高性能超薄磨耗层在市政道路养护中的应用

李恒楠

（沈阳建筑大学，辽宁 沈阳 110168）

高性能超薄磨耗层在市政道路养护中的应用

李恒楠

（沈阳建筑大学，辽宁 沈阳 110168）

普通超薄磨耗层在市政道路养护过程中存在掉粒、水损严重等问题。基于此，本文分析高性能超薄磨耗层原材料的严格要求，进行配合比设计与路用性能验证，依托工程案例，现场予以验证。结果表明，高性能超薄磨耗层具有良好的性能，能够进行推广和应用。

道路工程；高性能；超薄磨耗层；市政道路养护

近年来，我国高速道路事业不断发展，与此同时，各种重交通或者重载现象使路面的表面使用功能严重下降，大部分的路面也随之进入养护维修阶段。除此之外，在市政道路养护发展的同时，发现沥青路面的表面使用性能与当地所具有的气候条件密切相关。因此，寻求适合相应条件的市政道路沥青路面养护维修技术成为目前的一种研究与发展趋势。

养护维修技术的需求，也导致沥青超薄磨耗层维修技术的产生。经过大量实践，证明该技术的出现应用与发展对路面抗滑性能、行驶质量、使用安全、降低噪音等路面功能性指标方面有很大改善作用［1］。在磨耗层维修技术发展的基础上，新的沥青路面结构类型、材料类型及工艺类型也不断出现。超薄磨耗层（Ultra-thin wear lay⁃er）作为一种路面养护维修技术，在20世纪70年代后期，首次于法国在新铺路面表面层以及旧路面的养护维修中使用。根据法国相应标准NFP98-137中的定义［2］：非常薄的面层（BBTM）的厚度为20～30mm；超薄的面层（BBUM）的厚度为15～25mm。我国引进超薄磨耗层的技术相对较晚，在20世纪90年代中后期，北京、广州等城市才尝试采用埃索改性沥青铺设了超薄沥青混凝土的试验段。但是，因为技术缺乏，设计的级配偏差过大，其稳定性存在一定问题，实际效果不尽如人意［3］。

1 高性能超薄磨耗层技术

高性能超薄磨耗层技术是指采用高黏结沥青和普通超薄磨耗层技术相结合，实现优势互补的薄层养护技术。该技术对所采用的沥青、集料等都有严格的要求。

1.1 高性能改性沥青

本研究采用的高性能改性沥青，以维他橡胶粉作为外掺剂，由基质沥青经过合适的掺配比例和工艺组合而成。本文选择基质沥青为壳牌70#道路A级石油沥青。通常所称的维他橡胶粉即为橡维联，它是由橡胶粉和维他联接剂TOR经过一定工艺进行加工制成的成品橡胶粉。该种橡胶粉的制备工艺与传统的干法和湿法橡胶沥青基本一致，通过将维他联接剂进行改性，具有良好的优点，其产生的有毒气体减少、浓烟大幅降低、施工和易性较高。

1.2 粗集料

超薄磨耗层作为路面表面层，对抗滑性能和承载能力要求很高。对粗集料的技术指标要求严格，品质的好坏直接影响沥青混合料的路用性能。其中，磨耗损失是衡量粗集料使用性能的重要标志，直接关系沥青路面的耐久性、耐磨性和抗车辙能力。一般情况下，集料的磨耗损失值越小，集料就相对越坚硬、越耐磨，耐久性也就越好。在试验过程中或者现场施工过程中，优选石料时，必须符合该项技术指标的要求。此外，颗粒的形状与表面纹理也在一定程度上影响混合料的稳定性，所以针片状颗粒含量应小于10%。本研究试验选用优质玄武岩，级配最大粒径为9.5mm，集料均出自陕西省户县石料加工厂。经检测该粗集料满足超薄磨耗层的性能指标要求。

1.3 细集料

高性能超薄磨耗层所选细集料应有适当的颗粒级配，而且要干燥、无风化、洁净、无杂质。工程中能够作为细集料的人工砂、石屑和天然砂在沥青混合料的使用性能上存在较大的不同之处。其中，天然砂，粗糙性能较差，人工砂是由制砂机生产，对于工程应用来讲，其成本相对较高。石屑则是在采石场的石料破碎过程中石块的剥落或表面棱角的相互撞击而形成的。它具有棱角性好、表面粗糙、与沥青的黏附性好等特点，具有良好的指标性能，而且来源广泛，目前在我国市政道路沥青路面的摊铺中有着较为普遍的应用。本文中的细集料采用的同样是陕西省户县石料加工厂产的玄武岩石屑。经严格试验检测，满足高性能超薄层对细集料的要求。

