Superlayer 超薄磨耗层在泉州莆永高速养护工程中的应用

■李 森

（福建省高速公路集团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车以来， 沥青路面已在车辆荷载与自然环境的作用下出现了不同程度磨损、老化、裂缝、磨光、松散等病害，使道路平整度、抗滑性能和行车质量出现急速下降，进而缩短了道路使用寿命。

为延长路面使用寿命， 提高道路服务水平，相关专业人员及特邀专家对莆永高速公路现状进行了调查。 各检测、设计及特邀专家基于通车年限、交通量、路面技术状况指标、路面实验指标和维修历史等因素的技术决策方法，并结合《公路沥青路面养护技术规范》和各路段路面探坑及取芯现状，开展养护方案筛选。 莆永高速段有交通量适中、较大纵坡段落较多、面层老化泛白明显等特点，超薄磨耗层在耐磨、降噪、排水、抗滑等路用性能方面具有优异表现[1]，同时超薄磨耗层施工速度快，能快速开放交通，经济效益显著[2]，最终采用Superlayer 超薄磨耗层方案。

1 原路面路况分析

泉州莆永高速公路自2013 年通车以来， 路面状况较好，未进行过大中修。 该高速通车7 年多以来，部分路面出现细集料剥落、泛白、轻微车辙、路面技术状况评价标准不达标等。 根据2018 年度检测数据、路面技术状况评价标准，对泉州莆永高速公路路面养护现状进行检测分析与汇总， 结果见表1～2。

表1 莆永高速二车道上行路况分布统计

表2 莆永高速二车道下行路况分布统计

莆 永 高 速 二 车 道 上 行RQI、RDI、SRI， 下 行RQI、SRI 指标均不理想。 在道路使用性能下降，未产生严重病害或影响交通时，应遵循“预防为主、防治结合”的原则，及时采取养护措施，保证汽车安全、高速、舒适、经济行驶。 综合原路面状况， 最终选用Superlayer 磨耗层技术对原路面进行养护。

2 Superlayer 磨耗层原材料及混合料试验

2.1 原材料

不同于常规沥青混合料，Superlayer 对沥青和集料的性能有特定的要求。

2.1.1 沥青Superlayer 采用改性沥青，沥青性能指标见表3。

表3 Superlayer 磨耗层用改性沥青性能指标测试结果

2.1.2 集料

（1）粗集料

按照《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）所列方法对试验所用矿质集料的物理力学性能进行检测，粗集料技术指标如表4 所示。

表4 Superlayer 磨耗层粗集料技术指标

（2）细集料

Superlayer 磨耗层所用细集料检测结果为：表观密度2.766 g/cm3，砂当量为82%，棱角性为40.6 s，吸水率为1.05%，亚甲蓝值为2.4 g/kg；检测结果均符合技术规范要求。

（3）矿粉

Superlayer 磨耗层所用矿粉检测结果为： 表观密度2.804 g/cm3，含水量0.2%，亲水系数0.9，塑性指数3.4%，外观无团粒结块，检测结果均符合技术规范要求。

2.2 Superlayer 级配技术要求及试验结果

2.2.1 矿料级配

集 料 分 为0 ～2.36 mm、2.36 ～4.75 mm、4.75 ～8.0 mm 共3 档，采用不同比例搭配设计方案，通过马歇尔试验确定满足设计要求的级配曲线。 Superlayer矿料合成级配通过率见表5，级配曲线见图1。

图1 Superlayer 矿料合成级配曲线

表5 Superlayer 混合料合成级配通过率

2.2.2 油石比确定

基于上述合成级配，釆用6.3%、6.6%及6.9%的油石比进行沥青混合料的拌制， 在170°C 条件下正、反面各击实50 次，分别成型马歇尔试件并测得压实沥青混合料试件的体积指标（体积法）及马歇尔指标，如表6 所示。 根据试验结果并结合以往经验与工程经济性，确定油石比6.6%为设计油石比。

表6 不同沥青用量下压实沥青混合料体积指标及马歇尔指标

3 成品检测及评价

为验证Superlayer 超薄磨耗层的路用性能，分别在罩面铺设前和铺设完毕后对路面的质量及性能进行检测，检测项目包括技术状况指标：路面行驶质量指数（RQI）、路面车辙深度指数（RDI）、路面抗滑性能指数（SRI），路用性能：渗水系数、构造深度、摩擦系数、平整度，具体结果见表7～8。

表7 超薄磨耗层Superlayer 试验段路面技术状况评定

由表7 可知， 铺设Superlayer 超薄磨耗层后上行路段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 指标由原来的80.3 提升到96.0。 综上所述， 铺设Superlayer 超薄磨耗层后，路面的平整度、车辙、抗滑性能均有明显提升，极大地增强了行车安全性和行车体验。

