高速公路養(yǎng)護中超薄瀝青磨耗層技術(shù)的應(yīng)用研究

李雪娟

摘要 超薄磨耗層通常采用高黏彈改性瀝青作為黏結(jié)材料，在高速公路養(yǎng)護中的應(yīng)用日益廣泛。文章結(jié)合具體工程實例，以超薄瀝青磨耗層為研究對象，從原材料選擇、配合比設(shè)計、混合料路用性能等方面進行了分析。研究結(jié)果表明：2.36 mm篩孔通過率是影響瀝青混合料空隙率的主要原因，空隙率隨2.36 mm篩孔通過率降低而增大；最佳油石比與細(xì)集料的通過率有關(guān)，集料越細(xì)，影響越大；做超薄磨耗層級配設(shè)計時，在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，2.36 mm篩孔通過率變化能顯著影響構(gòu)造深度；間斷級配骨架型瀝青混合料，其摩擦系數(shù)與粗集料的含量有很好的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞 公路養(yǎng)護；超薄磨耗層；配合比；路用性能

中圖分類號 U418.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）06-0119-03

0 引言

隨著公路交通量的持續(xù)增長和交通荷載的加重，高速公路路面經(jīng)常面臨多種病害，如龜裂和裂縫等，不僅影響道路的平穩(wěn)性和使用壽命，還可能帶來嚴(yán)重的安全隱患。在此背景下，超薄瀝青磨耗層技術(shù)作為新興的養(yǎng)護方法，憑借其優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性，成為改善和維護高速公路路面性能的有效手段[1]。因此，深入研究超薄瀝青磨耗層技術(shù)在高速公路養(yǎng)護中的應(yīng)用，不僅對提高公路養(yǎng)護技術(shù)水平具有重要意義，也對確保道路安全和提高交通效率具有深遠(yuǎn)影響。

1 工程概況

某高速公路始建于2014年，路線全長28.46 km，隨著公路承載的交通流量持續(xù)增長，經(jīng)過近10年的運營，瀝青路面性能逐漸降低。經(jīng)系統(tǒng)路面檢測，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前路面的破損指數(shù)處于中等水平，強度系數(shù)偏低，表明路面存在輕微病害問題。根據(jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》（JTG 5142—2019）的要求，針對此類狀況，應(yīng)實施預(yù)防性養(yǎng)護措施。為有效提高公路的性能并預(yù)防病害問題的進一步發(fā)展，該高速公路采用超薄磨耗層技術(shù)進行預(yù)防性養(yǎng)護。

2 超薄瀝青磨耗層材料

超薄瀝青磨耗層為雙層結(jié)構(gòu)：上層為高黏彈改性瀝青混合料層，下層為聚合物改性乳化瀝青黏結(jié)層。每層均有其特定的材料技術(shù)要求和配合比設(shè)計，以確保最終施工質(zhì)量和性能。

2.1 高黏彈改性瀝青

高黏彈改性瀝青具有極高的黏附能力，使得骨料之間的黏結(jié)強度顯著提高，從而確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性，與傳統(tǒng)瀝青混合料相比，這種改性瀝青對性能的要求更為苛刻[2]。60 ℃時的動力黏度值應(yīng)超過50 000 Pa·s，其技術(shù)指標(biāo)測試結(jié)果如表1所示。

2.2 黏層瀝青

由于超薄罩面上部瀝青混合料結(jié)構(gòu)層的厚度較薄，對黏層瀝青的性能要求更為嚴(yán)格，因此，選擇合適的黏層瀝青材料至關(guān)重要。聚合物改性乳化瀝青具有破乳速度快、固化后的高黏結(jié)強度和強大的抗剪能力等優(yōu)點，保證了罩面層在施工和使用過程中的穩(wěn)定性和耐久性[3]。在傳統(tǒng)的道路施工中，施工車輛常常對黏結(jié)層造成損害，從而影響道路的整體質(zhì)量和壽命，聚合物改性乳化瀝青具有不黏附車輪的特性，能有效避免這一問題，其主要指標(biāo)測試結(jié)果如表2所示。

2.3 改性劑

該文改性劑采用高黏高彈改性劑和SBS改性劑，高黏高彈改性劑型號為YH-791，SBS改性劑通過增強瀝青的彈性和韌性，能夠顯著提高瀝青的性能，特別是在增強其黏結(jié)強度和彈性方面，尤其適用于承受頻繁和重載交通的公路。

