Superlayer 超薄磨耗層在泉州莆永高速養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用

■李 森

（福建省高速公路集團(tuán)有限公司泉州管理分公司，泉州 352000）

自2013 年泉州莆永高速公路通車以來(lái)， 瀝青路面已在車輛荷載與自然環(huán)境的作用下出現(xiàn)了不同程度磨損、老化、裂縫、磨光、松散等病害，使道路平整度、抗滑性能和行車質(zhì)量出現(xiàn)急速下降，進(jìn)而縮短了道路使用壽命。

為延長(zhǎng)路面使用壽命， 提高道路服務(wù)水平，相關(guān)專業(yè)人員及特邀專家對(duì)莆永高速公路現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查。 各檢測(cè)、設(shè)計(jì)及特邀專家基于通車年限、交通量、路面技術(shù)狀況指標(biāo)、路面實(shí)驗(yàn)指標(biāo)和維修歷史等因素的技術(shù)決策方法，并結(jié)合《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》和各路段路面探坑及取芯現(xiàn)狀，開(kāi)展養(yǎng)護(hù)方案篩選。 莆永高速段有交通量適中、較大縱坡段落較多、面層老化泛白明顯等特點(diǎn)，超薄磨耗層在耐磨、降噪、排水、抗滑等路用性能方面具有優(yōu)異表現(xiàn)[1]，同時(shí)超薄磨耗層施工速度快，能快速開(kāi)放交通，經(jīng)濟(jì)效益顯著[2]，最終采用Superlayer 超薄磨耗層方案。

1 原路面路況分析

泉州莆永高速公路自2013 年通車以來(lái)， 路面狀況較好，未進(jìn)行過(guò)大中修。 該高速通車7 年多以來(lái)，部分路面出現(xiàn)細(xì)集料剝落、泛白、輕微車轍、路面技術(shù)狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)等。 根據(jù)2018 年度檢測(cè)數(shù)據(jù)、路面技術(shù)狀況評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)泉州莆永高速公路路面養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀進(jìn)行檢測(cè)分析與匯總， 結(jié)果見(jiàn)表1～2。

表1 莆永高速二車道上行路況分布統(tǒng)計(jì)

表2 莆永高速二車道下行路況分布統(tǒng)計(jì)

莆 永 高 速 二 車 道 上 行RQI、RDI、SRI， 下 行RQI、SRI 指標(biāo)均不理想。 在道路使用性能下降，未產(chǎn)生嚴(yán)重病害或影響交通時(shí)，應(yīng)遵循“預(yù)防為主、防治結(jié)合”的原則，及時(shí)采取養(yǎng)護(hù)措施，保證汽車安全、高速、舒適、經(jīng)濟(jì)行駛。 綜合原路面狀況， 最終選用Superlayer 磨耗層技術(shù)對(duì)原路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2 Superlayer 磨耗層原材料及混合料試驗(yàn)

2.1 原材料

不同于常規(guī)瀝青混合料，Superlayer 對(duì)瀝青和集料的性能有特定的要求。

2.1.1 瀝青Superlayer 采用改性瀝青，瀝青性能指標(biāo)見(jiàn)表3。

表3 Superlayer 磨耗層用改性瀝青性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

2.1.2 集料

（1）粗集料

按照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E42-2005）所列方法對(duì)試驗(yàn)所用礦質(zhì)集料的物理力學(xué)性能進(jìn)行檢測(cè)，粗集料技術(shù)指標(biāo)如表4 所示。

表4 Superlayer 磨耗層粗集料技術(shù)指標(biāo)

（2）細(xì)集料

Superlayer 磨耗層所用細(xì)集料檢測(cè)結(jié)果為：表觀密度2.766 g/cm3，砂當(dāng)量為82%，棱角性為40.6 s，吸水率為1.05%，亞甲藍(lán)值為2.4 g/kg；檢測(cè)結(jié)果均符合技術(shù)規(guī)范要求。

（3）礦粉

Superlayer 磨耗層所用礦粉檢測(cè)結(jié)果為： 表觀密度2.804 g/cm3，含水量0.2%，親水系數(shù)0.9，塑性指數(shù)3.4%，外觀無(wú)團(tuán)粒結(jié)塊，檢測(cè)結(jié)果均符合技術(shù)規(guī)范要求。

