 MPa之間，最高破損率未超過5%，且耐磨與防滑效果較好，具有較強的防水霧性與降噪性，且道路運營的影響較小。

關鍵詞：瀝青路面；養(yǎng)護工程；超粘磨耗層；平整度；抗車轍；抗壓能力

中圖分類號：TQ522.65；U416文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2025）01-0067-04

Influence of material modification optimizationof superviscous abrasion layer on the performanceof asphalt pavement

DING Dewei1，LIU Xiaoyu1，XUE Yaodong2

（1.CCCC First Harbor Engineering Company Co.，Ltd.，Tianjin 300461，China；

2.Nanjing Runcheng Transportation Science Research Institute Co.，Ltd.，Nanjing 211500，China）

Abstract：The slip and wear resistance of asphalt pavement plays a crucial role in road longevity，driving safety and driving comfort.for the purpose of improving the performance of asphalt pavement through superviscousabra?sion layer，matrix asphalt，emulsifier，hydrochloric acid，stabilizer and viscosity reducer were used as the basic ma?terials of superviscous abrasion layer，and styrene-butadiene-styrene terpolymer（SBS）modifier was added to pre?pare bonding materials，and ore，cement，fiber，emulsified asphalt and water were prepared according to the ratio of 100∶1.0∶0.2∶11.0∶6.0.The adhesive material was evenly spread on the asphalt pavement and the super-adhesive abrasion layer mixture was paved to test its optimal performance.The effect test showed that the minimum permea?bility coefficient of the applied material was kept between 400～450 mL/min，the flatness detection was kept below1.0mm，the rut deformation did not exceed 3.0%，the compressive strength was between 27～28 MPa，the highest damage rate did not exceed 5%，and the wear resistance and anti-slip effect were good，with strong effects of water?proof fog and noise reduction，and the impact of road operation was small.

Key words：asphalt pavement；maintenance engineering；superviscous wear layer；flatness；rutting resistance；resis?tance to pressure

瀝青路面在長時間的車輛行駛和氣候環(huán)境的作用下，容易出現(xiàn)磨損、龜裂、變形等問題，降低了路面的使用性能和安全性[1-2]。對于車流量大、負荷重的道路，需要更耐磨的路面材料來滿足其高強度、高速度通行的要求，以延長路面的使用壽命[3]。超粘磨耗層的添加能夠顯著增強路面的抗磨損能力，特別適用于高負荷、高頻次車輛通行的道路[4-6]。

張海濤等人[7]探討排水性瀝青混合料的各向異性和力學性能，并通過優(yōu)化排水性瀝青磨耗層來提高其性能，采用車轍板滲水系數(shù)測試儀，模擬雨水在路面中滲流的過程，從而展開力學性能試驗。許忠印等人[8]通過比較玄武巖、煅燒鋁礬土超薄磨耗層的水穩(wěn)定性、低溫抗裂性能和抗滑性能，得到超薄磨耗層的性能與集料的微結(jié)構密切相關，具有更復雜表面微結(jié)構和較高晶相硬度的集料，其超薄磨耗層的路用性能越優(yōu)異。為解決以上方法的問題，提出超粘磨耗層對瀝青路面性能的優(yōu)化效果研究。

1試驗部分

1.1材料制備

準備超粘磨耗層用原材料，分別制備路面超粘磨耗層使用的2種材料，分別為粘接用材料與拌合用材料，在瀝青路面撒一層粘接用瀝青材料，增強路面粘度，再均勻攤鋪拌合瀝青材料，從而測試改性超粘磨耗層對路面性能優(yōu)化的效果。

1.1.1粘接用材料

粘接用材料可以增強超粘磨耗層與瀝青路面之間的附著力[9]，確保兩者能夠緊密地結(jié)合在一起，可以有效地提高路面的耐磨性、抗滑性和耐久性，保護瀝青路面免受車輛的直接沖擊和環(huán)境的侵蝕[10]，減少路面的損壞。超粘磨耗層采用以下原料制成粘接用材料：

（1）基質(zhì)瀝青：選取泰國IR-PC70號道路石油瀝青，其軟化點不小于47℃，溶解度不小于99.9%。

（2）乳化劑：選用進口陽離子快裂乳化劑，其遇熱時更容易融化。

（3）苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（SBS）改性劑[11-12]：采用李長榮3501型改性劑作為粘接用改性劑。