3 超薄磨耗層級配設(shè)計

級配類型對超薄罩面瀝青混合料的性能影響十分顯著[4]，該文采用超薄罩面級配CB段級配骨架密實型。該次試驗級配類型及組成如表3所示。

根據(jù)工程經(jīng)驗，選定油石比5.3%，成型馬歇爾試件，得到各級配的馬歇爾試件基本體積指標(biāo)如圖1（a）、（b）、（c）所示。

級配A、級配B的4.75 mm篩孔通過率分別為32.5%、37%，級配中粗集料比例逐漸增加，其相應(yīng)的混合料密度逐漸增大，空隙率、礦料間隙率隨之減小，瀝青飽和度則逐漸增大。體積指標(biāo)的變化表征了混合料組成結(jié)構(gòu)的變化過程。級配C、級配D的0.075 mm篩孔通過率分別為5.8%、7.5%，該篩孔的通過率表示混合料中礦粉的用量，礦粉與瀝青形成的膠漿可以填補混合料內(nèi)部的空隙，影響集料之間的黏結(jié)性能，礦粉用量的不同在混合料體積指標(biāo)上會呈現(xiàn)明顯差異。隨著礦粉用量的增加，其相應(yīng)的混合料空隙率、礦料間隙率減小，瀝青飽和度則增大。

4 超薄瀝青磨耗層路用性能

穩(wěn)定度可反映出瀝青混合料抗剪切性能的優(yōu)劣，低黏高彈瀝青混合料以5.3%油石比變化關(guān)鍵篩孔，各級配的穩(wěn)定度與流值均能滿足規(guī)范要求[5]。由圖2可知，級配A和級配B在礦粉用量相對固定的情況下，4.75 mm篩孔通過率增加會導(dǎo)致混合料撓度變形的增大，同時也使最大破壞應(yīng)變增大。這表明篩孔通過率的提高可能會增加混合料的柔性，但同時也可能降低其抗裂性能，導(dǎo)致其在承受重載時更易發(fā)生破壞。對比級配C和級配D的結(jié)果可知，當(dāng)?shù)V粉用量為8.0%時，混合料表現(xiàn)出顯著的低溫抗裂性能，適量的礦粉可以有效增強混合料在低溫條件下的穩(wěn)定性，減少因溫度變化導(dǎo)致的裂縫發(fā)生。該研究采用BC級配為間斷級配，其特點是利用高黏高彈改性瀝青和礦粉組成的膠漿填充間斷級配的空隙，膠漿的填充量需精確控制，合適的填充量能夠確保良好的黏結(jié)和骨架穩(wěn)定性，從而優(yōu)化混合料的力學(xué)性能和耐久性。

級配C以油石比5.0%、5.2%、5.4%、5.6%、5.8%成型馬歇爾試件，級配D以油石比5.2%、5.4%、5.6%成型馬歇爾試件，其相應(yīng)的瀝青混合料體積指數(shù)試驗結(jié)果如圖3所示，車轍試驗結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，在高溫條件下，對于級配C和級配D瀝青混合料而言，隨著油石比的增加，其動穩(wěn)定度呈現(xiàn)出相似的變化趨勢，這主要是由于油料過量導(dǎo)致混合料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低。在級配C、D的混合料中，隨著油石比的遞增，車轍總變形量呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢，這表明在一定范圍內(nèi)增加油石比能夠有效減少混合料的車轍變形。

5 結(jié)語

綜上所述，超薄瀝青磨耗層技術(shù)在高速公路養(yǎng)護中的應(yīng)用具有顯著效果。適當(dāng)?shù)牟牧线x擇和配合比設(shè)計能夠確?；旌狭线_(dá)到最佳性能，從而延長公路使用壽命，提升道路安全性和舒適性。研究結(jié)果表明：瀝青混合料的性能受多種因素影響，其中篩孔通過率、油石比以及改性劑的選擇和應(yīng)用影響較大，適當(dāng)調(diào)整油石比和篩孔通過率可以顯著改善混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性能，尤其是在油石比達(dá)到最佳值時，混合料的高溫穩(wěn)定性和抗車轍性能表現(xiàn)最佳，高黏彈改性瀝青和聚合物改性乳化瀝青在提升混合料黏結(jié)強度和耐久性能等方面較為顯著。

參考文獻(xiàn)

[1]陸建華. ECA-10超薄罩面與Novachip超薄磨耗層的路用性能對比研究[J]. 交通世界， 2020（3）： 80-81.

[2]張琪元彤， 豆瑩瑩， 許新權(quán)， 等. HET-Y（B）高性能超薄罩面在廣韶高速公路養(yǎng)護中的應(yīng)用[J]. 廣東公路交通， 2022（6）： 21-26.

[3]賈荷柱. Novachip型罩面瀝青混合料的試驗研究及應(yīng)用[J]. 山東交通科技， 2022（2）： 41-44.

[4]許秋香， 潘昊宇. BC-13超薄罩面混合料在南北高速公路的應(yīng)用分析[J]. 西部交通科技， 2022（7）： 84-86.

[5]孔令紳， 李雪萍， 馮志強. 超黏精薄層罩面瀝青混合料性能研究[J]. 長沙理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2021（4）： 9-15.