超黏磨耗层技术的应用与分析

王琼乔

（海南省万宁市地方公路管理站，海南 万宁 571500）

0 引言

沥青路面具有耐水性差、耐久性较短的特点，同时沥青路面的平整度的保持性差、材料的软化会使路面形成车辙。微表处技术和超薄磨耗层技术都是沥青路面的养护方法。微表处具有防水、耐磨、提高防滑性能等特点，但其持久性较差；超薄磨耗层技术是功能完善的预防性养护技术方案，但其价格昂贵不适于普遍性应用。超黏磨耗层技术结合了微表处和超薄磨耗层两种技术的优点，其采用乳化沥青粘层、掺有玻璃纤维的乳化沥青混合料，超黏磨耗层技术是在沥青路面表面形成新的磨耗层，增强了路面的耐磨性、防水性和稳定性。本文通过分析超黏磨层混合料的配合比和其在路基养护应用中的关键技术，研究出适合于江西省高速公路施工环境的养护方案[1-4]。

1 超黏磨耗层混合料的配合比

1.1 乳化沥青混合料

乳化沥青混合料按其粒径大小可分为两类沥青混凝土（AC）和沥青碎石混合料（AM）。AC的最大粒径为4.76 mm，其适用于交通量少到中等的高速公路。AM的最大粒径为9.6 mm，其适用于交通量较大的高速公路和路面车辙的填充。本文主要以江西省施工环境为依据，选择沥青碎石混合料级配，由于所研究的道路等级较高，所以选择AM粒径的中值级配，见表1。

表1 超黏磨耗层所选用级配置

1.2 玻璃纤维用量

乳化沥青中添加玻璃纤维可以增加混合料的稳定性，乳化沥青与玻璃纤维形成网状结构，通过压实成型，可以有效防止骨料的滑落。本文通过改变玻璃纤维的用量进行混合料的性能试验。以0.1%、0.15%、0.2%用量分析混合料的耐磨性和抗害性，试验结果见表2。

表2 不同纤维用量下混合料性能

由图1可得，玻璃纤维的用量为0.2%时，混合料的水害磨耗达1108g/m2，抗水害性能变差。这是因为过多的玻璃纤维用量形成网状结构的力学体系，粘结了一部分沥青使得路基表面的沥青膜较薄，使得路基表面的耐磨性降低。玻璃纤维用量为0.1%时，混合料水害磨耗值最低为922.6g/m2，玻璃纤维0.1%和0.15%用量下，车辙变形量均为5.3%且最低。综合混合料的抗水害和抗车辙性能，选择玻璃纤维的用量为0.1%。

图1 不同纤维用量的水害磨耗和车辙变形

1.3 油石比列

根据微表处磨耗层的湿轮磨耗值和黏砂值范围，以浸水1 h和一周（w）的磨耗值作为参考指标，其中 h≤542 g/m2，w≤805 g/m2，黏砂值 n ≤450 g/m2。路基表面的沥青用量的范围以湿轮磨耗值h≤542 g/m2下的最大沥青用量作为沥青用量的最小值，以黏砂值n≤450 g/m2下的最小沥青用量作为沥青用量的最大值。油石比例根据路基表面的沥青用量的范围决定，合适的油石比可以保证混合料的各项技术指标满足要求。对于超黏磨耗层混合料的油石比例以湿轮磨耗值w≤805 g/m2下车辙宽度变化范围作为检验标准，若不符合要求时要调整油石比。

实验中沥青用量选择为 8.5%、9.5%、10%、10.5%，即油石比例为5.71%、6.5%、6.86%、7.22%，混合材料中玻璃纤维占用比例为0.1%、水泥用量1.5%、水占用比例6.5%，进行1 h湿轮磨耗试验和黏砂试验，试验结果见表3。

表3 不同石油比下的磨耗值和黏砂值

根据图2随着石油比增加湿轮磨耗值呈下降趋势，黏砂值呈上升趋势，由沥青用量的范围决定石油比，及湿轮磨耗值h≤542 g/m2，黏砂值n≤450 g/m2，选取石油比为6.5%。将所选石油比混合料浸在水中一周分析其湿轮磨耗值和车辙的变化率，湿轮的磨耗值为650.6 g/m2＜800 g/m2，车辙变形率3.6%＜5%均符合要求，所以最佳油石比为6.5%。因此超黏磨耗层混合料的成份比例为玻璃纤维∶沥青∶水泥=0.1%∶9.5%∶1.5%。

