公路施工中超薄磨耗层技术的应用

上官云芳

（河南纵凡建设工程有限公司，河南 三门峡 472400）

1 超薄磨耗层技术特点

1）综合性能良好。超薄磨耗层拥有良好的路用性能，试验结果表明，高速公路养护施工中，通过超薄磨耗层的应用，能将原路面构造深度增加57%，摩擦系数增大33%，渗水系数减小52%。养护施工中应用超薄磨耗层技术，还能在短时间内提高路面摩擦系数，提升路面防水与抗滑性能。该技术还可以对路面发挥保养作用，提升路面整体性能，有利于预防安全事故发生，保障车辆安全顺利通行。

2）施工迅速便捷。由于超薄磨耗层的材料制作工艺简单，耗费的人力与物力较少。并且所有材料能一次铺筑成型，整个施工过程迅速便捷，能节约施工时间，缩短工期。因而高速公路养护施工中，使用该技术可以快速开放交通，减少对车辆通行的负面影响，同时也更好满足车辆通行需要。

3）造价低，综合效益明显。就成本分析，超薄磨耗层的造价低，施工工期较短，所耗费的人工费和机械费较少，有利于节约高速公路养护施工成本。超薄磨耗层技术还能提高路面综合性能，有利于预防质量问题发生，延迟工程使用寿命，降低养护维修费用。与铣刨摊铺技术相比，超薄磨耗层技术的综合效益更加明显。

4）能够保护路基，预防质量问题发生。超薄磨耗层的沥青能吸附于矿粉上，进而形成材料层。该技术还能有效提高材料层的吸水性，防止水分下渗，让沥青路面保持良好性能，有利于预防路基下沉，避免路基出现疏松现象，最终提升路基结构整体性能。

2 工程概况

某公路工程为双向四车道沥青混凝土路面。自建成通车，运营时间已达8年之久。在日益增长的交通荷载和气候环境作用下，路面出现了横向和纵向裂缝、龟裂、修补、车辙等病害，部分路面抗滑和平整度均不能满足路面使用功能。鉴于此，选取1000m试验段实施超薄磨耗层施工，总体方案为对旧沥青路面病害处治后，用公称最大粒径为9.5mm的2cm厚超薄磨耗层进行薄层罩面。

3 超薄磨耗层沥青混合料配合比设计

3.1 原材料

粗集料采用辉绿岩碎石，规格为4.75～9.5mm，具有良好的抗磨耗性能；细集料采用石灰岩机制砂，规格为0～2.36mm。填料采用石灰岩矿粉和P.O42.5水泥。集料和填料的各项指标经检测均满足现行规范的要求。

改性沥青采用超薄磨耗层专用改性沥青，性能指标满足规范要求。该改性沥青具有高黏高弹特性，其60℃的动力黏度达15万Pa·s，25℃的弹性恢复为99%，能确保大孔隙薄层沥青混合料的耐久性。

3.2 目标配合比设计

考虑到超薄磨耗层的排水、降噪和抗滑功能，混合料采用骨架空隙结构，设计空隙率大于10%。该结构级配在2.36mm筛孔以上的通过百分率与SMA-10的比较接近，是一种间断级配，但2.36mm以下筛孔的通过率相比SMA-10要小，以便形成较大的空隙。

目标配合比设计采用旋转压实成型方法，体积性能指标的计算方法与Superpave沥青混合料设计标准相同。混合料设计采用Superpave沥青混合料设计标准，旋转压力为600kPa、旋转次数为100次，采用马歇尔对设计的混合料进行性能验证。混合料室内试验的拌和温度为165～175℃，成型压实温度为160℃，空隙率要求大于10%，混合料理论最大相对密度采用计算法。

超薄磨耗层配合比设计要求：空隙率≥10%，矿料间隙率≥20%，沥青饱和度25%～50%，沥青膜有效厚度＞9μm，析漏损失<0.1%，各项指标符合技术要求的油石比范围OACmin～OACmax为4.75%～4.90%，因此，OAC=(OACmin+OACmax）/2=4.82%，由上述计算确定最佳油石比OAC为4.8%。

