功能性罩面在北京城市道路沥青路面预防养护工程的应用

李 尚，贺孟霜，王文红，颜鹏程

(1.北京城建设计发展集团股份有限公司，北京 100045；2.北京市城市道路养护管理中心，北京 100069)

0 引 言

经过近几十年的快速发展，北京市城市道路建设取得了前所未有的巨大成就，城市道路建设的里程以及质量都有了明显的改善和提高。根据《北京统计年鉴2020》公开资料显示，截止2019年底，北京市城六区城市道路总里程达到6 156 km，其中快速路390 km，主干路1 006 km，城市道路总面积10 459万km，路网密度约5.7 km/km。城市道路的发展重点，已经由大规模建设向大规模养护转移。

预防养护技术不是新技术，但不断有新进步，其核心理念是通过“早养护”实现“少养护”，通过“早投入”实现“少投入”，代表了养护理念的科学发展方向。预防养护是指沥青路面整体性能良好但存在病害隐患或轻微病害，为延缓路面性能过快衰减、延长使用寿命而预先采取的主动性养护工程。通俗讲，预防性养护就是将路面养护提前，提前至病害未出现或出现初期，避免“开膛破肚”的维修。

近年来，我国沥青路面预防养护新技术、新材料、新工艺、新设备不断涌现，成为路面技术最活跃的板块。预防养护技术可分为封层、罩面、就地热再生等不同类型。功能性罩面适用于各级道路预防或修复病害、需要改善抗滑等使用性能且结构强度满足使用要求的沥青路面，铺筑厚度小于4 cm的功能性罩面可作为预防养护措施。预防养护适用于路面技术状况评定为A级或B级的道路，实施时机一般为PCI在80～90之间，距离新建或上一次大中修3～5年。

封层类的预防养护不适宜在重交通量及以上等级的道路使用，结合北京市的实际情况，经过多年来的管养实践，预防养护方案目前推广罩面类，常用的罩面类预防养护材料主要为三种，Novachip超薄磨耗层、易密实薄层罩面沥青混凝土(ECA)和抗滑密实薄层沥青混凝土(SDT)。Novachip多用在南方城市的高速公路预防养护，易密实薄层罩面技术主要用于上海及周边城市的高等级道路，均有较好的应用效果。

北京市首次大规模进行路面预防养护措施是2013年在二环路主路实施的薄层罩面技术，使用了Novachip和ECA材料，厚度是2.5 cm，随后一直在其他道路的预防养护工程进行推广，2019年在学院路的预防养护工程首次使用SDT材料，厚度也是2.5 cm。

1 Novachip超薄磨耗层

壳牌超薄磨耗层NovaChip使用专用设备NovaPaver进行施工，施工过程包括NovaBond改性乳化沥青喷洒、紧随其后的NovaBinder改性沥青混合料的摊铺、压路机碾压成型，为壳牌的专利技术。

NovaChip作为磨耗层，具有较大构造深度、抗滑性能好的特点，适用于路面较平整、车辙深度小于10 mm、无结构性破坏的路面，为提高表面层服务功能的预防性养护措施。混合料的矿料级配设计范围及混合料技术要求如表1、表2所示。

表1 混合料的矿料级配设计范围

表2 混合料技术要求

壳牌公司推荐NovaChip TYPE B混合料的NovaBond聚合物改性乳化沥青喷洒量为0.85 kg/m左右，推荐NovaChip TYPE C混合料的NovaBond聚合物改性乳化沥青喷洒量为1.1 kg/m左右，而准确的洒布量必须根据现场原路面的情况进行调整。NovaBond、NovaBinder须配套使用，专用摊铺设备Novapaver的最小摊铺宽度为3.2 m。

北京地区目前使用Novachip技术，包括二环路、大屯路、北辰东路等道路，目前使用状况良好。

2 易密实超薄沥青混凝土ECA

ECA易密实超薄罩面技术是由上海龙孚材料技术有限公司所开发的一种新型的路面养护解决方案，采用上海龙孚材料技术有限公司开发的直投式HPM-1沥青改性剂、普通基质沥青以及坚固耐磨且棱角性好的玄武岩、辉绿岩等材料，通过一体式摊铺机一次完成高粘乳化沥青粘层油喷洒和混合料摊铺形成的连续密级配超薄罩面。