1.4 填料

在混合料拌和过程中，产生的对集料有极强的黏附作用的薄膜是沥青吸附在填料表面而形成的。矿粉对于混合料整体强度的形成有着至关重要的作用。规范要求，亲水系数小于1的石灰石矿粉，能够与沥青形成良好的黏附性，但矿粉中含量大于0.075mm的部分不应超过15%。本文采用陕西户县生产的石灰岩矿粉，它是由石灰岩经过一定的工艺磨细而成。

2 高性能超薄磨耗层配合比设计与路用性能验证

高性能超薄磨耗层作为旧沥青路面养护维修的一种重要措施，设计厚度为超薄，因此，其集料最大公称粒径不宜过大，一般不超过13mm。

2.1 配合比设计

本研究采用的矿料级配为Nova Chip®Type B-10的级配设计。级配设计范围见表1。

表1 Nova Chip®Type B-10级配设计

通过体积参数测试和计算，最终获取Nova Chip®Type B-10级配下的油石比为5.0%。

2.2 路用性能验证

对高性能超薄磨耗层混合料的高温性能、低温性能和水稳定性能进行路用性能验证。

2.2.1 高温性能。《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）所规定的对混合料高温性能测试的方法包括马歇尔稳定度法和车辙试验。前者在进行油石比确定时，已经进行过测定，满足相应规范要求。因此，本节对其进行车辙试验。将混合料车辙性能试验分3个平行试验进行，所得的动稳定次数分别为2 658.223、2 850.697、2 903.226次/mm，取其均值为2 804.049次/mm。满足相应规范的要求，其高温性能良好。

2.2.2 低温性能。沥青路面的低温开裂作为路面的主要病害，与沥青混合料的低温抗裂性密切相关。目前国内外对其测定方法有很多。本研究采用小梁弯曲破坏试验方法，评价其低温拉伸性能。试验温度为-10℃，加载速率为50mm/min。测试结果，其抗弯拉强度为5.6MPa，劲度模量为2 166.3MPa。其低温性能明显较好，较规范规定范围有较好提升。

2.2.3 抗滑性能。车辆处于较高速度行驶的状态时，如果抗滑性低，汽车在制动时容易失控发生交通事故。混合料级配对抗滑性能影响较大。本研究采用摆式仪法对试件进行构造深度测试。通过6个平行试验，测得构造深度为1.39mm，高于规范规定的1.0mm。

2.2.4 水稳定性。本研究采用浸水马歇尔方法，将标准马歇尔击实试件在60℃水中浸泡48h，然后和配合比设计中标准马歇尔稳定度试验相同。经测定，其残留稳定度为92.3%，高于规范规定的值。这也说明，采用高性能改性沥青能够提高高性能超薄磨耗层的水稳定性。

3 结论

①高性能改性沥青维他橡胶粉掺量为2%，反应温度为170℃，反应时间为60min。

②高性能超薄磨耗层的高温稳定性、低温抗裂性、抗滑性能和水稳定性均高于规范要求，具有良好性能。

③高性能超薄磨耗层能够显著提高路面的耐久性、降噪性和安全性。

［1］曹卫东，沈建荣.超薄沥青混凝土面层技术研究及应用简介［J］.石油沥青，2005，19（4）：56-59.

［2］李自光，黄有林.NovaChip超薄磨耗层在高速公路养护中的应用［J］.公路与汽运，2010（4）：141-144.

［3］毛成，许金华，张晓华，等.薄磨耗层SMA-10在南武高速公路上的应用［J］.西南公路，2011（1）：46-55.

Application of High Performance Ultra-thin Wear Layer in Municipal Road Maintenance

Li Hengnan
（Shenyang Construction University，Shenyang Liaoning 110168）

There are some disadvantages such as drop particles,water damage of ordinary ultra-thin wear layer in the municipal road maintenance.Based on this,raw materials and their strict requirements of highperformance ultra-thin wear layer were analyzed,the mix design and road performance verification were car⁃ried out,the project case was cited.The results showed that the high performance ultra-thin wear layer has good performance and could be popularized and applied.

road engineering；high performance；ultra-thin wear layer；municipal road maintenance

U414

A

1003-5168（2017）12-0085-02

2017-11-02

沈阳市科技计划项目（17-231-1-26）。

李恒楠（1983-），男，硕士，工程师，研究方向：市政道路养护。