3.3 生产配合比设计

以目标配合比设计的结论为基础，对冷集料的级配和热料仓集料的级配进行调试，确保在热料仓集料均衡生产（无严重等料和溢料现象）的基础上将合成级配尽可能拟合到目标配合比的设计级配曲线上，确定拌和楼冷料仓转速比、拌和楼热料仓筛分、密度试验，根据热料仓筛分结果及目标配合比设计结果确定各热料仓比例以及混合料的最佳油石比。通过将合成级配尽可能拟合到目标配合比的设计级配曲线上，确定热料仓合成比例为6～11mm∶3～6mm∶0～3mm∶水泥∶矿粉=79∶0∶15.5∶2.0∶3.5。

根据生产配合比设计常规过程，在确定目标配合比油石比为4.8%的基础上分别配置了4.5%、4.8%、5.1%三组油石比的混合料进行旋转压实试验，最终确定生产配合比最佳油石比为4.8%。

在生产配合比设计的基础上进行超薄磨耗层沥青混合料的试拌。综合试拌试验结果，得到采用生产配合比的热料仓掺配比例，最佳油石比为4.8%，拌制的混合料能够满足各项体积指标要求。

4 超薄磨耗层路面养护施工工艺

4.1 拌和施工

拌和施工前，需安装、调试好拌和设备，确保其正常运转。按照实际温度调整出料温度，当环境温度在15℃以上时，设备为ECA10，沥青加热温度可控制在165℃—175℃，沥青混合料出厂温度控制在140℃—150℃，运输温度控制在130℃—140℃。根据设计要求，同时按比例将温拌添加剂、沥青向搅拌缸内喷入，需在10s内控制喷入时间。单盘料拌和周期可控制在60s以上，其中干拌3s，沥青与温拌添加剂喷入时间可控制在13s以下，随后进行6s湿拌与矿粉添加，最后进行30s湿拌，确保沥青混合料拌和均匀。相比生产设计标准级配，矿料级配允许差值可控制-2%到+2%之间。

4.2 摊铺施工

摊铺温拌沥青混合料前，必须清理干净表面，并均匀喷洒粘层。摊铺机熨平板需前提30—60min进行预热，温度控制在100℃以上。同时调整好熨平板压实装置的振动频率、振幅等，保证路面初始压实度满足设计要求。

摊铺过程中，不得中断，应具有连续性，且均匀摊铺，严禁该过程任意调头、急转弯等。同时每分钟摊铺速度可控制在2到2.5m之间。并选取非接触式平衡梁控制摊铺厚度，因摊铺厚度较低，混合料颗粒较小，沥青粘度大，出料口极易被混合料堵住，造成出料难度增大，此时需及时做好清理工作，通过人工方式对较薄摊铺位置进行补料。

4.3 碾压施工

碾压施工中压路机的速度应以缓慢、匀速为主。朝着摊铺机方向设置驱动轮，可避免混合料碾压过程中出现推挤、拥包现象。但不得任意转变碾压路线、方向。启动、停止碾压设备时都应遵循缓慢、匀速的原则，禁止刹车制动，需减速慢行。易密实沥青混凝土层面当天碾压后如未彻底冷却，严禁车辆停放该路面，且禁止杂物洒落该路面。

4.4 粘层油洒布

选取高粘度改性乳化沥青用于粘层油施工，沥青具有较高粘度，施工过程中为避免粘轮问题产生，需彻底清理干净铣刨后的路面，也可选取高压水枪进行清理，只有将表面杂物、浮灰清理干净，才能确保粘层油直接接触沥青混合料。

粘层油洒布前应保证路面表层具有干燥性，可在每平方0.2—0.4L之间控制粘层油洒布量，如用量不足，则会降低粘结效果；如用量过多，则会产生粘轮问题。

5 结束语

综上所述，随着交通运输需求量的逐渐增大，沥青路面早期病害问题愈加显著，如车辙、裂缝等。将超薄磨耗层技术用于路面养护施工，可有效提供工程质量。为此，应根据工程实际情况制定科学施工方案，严格规范施工人员操作行为，提高公路工程安全性及耐久性。