级配组成对沥青混合料的路用性能存在显著的影响，为了提高ECA的抗变形能力和抗滑性能，ECA-10的目标级配与常用级配有所区别，增设了6.7 mm筛孔，混合料的矿料级配设计范围及混合料技术要求如表3、表4所示。

表3 混合料的矿料级配设计范围

表4 混合料技术要求

北京地区目前使用ECA技术，包括天安门广场西侧路、机场北线、望京北路、二环路等道路，目前使用状况良好。

3 抗滑密实薄层沥青混凝土SDT

SDT(anti-sliding density thin asphalt concrete)抗滑密实薄层罩面具有抗滑、抗车辙、抗磨耗的优良性能。SDT是一类较特殊的沥青混合料，它的级配曲线形式介于SMA和AC类之间，偏于SMA的断级配。该技术通过沥青混合料配合比优化和调整沥青路面结构层形式，提高粗集料用量，使沥青混凝土形成嵌挤型结构，增大抗滑构造深度，以提高沥青混凝土抗车辙能力和抗滑性能。同时，具有较好的密实防水性能和抗开裂性能。SDT-10的矿料级配设计范围及混合料技术要求如表5、表6所示。

表5 混合料的矿料级配设计范围

表5(续)

表6 混合料技术要求

SDT沥青采用高性能SBS改性沥青(I-C的基础上有所提高)，软化点不小于75 ℃。因颗粒公称粒径较小，施工质量容易控制。无需专门的施工机械，常规沥青混合料施工机械即可满足要求。近两年，广泛用于北京地区的道路预防性养护。

北京地区目前使用SDT技术，包括学院路等道路，目前使用状况良好。

4 综合对比

Novachip属于半开级配，而ECA和SDT属于密级配。半开级配的优势主要在于雨季路面不容易形成水膜，对行车安全有好处，在噪音控制方面有优势，与密级配相比大约能降低噪音3～5 dB。密级配的优势在强度和耐久性方面，全寿命周期的管养成本也比开级配要低。ECA与SDT之间的区别，主要在于沥青的不同，前者通过HPM和聚酯纤维与70号基质沥青做改性，而后者直接使用SBS改性沥青，在工艺设备方面更简单，ECA在集料级配方面增加6.7 mm的筛孔控制。Novachip涉及壳牌的专利技术，需采用壳牌专用沥青和乳化沥青。三种材料的主要技术指标对比如表7所示。

表7 主要技术指标对比

5 结 论

预防养护的技术状况和实施时机，应按科学决策的工作制度与方法，采取全寿命周期养护成本理念，选用技术、经济合理的沥青路面养护方案，并对养护工程进行合理设计，在适宜时机采取针对性的养护措施，一般选择PCI在80～90之间，距离新建或上一次大中修3～5年，且未来5年内区域交通量不出现巨大增长的道路。

Novachip对材料、设备、工艺控制均比较严格，以保证良好的孔隙、排水降噪等使用效果，但是使用的乳化沥青和改性沥青均为壳牌专利产品，同步一体式摊铺机为福格勒专用摊铺机，整体造价较其他罩面材料高。密级配预养材料采用SDT在生产设备和工艺上比ECA更简单，不用对沥青混合料加工设备进行改造，具有一定的优势，摊铺设备建议采用同步一体式摊铺机全断面摊铺，否则施工过程中因为沥青太薄容易冷却产生纵缝。

预防性养护技术应该针对路面结构、材料特点和病害特征，不断研究开发适合我国路面预防性养护需要的原创性技术，以免受国外技术的垄断，如Novachip使用维特根专用摊铺设备和壳牌专用沥青。应在现有预防性养护技术基础上进行材料提升、设备改进、工艺改良、技术组合，进行预防养护技术的二次开发，不断提升其技术经济性。