2.2 Superlayer 級(jí)配技術(shù)要求及試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 礦料級(jí)配

集 料 分 為0 ～2.36 mm、2.36 ～4.75 mm、4.75 ～8.0 mm 共3 檔，采用不同比例搭配設(shè)計(jì)方案，通過(guò)馬歇爾試驗(yàn)確定滿足設(shè)計(jì)要求的級(jí)配曲線。 Superlayer礦料合成級(jí)配通過(guò)率見(jiàn)表5，級(jí)配曲線見(jiàn)圖1。

圖1 Superlayer 礦料合成級(jí)配曲線

表5 Superlayer 混合料合成級(jí)配通過(guò)率

2.2.2 油石比確定

基于上述合成級(jí)配，釆用6.3%、6.6%及6.9%的油石比進(jìn)行瀝青混合料的拌制， 在170°C 條件下正、反面各擊實(shí)50 次，分別成型馬歇爾試件并測(cè)得壓實(shí)瀝青混合料試件的體積指標(biāo)（體積法）及馬歇爾指標(biāo)，如表6 所示。 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)與工程經(jīng)濟(jì)性，確定油石比6.6%為設(shè)計(jì)油石比。

表6 不同瀝青用量下壓實(shí)瀝青混合料體積指標(biāo)及馬歇爾指標(biāo)

3 成品檢測(cè)及評(píng)價(jià)

為驗(yàn)證Superlayer 超薄磨耗層的路用性能，分別在罩面鋪設(shè)前和鋪設(shè)完畢后對(duì)路面的質(zhì)量及性能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)項(xiàng)目包括技術(shù)狀況指標(biāo)：路面行駛質(zhì)量指數(shù)（RQI）、路面車轍深度指數(shù)（RDI）、路面抗滑性能指數(shù)（SRI），路用性能：滲水系數(shù)、構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)、平整度，具體結(jié)果見(jiàn)表7～8。

表7 超薄磨耗層Superlayer 試驗(yàn)段路面技術(shù)狀況評(píng)定

由表7 可知， 鋪設(shè)Superlayer 超薄磨耗層后上行路段RQI 由83.3 提升至95.1，RDI 由82.6 提升至95.7，SRI 由81.1 提升至95.9， 下行路段RQI 由83.1 提升至95.0，RDI 由85.2 提升至95.9，SRI 指標(biāo)由原來(lái)的80.3 提升到96.0。 綜上所述， 鋪設(shè)Superlayer 超薄磨耗層后，路面的平整度、車轍、抗滑性能均有明顯提升，極大地增強(qiáng)了行車安全性和行車體驗(yàn)。

由表8 可知， 鋪設(shè)Superlayer 超薄磨耗層后路面的各項(xiàng)性能均得到不同程度的提升，在原路面上加鋪Superlayer 超薄磨耗層可以有效提升路面的路用性能。

表8 試驗(yàn)段路用性能檢測(cè)

4 Superlayer 超薄磨耗層施工工藝要點(diǎn)

（1）原路面處理

結(jié)構(gòu)承載力和整體性滿足荷載要求的瀝青路面才可加鋪Superlayer 超薄磨耗層，Superlayer 超薄磨耗層厚度僅為1.5～1.8 cm， 影響其使用壽命的關(guān)鍵因素是超薄磨耗層與原路面能否較好地粘結(jié)成一個(gè)整體及是否具有足夠路面承載力。 為了提高超薄磨耗層使用壽命，不致出現(xiàn)路面剝落，必須在施工攤鋪前對(duì)原路面進(jìn)行徹底的清掃除塵，對(duì)局部路槽死角可采用鋼絲刷人工處理，然后用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行殘留雜物清除。

在加鋪之前，必須先行處治路面，徹底修補(bǔ)坑槽、擁包、龜裂、松散、大于15 mm 的車轍、大于10 mm 的錯(cuò)臺(tái)等病害；泛油、表面磨光、麻面、輪跡帶剪切形成的淺層不規(guī)則裂縫、輕微車轍和錯(cuò)臺(tái)等可不處理；對(duì)各類反射裂縫、接縫用灌縫和抗裂貼組合處理， 灌縫采用常規(guī)的灌縫工藝進(jìn)行開(kāi)縫施工， 采用SBS 改性瀝青加熱至液態(tài)流淌狀后灌注，確保瀝青進(jìn)入縫槽底部，將縫灌滿為止。