由表8 可知， 铺设Superlayer 超薄磨耗层后路面的各项性能均得到不同程度的提升，在原路面上加铺Superlayer 超薄磨耗层可以有效提升路面的路用性能。

表8 试验段路用性能检测

4 Superlayer 超薄磨耗层施工工艺要点

（1）原路面处理

结构承载力和整体性满足荷载要求的沥青路面才可加铺Superlayer 超薄磨耗层，Superlayer 超薄磨耗层厚度仅为1.5～1.8 cm， 影响其使用寿命的关键因素是超薄磨耗层与原路面能否较好地粘结成一个整体及是否具有足够路面承载力。 为了提高超薄磨耗层使用寿命，不致出现路面剥落，必须在施工摊铺前对原路面进行彻底的清扫除尘，对局部路槽死角可采用钢丝刷人工处理，然后用鼓风机进行残留杂物清除。

在加铺之前，必须先行处治路面，彻底修补坑槽、拥包、龟裂、松散、大于15 mm 的车辙、大于10 mm 的错台等病害；泛油、表面磨光、麻面、轮迹带剪切形成的浅层不规则裂缝、轻微车辙和错台等可不处理；对各类反射裂缝、接缝用灌缝和抗裂贴组合处理， 灌缝采用常规的灌缝工艺进行开缝施工， 采用SBS 改性沥青加热至液态流淌状后灌注，确保沥青进入缝槽底部，将缝灌满为止。

（2）路面清扫

彻底清扫路面并去除积水后方可加铺Superlayer 超薄磨耗层。

（3）天气条件

施工过程现场气温不得低于10℃， 不可雨中施工。

（4）混合料拌和生产

Superlayer 超薄磨耗层沥青混合料的拌和时间：沥青混合料每盘湿拌时间为5～10 s、干拌时间为5 s，要求混合料拌和均匀，无花白料、结团现象。

（5）改性乳化沥青喷洒

Superlayer 磨耗层采用同步一体摊铺机与混合料同步喷洒施工，一方面，这种喷洒方法与传统的粘层单独洒布方式相比，能减少交叉污染和粘层破坏， 使粘层更加完整并形成较好的防水隔断层；另一方面，改性乳化沥青预热到60℃～80℃，采用同步一体机摊铺同步洒布改性乳化沥青粘层和沥青混合料摊铺，可使刚洒的改性乳化沥青在热拌沥青混合料高温的热力作用下迅速破乳，迅速破乳的粘层受到高温热力会发泡膨胀并上升填充超薄磨耗层底部，在混合料周围紧密裹覆，封闭空隙，使得超薄磨耗层能与原路面更好地粘结成一个整体，同时也形成防水层能够保护原路面免受水的破坏[3]。

（6）施工温度的控制

Superlayer 超薄磨耗层路面需控制合适的施工温度，才能保证其施工效果。沥青加热温度为170℃～175℃，混合料出料温度为185℃～195℃，混合料摊铺温度应大于175℃。

（7）罩面摊铺

罩面摊铺是保证沥青路面质量的关键工序，摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地前进，摊铺速度宜控制在10～12 m/min 范围内且不得随意变化速度或中途停顿， 对于摊铺施工中出现混合料离析、波浪、裂缝、拖痕时，应采取措施予以消除避免。

（8）罩面压实

Superlayer 超薄磨耗层施工完成后， 压路机应及时紧跟压实。 施工期间风大而且气温较低时，应增加压路机数量和碾压变数。

5 结语

本文通过对Superlayer 超薄磨耗层的原材料、混合料、施工及养护效果进行研究，主要结论如下：

（1）Superlayer 超薄磨耗层施工采用一体化同步摊铺机喷洒乳化沥青和摊铺热拌沥青混合料且一次成型，具有高效便捷的特点，摊铺速度快，开放交通快，对交通影响较小。

（2）Superlayer 超薄磨耗层具有较好的构造深度，使得路面的抗滑性能明显提高，加快路面排水，减少雨天行车水雾，提升驾驶行车安全性和舒适性。

（3）Superlayer 超薄磨耗层可修复路面缺陷、延长使用寿命、延缓大中修时间，间接节省路面养护、维修成本。 但是超薄磨耗层对原材料、混合料配合比及施工工艺要求较普通热拌沥青混合料高，在实际工程应用时必须严格控制，以保证施工质量。

（4）Superlayer 超薄磨耗层具有局限性，最小施工厚度为1.5 cm， 无法满足对厚度有更低需求的项目。