公路项目超薄磨耗层配比设计及抗滑性能分析

郭理

（湖南省交通建设工程监理有限公司，湖南长沙 410000）

超薄磨耗层技术广泛应用于即有老旧道路改造和新建道路路表处理中，其能够用效改善路面抗滑性能。实践调查发现，超模磨耗层构造深度易受环境因素影响，尤其是高温、高湿环境易对超薄磨耗层构造深度造成影响。当前，学术界通过多种室内试验手段，开展了较多湿热环境下超薄磨耗层技术性能变化的研究，现场研究相对缺乏。基于此，该文以某工程为依托，通过现场试验的方式，分析温度、湿度、混合料油石比对超薄磨耗层抗滑性能的影响，具有十分重要的现实意义。

1 工程概况

某高速公路全长37.45Km，双向4 车的设计，设计限速120 Km/h。该道路全线分布在我国东南沿海某省，该区域属亚热带海洋性气候区，夏季为雨期，降雨充沛，冬季气温温和、降雨少。该文分析以此工程实践为依托，进行AC－8 超薄磨耗层配比设计，研究此类湿热环境对其抗滑性能的影响。

2 原材料

2.1 沥青

本项目使用SBS（1-C 级）沥青作为超薄磨耗层，表1所示为检测技术指标。

表1 SBS 改性沥青技术指标检测结果

2.2 集料

沥青聚合物的集料占比超过90%，集料性能对混合料稳定性、承载力性能、抗滑性能等均具有重要影响，故混合料配比设计阶段的集料选择及级配设计是混合料配比的重要环节。现选择混合料粗、细集料分别为5～10mm 英安岩碎石、0～5mm 石灰岩机制砂，符合技术规范的质量标准。

2.3 矿粉

按照现行公路集料试验标准，检测出矿粉的表观密度为2.754g/cm3＞2.5g/cm3，满足规范要求。

2.4 原材料试验环境

对原材料进行试验，充分模拟南方湿热环境，设定湿度介于40%～60%，设定温度介于20～30℃。

3 超薄磨耗层配比设计及性能分析

3.1 矿料级配组成要求

表2 所示为本项目沥青砼矿料级配情况。

表2 细粒式沥青砼AC－8 的矿料级配

3.2 矿料级配合成计算

水洗法进行筛分试验，筛分试验结果、级配见表3；根据实际需求，本项目设定级配如下：粗集料:细集料:矿粉＝61:30:9。矿料级配曲线如图1 所示。

图1 细粒式沥青砼AC－8 的矿料级配曲线

表3 细粒式沥青砼AC－8 的矿料级配合成计算

3.3 马歇尔试验

表4 和图2 至图5 所示为经由马歇尔试验测得的细粒式沥青砼AC－8 结果情况。

由表4、图2 至图5 可知，基于最佳油石比，其聚合物的空隙率为6.0%。使用差分法，空隙率为6%时，计算油石比结果为6.35%。即油石比最佳为6.35%。

表4 细粒式沥青砼AC－8 马歇尔试验结果

图2 油石比与毛体积密度的关系

图3 油石比与矿料间隙的关系

图4 油石比与沥青饱和度的关系

图5 油石比与空隙率的关系

3.4 路用性能试验

通过冻融劈裂试验和行车辙试验，检测6.35%油石比的聚合物，表5 及表6 所示为具体试验结果。表5、表6可知，细粒式沥青砼各指标满足规范要求，目标配合比选择粒径5～10mm 碎石为粗集料，0～5mm 机制砂为细集料及矿粉，具体比例为61:30:9。

表5 细粒式沥青砼AC－8 车辙试验结果

表6 细粒式沥青砼AC－8 冻融劈裂试验结果

4 湿热环境下超薄磨耗层抗滑性能分析

4.1 温度和湿度对抗滑性能的影响

选择湿度、温度两个变量，各设置6 种不同的湿度、温度环境，共制作试块48 个，即单一变量设试块4 个。

无论是湿度还是温度均会对混合料的构造深度造成影响。相同湿度环境下，试件构造深度与温度呈负相关关系，即温度增加，构造深度降低，50℃环境下的构造深度比1℃环境下的构造深度低0.37mm，分析数据可知，温度对试件构造深度有一定影响，但影响力较低。相同温度环境下，湿度与试件构造深度呈正相关关系，即湿度越小，试件构造深度越小，湿度为零及湿度81%以上，构造深度均小于0.05，可知湿度对试件构造深度影响较低。

4.2 油石比对抗滑性能的影响

在高湿度、高温度环境下，油石比指标因素的变化，会降低路面构造深度。

4.2.1 对不同油石比混合料进行马歇尔击实验，检测试件一组为3 个，对其构造深度进行检测。对比前后构造深度。根据计算公式进行计算深度残留率（H=H2/H1）；

4.2.2 根据试验结论数据及统计计算可知：油石比不同，存在不同的试件构造深度残留，油石比对试件残留率有所影响。油石比增加，深度残留显著降低。同时可知，油石比越大，对超薄磨耗层性能越有利，可有效提升其抗滑性，因此在具体施工中应严格控制油石比。经本项目试验，可使用6.35%的油石比，取得良好效果。

4.3 提高沥青路面抗滑性能的措施

根据该高速公路具体情况，本文认为采取以下三项措施，将沥青路面抗滑性能全面提升。

4.3.1 依据项目场地工况，结合油石比情况进行调整，经项目现场施工实践，论证了油石比可适当降低。

4.3.2 优选沥青。根据试验情况看，使用I-D 级改性沥青制备超薄磨耗层。

4.3.3 改善黏附性。沥青路面受车辆荷载作用，轮胎接触范围的沥青量不断增加，影响了路面抗滑性。有鉴于此，本文认为需将沥青和集料间的黏附性进一步提升。

5 结论

该文依托具体工程，研究了湿热环境下公路项目超薄磨耗层配比为：粗集料：细集料：矿粉＝61:30:9，最佳油石比为6.35%；通过现场试验研究了湿热环境下超薄磨耗层抗滑性能，结论如下：

5.1 环境温度、湿度均会对超薄磨耗层构造深度造成影响；相同湿度环境下，随环境温度升高，试件构造深度随之降低；相同温度环境下，随环境湿度增加，试件构造深度随之增大；试件深度变化受环境温度影响更大。

5.2 经试验分析，随试件油石比增大，聚合物深度残留明显降低，超薄磨耗层性能越优良，表明通过适当增加油石比的方式，可在一定程度上改善超薄磨耗层抗滑性能。

5.3 湿热环境会增加沥青道路构造深度衰减速度，可通过调整油石比、优选沥青、改善沥青与集料黏附性等方式，改善湿热环境下沥青路面抗滑性能。