微罩面技術在高速公路養(yǎng)護中的應用

胡艷民，馬松松

（1.河北瑞志交通技術咨詢有限公司 石家莊市 050091；2.河北省道路結構與材料工程技術研究中心 石家莊市 050091）

長期以來，我國高速公路瀝青路面常用4 cm厚度的AC或SMA類瀝青混合料表面層，路面維修時常將其銑刨重鋪。隨著預防性養(yǎng)護觀念的不斷深入和普及，我國越來越多的道路工作者也開始重視對路面的早期養(yǎng)護，以往重建設輕養(yǎng)護的理念有所改觀。預防性養(yǎng)護是指在道路尚未發(fā)生嚴重病害或即將發(fā)生嚴重病害之前進行的一種主動的養(yǎng)護工作。預防性養(yǎng)護是一種科學性養(yǎng)護工作，可使道路長期保持較好的路用性能，在全壽命服役周期內(nèi)帶來較好的經(jīng)濟及社會效益。

工程中常用的預防性養(yǎng)護技術包括封縫、微表處、稀漿封層、霧封層、碎石封層、UTAC、Novachip等，而微罩面作為一種新型預防性養(yǎng)護技術在近幾年的養(yǎng)護工作中開始逐步應用。Novachip作為超薄磨耗層的典型代表，其攤鋪厚度為1.5～2.5 cm，微罩面則可認為是改進型Novachip，攤鋪厚度可達0.7～1.5 cm，主要應用于交通量較大、路面性能要求高的高等級路面的預防性養(yǎng)護、輕微病害的矯正性養(yǎng)護，也可用于新建工程中的道路表面磨耗層。

微罩面技術在張承高速公路張家口至崇禮段部分橋梁的預防性養(yǎng)護工作中得到了初步應用并取得了良好的處治效果。

1 項目背景

張承高速公路張家口至崇禮段自通車至今大部分橋面從未實施病害處治工程，隨著通車時間的不斷增長，部分橋梁瀝青混凝土鋪裝層已發(fā)生疲勞和溫縮破壞。通過對病害現(xiàn)狀、鉆芯結果及芯樣進行分析，張承高速公路張家口至崇禮段橋面病害以輕微橫縱裂縫、瀝青層老化麻面、微裂縫等病害為主，多因瀝青老化及溫縮作用產(chǎn)生且病害大都集中在上面層。張家口地區(qū)雨雪天氣頻繁加之海拔較高紫外線照射較強，在行車荷載作用下路面易產(chǎn)生麻面、微裂縫等疲勞病害，綜合考慮交通量變化、病害特征及經(jīng)濟性等因素，采用對橋面進行1.0cm微罩面處治方案。

2 微罩面技術特性

減薄瀝青混凝土厚度作為一項可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，其首先出現(xiàn)于20世紀70年代后期的法國，多用于改善瀝青路面的抗滑性能。一般意義上，薄瀝青面層為攤鋪厚度介于傳統(tǒng)磨耗層和石屑封層的一種材料，按厚度對薄層瀝青混凝土面層進行分類：薄瀝青混凝土面層厚度為2.5～3.0cm，很薄瀝青混凝土面層厚度為2.0～2.5cm，超薄瀝青混凝土面層厚度為1.5～2.0cm。微罩面采用改進型OGFC-5級配，融合溫拌技術，結合獨特的粘層油，可以實現(xiàn)0.7～1.5cm厚度路面的微薄攤鋪，同時保證與原路面良好粘結。微罩面主要適用于以下路面病害的處治：

（1）路面出現(xiàn)輕微至中等病害，需進行經(jīng)濟有效的養(yǎng)護，以改善路面使用性能及延長道路服役周期。

（2）路面出現(xiàn)微裂縫、瀝青老化嚴重等情況，需校正路表缺陷。

（3）行駛過程中噪音較大，需降低路面-輪胎噪音。

（4）路面抗滑性能下降，路面摩擦系數(shù)不夠，需提高道路行車安全性。

（5）路表橫向排水不暢，需要改善路面排水。

（6）由于護欄及上跨構造物等設施有凈高要求，路面標高受限。

（7）橋面瀝青鋪裝層的預防性養(yǎng)護，微罩面厚度僅為0.7～1.5cm，對橋梁靜載影響甚微，能滿足橋梁的行駛安全要求，其次微罩面獨特的防水粘結層還能使橋面鋪裝層免受雨水侵蝕，減小橋面鋪裝層發(fā)生病害的可能性。

