淺談超薄磨耗層(Superlayer)瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)的控制

李月麗

（南平高速咨詢監(jiān)理有限公司，南平 353400）

0 引言

由華特集團(tuán)技術(shù)中心開發(fā)瀝青混合料超薄磨耗層(Superlayer)是一種新型路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù),是將Superlayer 改性瀝青混合料同步鋪筑于高黏改性乳化瀝青黏層之上所形成的薄層(1.5±0.3cm)瀝青混合料罩面結(jié)構(gòu)。適用于高速公路、 城市主干道等各類道路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和輕度病害修復(fù),以恢復(fù)路表功能、提高路面通行能力、延長(zhǎng)道路服務(wù)壽命為宗旨, 同時(shí)也可作為新建道路的表面磨耗層使用。 福建省高速集團(tuán)南平管理分公司在2019年浦南高速瀝青路面中修養(yǎng)護(hù)中, 針對(duì)已通車高速公路路表貧油掉?，F(xiàn)象明顯、車道有輕微車轍,存在輕度橫縱裂縫等常見病害的局部路段,實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工,推廣使用瀝青混合料超薄磨耗層(Superlayer),實(shí)現(xiàn)了路面系統(tǒng)保養(yǎng)、延緩損壞、保持或改進(jìn)路面功能狀況的目的。

1 混合料組合材料指標(biāo)的控制

由礦料與瀝青結(jié)合料拌合而成的混合料[1],其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要受礦料顆粒的強(qiáng)度和相互間的嵌擠、摩擦作用以及瀝青膠結(jié)料與礦料間的黏附力兩方面影響。施工前對(duì)進(jìn)場(chǎng)的改性瀝青和礦料進(jìn)行抽樣檢測(cè),確保其規(guī)格、性質(zhì)等各項(xiàng)指標(biāo)符合技術(shù)要求是瀝青混合料質(zhì)量控制的前提。

(1)改性瀝青膠結(jié)料

瀝青混合料抵抗溫度及疲勞開裂的能力主要取決于瀝青膠結(jié)料, 同時(shí)其高溫穩(wěn)定性對(duì)瀝青膠結(jié)料也具有較高依賴。 超薄磨耗層采用的混合料級(jí)配特殊,單一粒徑的粗集料占到整個(gè)集料的50%以上,其選用的改性瀝青膠結(jié)料必須具有超強(qiáng)的粘結(jié)力和良好的耐久性。本次施工所用改性瀝青由廈門華特集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的Superlayer 磨耗層專用改性瀝青。 進(jìn)場(chǎng)后抽樣試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果見表1。

(2)粗集料

對(duì)于超薄磨耗層瀝青混合料中的粗集料, 要求其必須具有足夠的強(qiáng)度、耐磨耗性、耐腐蝕性、抗破碎性，以及與瀝青良好的粘附性,其壓碎值、磨耗值、針片狀、清潔度、級(jí)配等都要滿足一定要求。本次施工采用的碎石為松溪長(zhǎng)巖山采石場(chǎng)的細(xì)粒輝長(zhǎng)巖經(jīng)反擊破碎、 整形而來的2.36～4.75mm、4.75～8.0mm 碎石。 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢測(cè)后,各項(xiàng)指標(biāo)符合技術(shù)要求。 試驗(yàn)結(jié)果見表2。

(3)細(xì)集料

細(xì)集料應(yīng)堅(jiān)硬、潔凈、干燥、無風(fēng)化和其他有害雜質(zhì),并有良好的顆粒形狀和級(jí)配。 本次施工采用的細(xì)集料為松溪長(zhǎng)巖山采石場(chǎng)輝長(zhǎng)巖加工而來的0～2.36mm 石屑。 經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢測(cè)后,各項(xiàng)指標(biāo)符合技術(shù)要求。 試驗(yàn)結(jié)果見表3。

(4)礦粉

礦粉作為瀝青混合料的一種填料, 應(yīng)采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉,不應(yīng)含泥土雜質(zhì)和團(tuán)粒[2]；應(yīng)干燥、潔凈,流動(dòng)性好。 本次施工采用永安市建華工貿(mào)有限公司生產(chǎn)的石灰?guī)r磨細(xì)礦粉,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢測(cè)后,各項(xiàng)指標(biāo)符合技術(shù)要求。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表1 Superlayer 磨耗層專用改性瀝青技術(shù)要求和檢測(cè)結(jié)果

表2 Superlayer 改性瀝青混合料用粗集料技術(shù)要求

表3 Superlayer 改性瀝青混合料用細(xì)集料技術(shù)要求

表4 Superlayer 改性瀝青混合料用礦粉技術(shù)要求

2 混合料配合比技術(shù)指標(biāo)的控制

Superlayer 改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)按目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比和試驗(yàn)段驗(yàn)證三個(gè)階段進(jìn)行[3]。 其關(guān)鍵控制指標(biāo)包括礦料級(jí)配和油石比。