图2 石油比曲线

2 超黏磨耗层技术应用

本文以江西省高速S36段进行超黏磨耗层试验，并根据气候条件、原病害现象、交通流量等来分析超黏磨耗层技术对江西省高速公路的适应性。如图3所示，该路段主要病害有路面老化、裂缝和坑洼，其中裂缝方向主要为横向，裂缝导致渗水，从而在路面形成坑洼。裂缝可以采用灌胶方式，针对路面形成坑洼采用冷补料填平的方式养护，但是经一段时间后裂缝和坑洼继续出现并且范围有所扩大，且积水现象较严重。

图3 高速S36段路面病害状况

针对裂缝和坑洼病害养护后维持时间较短这一现象，对该路段进行超黏磨耗层试验。首先对路面进行清扫，采用SNC-12000型摊铺设备进行黏层喷洒，碰洒乳化沥青后，同时摊铺添加玻璃纤维的超黏磨耗层冷拌混合料，摊后保证路面平稳、纹理均匀规则。

抽取超黏磨耗层冷拌混合料，从表4得出油石比为6.86%，略高最佳石油比，筛孔尺寸与混合料通过率相差较小。混合料中掺加玻璃纤维，抽取超粘磨耗层混合料后，将玻璃纤维剔除的过程中，其黏结性会附带一部份细集料，从而导致通过率较低。

表4 混合料抽取油石比和通过率

3 超黏磨耗层应用效果评估

（1）路面各项性能指标

分析路面状况，施工前路面沥青膜严重脱落、集料也有部分脱落现象，施工后，脱落现象得到完全覆盖，同时路面的平整度显著提升，路面结构得到明显改善，见图4。

图4 施工前后路面结构

超黏磨耗层试验经一季度后，通过多功能检测车对该路段路用性能进行分析与评价，主要针对路面平整度、车辙深度、耐磨性等指标，见表5。

表5 试验路用性能检测数据

从表5中得到经超黏磨耗层技术摊铺后，路面的平整度和车辙深度的变化范围都不大，但其相对于施工前指标均有所改善。其中原路面的平整度系数施工前较高，改善幅度较小；车辙深度监测数据表明，超黏磨耗层技术对路面车辙处置能力较弱，改善幅度约为10.5%，不能对路面车辙这一危害得到良好治理，但对于车辙深度较大处可以起到填补效果。摩擦系数监测数据表明，摩擦力系数提升约18%，经施工后路面的耐磨抗滑性得到明显改善。

（2）裂缝改善程度

施工完成后，经过一季度车轮碾压、雨水冲击，该施工路段裂缝数量由65条减少至9条，9条裂缝已经反射至超黏磨耗层表面，其中裂缝主要出现在c车道，a车道无裂缝出现，分析该路段的交通量，c车道交通车辆流量相对有a、b车道较多，故在同一路面状况下，重载交通会加大路面裂缝数量。

根据路面裂缝度指标分析超黏磨耗层对裂缝改善程度：

计算施工前裂缝度CDa=18.5，施工后裂缝度CD1=2.8，故超黏磨耗层对于裂缝的改善效果明显。由于通车时间较短，较长周期下对裂缝的改善效果还需进一步研究。

4 结论

本文通过试验确定黏磨耗层混合料的配合比，选择乳化沥青，在沥青中添加玻璃纤维增加混合料的稳定性，其适宜掺量为0.1%；通过湿轮磨耗试验和黏砂试验确定最优油石比为6.5%。对比分析超黏磨耗层技术施工前后路面各项性能指标和裂缝改善程度，从路面的应用效果来看，超黏磨耗层技术对路面的平整度和车辙深度影响范围较小，对路面抗滑、裂缝及表面病害处治较明显。根据超黏磨耗层技术试验结果分析其适用条件：

（1）适用于路基表面老化严重及抗滑耐磨性较弱的高速公路路面。

（2）需要对车辙深度较大处及裂缝数量较多需要填补时。

（3）路面出现坑洼需要预先修补时。

（4）需要对路面局部结构进行补强时。