（8）微罩面技術主要用于非結構性損壞路面的預防性養(yǎng)護，原路面局部結構強度不足的，需根據(jù)具體情況選擇合適的方案進行補強后方可采用。原路面車轍在1.5cm以下的可直接攤鋪微罩面，原路面裂縫寬度大于0.5cm的應進行灌縫處理。

微罩面混合料本身透水，而防水粘結層具有較強的抗水特性，水分下滲至防水粘結層后被封堵并排向道路兩側(cè)，同時粘結防水層能夠保證微罩面與原路面結合緊密，確保微罩面與原路面有效粘結；微罩面層由于顆粒小，路表紋理豐富，同時空隙率較大，能夠有效降低由泵氣作用而產(chǎn)生的噪音；微罩面級配構成與SMA相似，但其膠結料及填料含量均較低，壓實后空隙率一般大于8%。與開級配相比，其含有更多的細集料，從而具有更佳的力學穩(wěn)定性。與連續(xù)級配相比，其具有粗糙的紋理，能夠保證優(yōu)越的抗滑性能；微罩面表面粗糙，易形成路面漫反射，能減少道路水霧，有效防止反光現(xiàn)象，保證行車安全。

3 材料性能

微罩面是由表面磨耗層及防水粘結層組成的薄層罩面體系，其厚度在0.7～1.5 cm范圍內(nèi)，必須滿足抗滑、耐磨及超強粘結等基本要求，為此材料的選擇十分關鍵。

3.1 特種改性瀝青

微罩面采用有機硅改性瀝青，并結合輔助添加劑，使得有機硅改性瀝青相較于常規(guī)改性瀝青，具有更好的粘附性、更強的憎水性、較低的粘度及優(yōu)良的耐老化性能，其技術要求如表1所示。

表1 有機硅改性瀝青技術要求

3.2 粘結防水材料

粘結防水層應有較好的粘結及抗水性能，能夠封閉路面微裂隙及加強與原路面粘結的能力，同時應滿足機械噴灑的施工要求。在本項目粘層油中加入了非離子型表面活性劑，大幅降低了粘層油表面張力，既能改善粘結防水材料向下滲透的能力，也可提高其與原瀝青的相容性，使原路面與新的瀝青混合料層形成粘結完整的體系，保證層間粘結良好，其技術要求如表2所示。

表2 粘結防水材料技術要求

3.3 集料

集料應潔凈、干燥、表面粗糙，工程上應采用耐磨耗性能好的優(yōu)質(zhì)集料，其技術要求如表3所示。

表3 集料技術要求

3.4 混合料級配

微罩面采用間斷開級配，屬骨架空隙結構，混合料級配要求如表4所示。

4 微罩面施工要點

4.1 混合料的拌和生產(chǎn)

生產(chǎn)前應檢查拌和樓的工作狀態(tài)，確保拌和樓

表4 混合料級配要求

的計量系統(tǒng)、溫度傳感器系統(tǒng)等的準確與有效顯示。為保證膠結料流動性，生產(chǎn)前需將膠結料加熱至可通過管道泵送的狀態(tài)，加熱溫度一般為100～110℃。拌和時應進行適當?shù)某龎m處理，拌和時間采用40～50s。生產(chǎn)時應嚴格控制拌和溫度，以保證出料溫度在125～140℃之間，拌和后的瀝青混合料應均勻一致，無花白、粗細集料分離和結團成塊現(xiàn)象。