（2）路面清掃

徹底清掃路面并去除積水后方可加鋪Superlayer 超薄磨耗層。

（3）天氣條件

施工過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)氣溫不得低于10℃， 不可雨中施工。

（4）混合料拌和生產(chǎn)

Superlayer 超薄磨耗層瀝青混合料的拌和時(shí)間：瀝青混合料每盤(pán)濕拌時(shí)間為5～10 s、干拌時(shí)間為5 s，要求混合料拌和均勻，無(wú)花白料、結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。

（5）改性乳化瀝青噴灑

Superlayer 磨耗層采用同步一體攤鋪機(jī)與混合料同步噴灑施工，一方面，這種噴灑方法與傳統(tǒng)的粘層單獨(dú)灑布方式相比，能減少交叉污染和粘層破壞， 使粘層更加完整并形成較好的防水隔斷層；另一方面，改性乳化瀝青預(yù)熱到60℃～80℃，采用同步一體機(jī)攤鋪同步灑布改性乳化瀝青粘層和瀝青混合料攤鋪，可使剛灑的改性乳化瀝青在熱拌瀝青混合料高溫的熱力作用下迅速破乳，迅速破乳的粘層受到高溫?zé)崃?huì)發(fā)泡膨脹并上升填充超薄磨耗層底部，在混合料周圍緊密裹覆，封閉空隙，使得超薄磨耗層能與原路面更好地粘結(jié)成一個(gè)整體，同時(shí)也形成防水層能夠保護(hù)原路面免受水的破壞[3]。

（6）施工溫度的控制

Superlayer 超薄磨耗層路面需控制合適的施工溫度，才能保證其施工效果。瀝青加熱溫度為170℃～175℃，混合料出料溫度為185℃～195℃，混合料攤鋪溫度應(yīng)大于175℃。

（7）罩面攤鋪

罩面攤鋪是保證瀝青路面質(zhì)量的關(guān)鍵工序，攤鋪機(jī)必須緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地前進(jìn)，攤鋪速度宜控制在10～12 m/min 范圍內(nèi)且不得隨意變化速度或中途停頓， 對(duì)于攤鋪施工中出現(xiàn)混合料離析、波浪、裂縫、拖痕時(shí)，應(yīng)采取措施予以消除避免。

（8）罩面壓實(shí)

Superlayer 超薄磨耗層施工完成后， 壓路機(jī)應(yīng)及時(shí)緊跟壓實(shí)。 施工期間風(fēng)大而且氣溫較低時(shí)，應(yīng)增加壓路機(jī)數(shù)量和碾壓變數(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)Superlayer 超薄磨耗層的原材料、混合料、施工及養(yǎng)護(hù)效果進(jìn)行研究，主要結(jié)論如下：

（1）Superlayer 超薄磨耗層施工采用一體化同步攤鋪機(jī)噴灑乳化瀝青和攤鋪熱拌瀝青混合料且一次成型，具有高效便捷的特點(diǎn)，攤鋪速度快，開(kāi)放交通快，對(duì)交通影響較小。

（2）Superlayer 超薄磨耗層具有較好的構(gòu)造深度，使得路面的抗滑性能明顯提高，加快路面排水，減少雨天行車水霧，提升駕駛行車安全性和舒適性。

（3）Superlayer 超薄磨耗層可修復(fù)路面缺陷、延長(zhǎng)使用壽命、延緩大中修時(shí)間，間接節(jié)省路面養(yǎng)護(hù)、維修成本。 但是超薄磨耗層對(duì)原材料、混合料配合比及施工工藝要求較普通熱拌瀝青混合料高，在實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)必須嚴(yán)格控制，以保證施工質(zhì)量。

（4）Superlayer 超薄磨耗層具有局限性，最小施工厚度為1.5 cm， 無(wú)法滿足對(duì)厚度有更低需求的項(xiàng)目。