（4）助劑：包括鹽酸、穩(wěn)定劑以及降粘劑。

利用以上材料制成改性超粘磨耗層粘接用材料，制成的粘合用SBS改性乳化瀝青相關指標均符合測試標準。

1.1.2拌合材料

制備路面養(yǎng)護工程所用的拌合材料，具體如下：

（1）基質(zhì)瀝青：采用新加坡殼牌70號道路石油瀝青，該瀝青閃點不小于320℃，溶解度不小于99.9%。

（2）乳化劑：采用進口陽離子快裂乳化劑。

（3）SBS改性劑：采用岳石化791-H線型改性劑作為拌合料的改性劑，能夠使瀝青更具彈性，增加路面的變形能力，有助于改善瀝青的彈性和黏度，提高其在超粘磨耗層中的適用性，增加路面的耐久性。

（4）助劑：采用鹽酸、穩(wěn)定劑等作為助劑。

（5）水泥：PO52.5水泥具有較好的耐磨性能，適合作為超粘磨耗層拌合材料中的填料使用[13]。

（6）纖維：將聚丙烯纖維摻入拌合材料中，可以提高路面的抗壓性能，提高韌性，降低內(nèi)部裂縫端部的應力集中系數(shù)。

（7）礦料：拌合料制備中的礦料選用灰綠巖，其中包括粗集料5～10 mm碎石、細集料3～5 mm碎石與石粉0.3 mm。灰綠巖具有較高的硬度和較好的耐磨性，適合作為超粘磨耗層的礦料使用，有助于提高路面的耐久性和抗磨損能力[14-15]。不同級別礦料的篩分與級配情況如表1所示。

按照表1礦料合成級配結(jié)果，制備超粘磨耗層改性用拌合料。為滿足拌合料的施工要求，將礦料、水泥、纖維、乳化瀝青、水按照100∶1.0∶0.2∶11.0∶6.0配比，確定拌合料的詳細配比。當完成不同材料的準備后，即可開始進行瀝青路面性能效果測試。

1.2性能測試

雙向四車道公路長度為21.6 km，由于其所處位置流量較大，需要承受更高的負荷和更頻繁的使用，且車輛的行駛速度和方向變化頻繁，使得交通狀況更加復雜，導致如裂縫、車轍等問題出現(xiàn)。因此對這種公路的研究有助于評估超粘磨耗層對這些問題的改善效果。在該路面中選取3 000 m試驗段評估瀝青路面性能。

向瀝青路面試驗段內(nèi)撒一層粘接用SBS改性乳化瀝青材料，均勻散開后，攤鋪超粘磨耗層拌合料[16]。準備好攤鋪所需的設備，包括攤鋪機、輔助設備等。通過攤鋪機將混合料均勻地鋪設在路面上，完成攤鋪后，展開以下試驗：

（1）現(xiàn)場滲水。對公路路面樁號K1～K9段滲水試驗，每間隔100 m設置一個測點，在試驗過程中，在不同日期下向路面傾倒適量水，分析路面在不同日期下的滲水系數(shù)情況；

（2）路面平整度。采用精密水平儀沿路面表面測量高度差，操作員在路面上移動水平儀，并讀取儀器上的高度差讀數(shù)，獲取路面表面的平整度數(shù)據(jù)；

（3）路面車轍變形。利用掛載在車輛底部的傳感器設備，在實際行駛過程中自動測量車轍的深度、形狀和尺寸等參數(shù)，從而實現(xiàn)路面車轍變形測試；

（4）路面抗壓能力。在已攤鋪超粘磨耗層的路面上實際行駛，觀察路面對車輛荷載的承受能力，并計算路面的抗壓強度與路面破損率；

（5）路面耐磨與防滑性能。通過濕輪磨耗試驗可以評估使用超粘磨耗層的路面的耐磨性能，在現(xiàn)場不同樁號位置處取出路面材料試樣，將試樣固定到旋轉(zhuǎn)盤磨損裝置上，使用適當?shù)臐櫇駝⒃嚇颖砻鏉駶櫍阅M實際使用中的濕潤條件。設定試驗時間為1 h，觀察試樣表面的砂粒沉積情況；