4.2 混合料的攤鋪碾壓

攤鋪機開工前應提前0.5～1h預熱熨平板至100℃左右，同時應合理設定攤鋪厚度，調(diào)整夯錘、熨平板的振動頻率，以確保瀝青混合料攤鋪后平整密實。為保證粘層油良好的粘結效果，應在攤鋪前30～90min灑布粘層油，同時保證工作面不被污染。粘層油用量0.1～0.3kg／m2，標線及裂縫處應適當增加用量，攤鋪接縫處需噴灑粘層油。微罩面瀝青混合料攤鋪溫度為90℃以上，攤鋪起步速度應控制在2～4m／min范圍內(nèi)，待正常后以3～10m／min速度向前均勻連續(xù)攤鋪，并根據(jù)舊路面情況進行調(diào)整，車轍越深，攤鋪速度越慢。由于攤鋪厚度較小，混合料顆粒較細，施工時可能出現(xiàn)局部攤鋪厚度不均勻現(xiàn)象，應對混合料攤鋪厚度不足之處予以人工加料補充。熨平板產(chǎn)生的刮痕應及時人工加料整平，出現(xiàn)大粒徑石料時，應當及時挖除并進行人工補料。

微罩面瀝青混合料碾壓溫度應控制在60～100℃之間。由于薄層混合料降溫較快，需及時碾壓，壓路機應以不粘輪為準則緊隨攤鋪機。碾壓速度控制在8km／h左右，以避免石料壓碎、防止路表泛白為原則，壓實次數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場情況進行調(diào)整。碾壓施工時采用3～8t雙鋼輪壓路機，以靜壓模式初壓2遍，最后復壓收光。路面壓實結束后應養(yǎng)護不少于4h，使其形成初始強度后方可開放交通，微罩面實施效果如圖1所示。

5 微罩面路用性能評價

微罩面的路用性能主要包括抗滑降噪性能、平整度、排水性能，其中平整度與舊路面平整度關聯(lián)性

較大，而本項目實施段落舊路面均較為平整，對平整度的分析意義不大，故通過對微罩面的抗滑、降噪及排水性能分析來評價微罩面的實施效果。

5.1 抗滑性能

本項目微罩面構造深度設計值≥0.5mm，采用構造深度檢測車對全長近13 km微罩面路段進行連續(xù)檢測，檢測結果如表5所示。

表5 構造深度檢測結果

行超車道構造深度平均值分別為0.803 mm、0.810 mm，均大于設計值0.5 mm，合格率分別為98.7%和99.7%，也即路面的宏觀抗滑性能總體上是較好的。

5.2 排水性能

采用路面滲水儀按照每公里1處、每處1點的檢測頻率對微罩面路段滲水系數(shù)進行檢測。滲水檢測點數(shù)28點，合格點數(shù)28點，合格率達100%。滲水系數(shù)的大小反應路面排水性能的優(yōu)劣，本次檢測結果顯示微罩面具有很好的排水能力。微罩面表面磨耗層空隙率較大，而其下粘結防水層具有較強的封水能力，水分進入粘結防水層后被隔斷，保證舊路面免受雨水侵蝕，同時滯留的水分沿著路面坡度排出，使路面不產(chǎn)生水霧，利于行車安全。

5.3 降噪性能

車輛在道路上行駛時因路面不平整或者路面表觀特征發(fā)生振動從而產(chǎn)生噪音，同時輪胎高速行駛時與路面間對空氣的擠壓與泵吸也會產(chǎn)生行駛噪音。微罩面采用半開級配骨架空隙結構，空隙率較大，降低了空隙中的氣壓，可有效降低輪胎在路面上行駛時因空氣的擠壓與泵吸而產(chǎn)生的噪音。此外，輪胎與路面摩擦產(chǎn)生噪聲后，一方面通過路面表面的構造深度和空隙吸收噪聲，另一方面通過路表面的紋理反射噪聲，形成漫反射，微罩面由于顆粒較小，相同面積下，表面紋理多，降噪效果十分顯著，如圖2所示。

6 結語

作為一種新型預防性養(yǎng)護技術，相對于超薄磨耗層，微罩面厚度更小并且罩面后不對其他構造物產(chǎn)生影響，由于采用了特制的改性瀝青及粘層油，其耐紫外線老化能力強，罩面后平整度好、路面噪音低且雨天不產(chǎn)生水霧、抗滑性能好，利于行車安全。雖然微罩面的長期路用性能還有待進一步觀測及分析，但微罩面作為一種新型預防性養(yǎng)護技術具有明顯的性能優(yōu)勢及較大的應用空間，將是未來預防性養(yǎng)護技術的發(fā)展方向。