超薄磨耗层在高速公路预防性养护中的应用

李志华

（山西晋北高速公路养护有限公司，山西 太原 030006）

预防性养护可以延缓沥青路面早期破坏，提高沥青路面的使用性能，减少前期养护费用，延长道路使用寿命。沥青路面在运营通车后，在车辆荷载和环境因素的影响下会产生裂缝、车辙、麻面、坑槽等病害，降低路面使用性能，甚至影响行车安全。采用NovaChip超薄磨耗层可有效修复沥青路面上部的轻微破损，恢复路面使用性能[1]。结合广珠东线沥青路面预防性养护，从原材料选配、配合比设计、质量检验和跟踪检测等方面进行全面阐述。

1 NovaChip超薄磨耗层路面修复机理

NovaChip超薄磨耗层可以对沥青路面裂缝、麻面、小面积坑槽等病害进行修补，也可以对新建道路开展预防性养护。NovaChip超薄磨耗层可有效提高沥青路面使用性能，对路面的修复机理如下[2-3]：

养护前对沥青路面进行彻底清理，首先洒布一层黏结力强的改性乳化沥青，厚度为0.6～1 mm，破乳后牢固地黏结在沥青路面上。紧跟摊铺一层间断级配的热拌沥青混合料，使用压路机碾压成型。在碾压过程中，改性乳化沥青在压力作用下渗透到间断级配的热拌沥青混合料的空隙中，将NovaChip超薄磨耗层与原沥青路面黏结为一个整体，形成网格互穿型保护层，有效提高沥青路面的抗滑、防水性能，延迟路面大修养护年限。NovaChip超薄磨耗层厚度一般为10～20 mm，开放交通速度快，但只能用于沥青路面养护，且无法修复由于路基变形破坏产生的严重破坏。

2 预防性养护方案设计

2.1 依托项目概况

广珠东线是京珠高速公路广东段，采用双向四车道高速公路技术标准，设计车速100 km/h，路基设计宽度为24.5 m。通车后交通量大，沥青路面在运营通车一段时间后出现了轻微横向裂缝、纵向裂缝、局部麻面、车辙和小面积坑槽等病害。为了快速恢复沥青路面使用性能，拟采用NovaChip超薄磨耗层对路面进行预防性养护。

2.2 路面养护方案

项目养护路段为K68+350—K73+685.5，总长度为5 335.5 m，拟采用NovaChip超薄磨耗层厚度为20 mm。NovaChip超薄磨耗层选用具有超强黏结性的SBS改性乳化沥青，粗集料最大粒径为12.5 mm，采用花岗岩碎石。施工现场配置维特根SF-1800摊铺机1台、11 t双钢轮压路机1台、LB2000型沥青拌和设备1套，以及其他配套施工机械。现场摊铺施工采用单车道施工方式，先进行主车道养护施工，最后进行超车道施工，南北方向采用交替施工方式。

3 原材料及配合比设计

3.1 原材料选用

粗集料采用5～10 mm反击破碎花岗岩碎石，细集料采用0～3 mm石屑，填料采用325R水泥。改性乳化沥青选用壳牌公司的SBS改性乳化沥青，施工前按照《公路工程集料试验规程》（JTG E42—2005）和《公路沥青路面养护技术规范》（JTG 5142—2019）中的相关规定对进场原材料形状、规格、物理力学性能等进行检验。

3.2 配合比设计

3.2.1 目标配合比设计

NovaChip超薄磨耗层采用间断级配，矿料级配如表1所示，通过调整级配曲线，确定目标配合比如表2所示。

表1 矿料级配

表2 目标配合比

3.2.2 生产配合比

结合施工现场原材料、拌和设备技术参数等指标确定NovaChip超薄磨耗层生产配合比，如表3所示。

表3 生产配合比

4 NovaChip超薄磨耗层养护效果分析

4.1 抗滑性能检测结果分析

4.1.1 构造深度检测结果分析

NovaChip超薄磨耗层养护前后主车道构造深度采用手工铺砂法检测，检测结果如表4所示。

表4 养护前后路面构造深度检测结果

分析表4沥青路面预防性养护前后构造深度检测结果，养护前构造深度平均值最小为0.821 mm，养护后构造深度平均值最小为1.134 mm，且养护后构造深度明显增加。根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2017）的相关规定，高速公路沥青路面构造深度不应小于0.55 mm。养护前后沥青路面构造深度均大于0.55 mm，都满足规范要求。