（6）基礎性能。評估攤鋪超粘磨耗層的路面的使用壽命、舒適性等效果，以此檢驗所制備材料對路面的性能優(yōu)化效果。

2結(jié)果討論

2.1路面滲水系數(shù)

由于水分的滲透會加速路面的老化和損壞，滲水系數(shù)的測定可以反映出路面的抗龜裂性能，較低的滲水系數(shù)通常代表著材料中的孔隙結(jié)構較少，有利于減少水污染。在攤鋪超粘磨耗層后的不同日期下，測定路面每一樁號的滲水系數(shù)，以此評估路面的抗?jié)B性能，測試結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，該路面經(jīng)過超粘磨耗層施工后可以保持良好的滲水系數(shù)，路面的滲水能力更強。

2.2路面平整度

路面平整度是評價路面安全性的關鍵指標之一。平整度越小能減少車輛在行駛過程中的顛簸和震動，提高行車的平穩(wěn)性。對比攤鋪超粘磨耗層前原路面的平整度情況，分析結(jié)果如表2所示。

由表2可知，所制備的超粘磨耗層具有較高的優(yōu)勢，可以改善路面的平整性。

2.3路面車轍變形情況

路面車轍變形可以反映路面在交通荷載作用下的穩(wěn)定性和變形情況，以判斷材料的耐久性和長期穩(wěn)定性。從瀝青路面中選取樁號K1、K2、K3，分析路面使用日期與車轍變形情況，如圖2所示。

由圖2可知，在采用超粘磨耗層下，可以明顯改善路面的車轍變形情況，從而增強路面的路用性能。

2.4路面抗壓能力分析

為了進一步評估超粘磨耗層材料對路面優(yōu)化性能，分析其抗壓能力和穩(wěn)定性，及時發(fā)現(xiàn)路面的破損、塌陷等問題，應用超粘磨耗層后測試路面每一樁號位置的抗壓強度與路面破損率，測試結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，在該施工技術下，可以保持較低的路面破損率，從而延長路面的使用壽命。

2.5路面耐磨與防滑性能

負荷輪粘砂量可以評估路面材料的耐磨性能，了解路面在車輛行駛過程中受到的磨損程度，而濕輪磨耗值反映了路面在潮濕條件下的抗滑性能，通過此指標能夠預測路面在濕滑環(huán)境下的抗滑能力，有助于預防車輛在潮濕天氣下的滑動問題。因此，評估施工路面的耐磨與防滑性能，測試結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，不同樁號的瀝青路面負荷輪粘砂量明顯保持在200 g/m2以下，而不同樁號下的濕輪磨耗值同樣也保持在較低水平。由此可以看出，應用所制備的超粘磨耗層后的路面具有較高的耐磨與防滑效果。

2.6路面基礎性能

為了驗證所制備超粘磨耗層的應用性能，選取文[7]的基于力學性能和各向異性的超粘磨耗層與文[8]的基于集料類型的超粘磨耗層，展開以下對比試驗。測試路面施工后的基礎性能情況，并對比其他施工技術的施工工藝，結(jié)果如表3所示。

由表3可知，對比其他施工技術，所提技術具有良好的抗滑、防水霧效果，能夠提升路面的抗噪性與舒適性，保證路面質(zhì)量，具有良好的可靠性。

3結(jié)語

研究超粘磨耗層對瀝青路面性能的優(yōu)化效果，施工材料選擇是超粘磨耗層制備的關鍵因素，將SBS改性劑添加至超粘磨耗層的制備中，形成了具有多種功能性能的粘合結(jié)構材料和拌合材料，體現(xiàn)了對超粘磨耗層原材料配比及操作工藝的優(yōu)化研究。經(jīng)檢測，該超粘磨耗層的性能表現(xiàn)良好，低滲水系數(shù)、平整度、車轍變形、抗壓強度、破損率均在可接受范圍內(nèi)，且耐磨與防滑效果良好，具備較強的防水霧性和降噪性，體現(xiàn)了該研究的科學性和實用性。

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（責任編輯：張玉平）