(1)礦料級(jí)配

超薄磨耗層瀝青混合料的礦料級(jí)配初擬了3 種礦質(zhì)集料級(jí)配方案, 將礦質(zhì)集料按照礦粉、0～2.36mm、2.36～4.75mm 及4.75～8.0mm 分成4 組,針對(duì)每組礦料選用不同的搭配比例,形成3 種礦質(zhì)集料具體(將0～2.36mm、2.36～4.75mm、4.75～8.0mm3 個(gè)規(guī)格集料及礦粉按不同的搭配比例組合成3 種)設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)。最終確定并推薦滿足技術(shù)要求的級(jí)配曲線。Superlayer 改性瀝青混合料礦料級(jí)配見表5。

(2)油石比

通過馬歇爾試驗(yàn)確定瀝青混合料最佳油石比。 采用馬歇爾擊實(shí)儀對(duì)試件在規(guī)定的溫度和濕度等條件下標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí),測(cè)定瀝青混合料的穩(wěn)定度和流值等指標(biāo),經(jīng)一系列計(jì)算后,分別繪制出油石比與穩(wěn)定度、流值、密度、空隙率、飽和度的關(guān)系曲線,最后確定出瀝青混合料的最佳油石比。 壓實(shí)瀝青混合料試件的毛體積相對(duì)密度采用體積法計(jì)算,理論最大相對(duì)密度采用計(jì)算法。 瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)見表6。

表5 Superlayer 改性瀝青混合料礦料級(jí)配設(shè)計(jì)

表6 Superlayer 改性瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

3 瀝青混合料路用性能指標(biāo)的控制

對(duì)于Superlayer 改性瀝青混合料,應(yīng)在配合比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)對(duì)所設(shè)計(jì)瀝青混合料進(jìn)行水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性和抗凍性試驗(yàn), 檢驗(yàn)超薄磨耗層瀝青混合料的路用性能。 檢測(cè)結(jié)果見表7。

表7 Superlayer 改性瀝青混合料路用性能指標(biāo)

4 成品檢測(cè)和驗(yàn)收指標(biāo)

超薄磨耗層(Superlayer)瀝青混合料罩面施工完成后,根據(jù)質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定的規(guī)定,對(duì)成品進(jìn)行檢測(cè)和驗(yàn)收。 主要指標(biāo)包括構(gòu)造深度、滲水系數(shù)、平整度、橫向力系數(shù)、層間黏結(jié)強(qiáng)度。 具體標(biāo)準(zhǔn)見表8。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和評(píng)定,施工路段路表外觀均勻,接縫平順；構(gòu)造深度＞0.7mm、滲水系數(shù)＜200mL/min；路面行車噪音(100km/h)63dB 小于原路面噪音68dB；平整度、橫向力系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求；層間黏結(jié)強(qiáng)度大于混合料自身強(qiáng)度,80%以上薄層未被黏起。通過檢測(cè)結(jié)果可知:Superlayer 磨耗層路面有效提高了路面抗滑、高溫穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)排水、平整度等指標(biāo),改善了路面的行駛性能[4]。

表8 Superlayer 磨耗層工程驗(yàn)收質(zhì)量要求

南平高速于2019 年9-12 月成功地在浦南高速公路中修養(yǎng)護(hù)施工中采用超薄磨耗層(Superlayer)瀝青混合料罩面技術(shù), 施工過程中重點(diǎn)加強(qiáng)了各項(xiàng)控制指標(biāo)的控制,原材料滿足體系相關(guān)要求； 混合料生產(chǎn)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)驗(yàn)證配合比執(zhí)行； 出料溫度、 級(jí)配及油量控制符合技術(shù)要求；混合料松鋪與壓實(shí)厚度準(zhǔn)確穩(wěn)定,攤鋪層表面均勻細(xì)膩、無離析；接縫平順美觀；驗(yàn)收指標(biāo)合格。 Superlayer 磨耗層實(shí)施效果達(dá)到預(yù)期。 為下一步在高速公路路面養(yǎng)護(hù)中推廣提供了第一手的資料。

5 結(jié)語

Superlayer 磨耗層是一種具有快速施工、 高磨耗、噪音小、排水性能好、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)的新型道路養(yǎng)護(hù)和建設(shè)施工技術(shù)。 作為高等級(jí)瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案,在防止路面滲水、增大路面摩擦系數(shù)、提高瀝青路面綜合力學(xué)強(qiáng)度、降低噪音、延長(zhǎng)路面使用壽命等方面具有較高的使用意義,符合現(xiàn)代高速公路快速養(yǎng)護(hù)發(fā)展的方向。 推廣應(yīng)用前景十分廣闊, 將有力支持道路工程建設(shè)和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量向又好又快的方向發(fā)展。