4.1.2 横向力系数检测结果分析

在沥青路面养护前后，分别对主、超车道横向力系数进行检测，检测结果如表5所示。

表5 横向力系数检测结果

分析表5主、超车道横向力系数检测结果，养护前后路面横向力系数得到了明显提高，增加幅度最高达到68.3%。根据《公路沥青路面养护技术规范》（JTG 5142—2019）的相关规定，根据养护前后横向力系数检测结果对沥青路面抗滑能力进行等级评定。养护前K69+800—K70+800路段评定等级为中；养护后K71+500—K72+500路段超车道评定等级为良，其他均为优。通过对比分析，养护后沥青路面横向力系数大幅提高，路面抗滑性能有了较大程度改善。

4.1.3 路面抗滑性能综合分析

结合上述养护施工前后构造深度和横向力系数的检测结果，构造深度养护前后平均检测值均高于规范要求值，而根据养护前横向力检测结果部分路段评定结果为中，养护后只有K71+500—K72+500路段超车道评定等级为良，其他均为优。根据以上分析，可以得出旧沥青路面的抗滑性能不能只采用构造深度进行评定，而是要结合横向力系数检测结果进行综合评定。这是由于沥青路面在使用一段时间后，表层逐步被磨光，采用构造深度已不能准确反映路面的抗滑能力。因此，养护前路面抗滑性能评定结果以横向力系数评定结果为准。养护前路面抗滑性能已经有了一定幅度的下降，采用预防性养护后沥青路面抗滑性能明显提高，可有效提高行车安全。

4.2 抗渗性能检测结果分析

为了确定沥青路面养护前后的抗渗性能，分别对主、超车道抗渗性能进行检测，检测结果如表6。

分析表6数据，养护前后沥青路面渗水系数有了一定幅度的下降，说明路面抗渗性能得到了一定程度的提高。养护前路面渗水系数最大值为52 mL/min，养护后渗水系数最大值为31 mL/min，均小于《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2014）中要求的200 mL/min，说明养护后沥青路面抗渗性能得到了明显提高，NovaChip磨耗层防水性能良好。

表6 养护前后渗水系数检测结果

4.3 路面抗滑性能跟踪检测结果分析

广珠东线K68+350—K73+685.5路段于2015年9月养护完工，为了进一步确定NovaChip超薄磨耗层养护维修效果，在2017年10月对该路段进行跟踪检测。跟踪检测过程中未发现沥青路面出现明显的开裂、车辙等病害，重点对NovaChip超薄磨耗层的横向力系数SFC进行检测，并与养护前、完工后的检测结果进行对比分析，用于评价沥青路面的抗滑性能，检测结果如图1所示。

图1 路面横向力系数检测结果

通过对比分析图1所示各路段横向力系数检测结果，采用NovaChip超薄磨耗层对沥青路面进行养护后横向力系数大幅提升，提升幅度在50%左右。养护前沥青路面横向力系数主要在30～40之间，养护完工后横向力系数提高到60～70之间。在运营使用2年后，沥青路面横向力系数有了一定幅度的下降，下降到50～55之间，下降幅度不超过20%，但相比施工前还是有较大幅度提高，说明抗滑性能保持良好。结合其他指标的检测结果，均满足设计要求，说明采用NovaChip超薄磨耗层可有效提高沥青路面使用性能，养护效果良好。

5 结语

结合广珠东线NovaChip超薄磨耗层预防性养护实践，通过对比分析养护前后沥青路面构造深度、横向力系数、渗水系数和跟踪检测结果，得出以下结论：

a）分析构造深度、横向力系数检测结果，养护后两个指标均有明显提高，说明沥青路面抗滑性能得到了明显改善。另外，养护前后构造深度检测结果均满足设计要求，但部分路段养护前横向力系数评定结果为中，因此对旧沥青路面应采用横向力系数进行抗滑性能评定，新建沥青路面采用构造深度进行评定。

b）分析渗水系数检测结果，养护后路面渗水系数有了一定幅度的下降，路面抗渗性能得到了进一步提升，说明NovaChip超薄磨耗层具有良好的抗渗性能。

c）分析路面抗滑性能跟踪检测结果，在养护完成通车2年后，路面横向力系数有了一定幅度的下降，但满足规范要求，说明NovaChip超薄磨耗层养护效果良好。