超粘精罩面在沥青路面预防性养护中的应用

顾生昊

(苏交科集团股份有限公司，江苏 南京 211102)

0 引言

超粘精罩面是沥青薄层罩面的一种，是对常规沥青薄层罩面技术的创新和改进，能够解决传统沥青薄层罩面粘结性低、抗滑性低、寿命周期短等问题。超粘精罩面以高粘沥青为沥青胶结料，采用由三档集料组成的连续半开级配结构，粘层采用改性乳化沥青[1]。超粘精罩面工艺简单、施工便捷，由于具有优良的粘结性，在施工前通常不需要铣刨原路面，仅需要对老路病害进行处理，处理完成后采用同步喷洒技术铺筑超粘精罩面，通过钢轮压路机进行碾压，形成与原路面粘结良好的超粘精罩面结构[2]。

1 试验路段概况

某高速公路，设计速度100 km/h，双向四车道，单幅行车道宽度7.5 m，硬路肩宽度3.0 m，土路肩宽度0.75 m。选择K25+400—K26+100路段作为试验段，总长度700 m。该试验段沥青上面层为连续级配骨架密实型结构，原路基整体状况评价为优，原路面整体状况评价为良。试验路段路面主要病害类型为裂缝，无其他类型严重病害，经现场调查统计共有12条裂缝，其中2条为温缩型横缝，其余为宽度小于1 mm的纵向裂缝，最大长度8 m。由于路面病害程度较轻，尚处于裂缝发展初期，根据预防性养护的原则及目的，采用的超粘精罩面配合比为机制砂(0～3 mm)：碎石(3～6 mm)：碎石(6～10 mm)：矿粉=26：9：60：5，矿粉选用玄武岩，施工时以压实厚度20 mm为控制标准。通过对该路面进行预防性养护，有效延迟了中修、大修时间，延长路面使用寿命[3-4]。

2 路用性能评价

为评定超粘精罩面对路面性能的影响，试验段在超粘精罩面施工前后分别对摆值、构造深度、平整度和渗水性能进行测试，各项试验数据和分析结果如下。

2.1 摆值

依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)和《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1—2017)，利用摆式摩擦系数测定仪进行摆值测定。在试验段行车道上设置了3个检测点并做好标记，桩号分别为K25+450、K25+650、K25+850，试验结果如图1所示。

通过摆值试验结果可知，原路面的路面摆值的均值只有53.29 BPN，而规范规定的高速公路路面摆值最低值为50 BPN，可见原路面已经接近低限。根据建设方提供的资料该段道路投入运营仅3年时间，随着运营时间的增长、交通量的增加，路面病害会更加严重，该段道路的路面摆值还将持续下降，难以满足抗滑要求，在高速行车状态下对行车安全极为不利。超粘精罩面采用半开级配结构，相比于原路面密集配结构具有更高的摩擦系数，通过实验数据可知，通过采用超粘精罩面养护后，路面摆值明显提高，平均摆值上升至78.6 BPN，提高幅度为47.6%，说明该段道路的抗滑性能得到明显改善。

2.2 构造深度

构造深度是指沥青混合料表面空隙的的平均深度，对抗滑性能有显著影响，《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)将构造深度作为抗滑性能的设计指标之一。本次共在试验段上设置3个检测点。

试验段以《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)为依据采用铺沙法对超粘精罩面施工前后的路面构造深度进行确定，测试结果如图2所示。

对试验结果进行分析，超粘精罩面铺设完成后，构造深度有较大幅度的增加。这种效果的提升主要得益于沥青混合料采用半开级配结构，半开级配的沥青混合料空隙率较大，不仅可以为超粘精罩面提供空隙，同时也能为路面提供足够的构造深度。

超粘精罩面施工前原路面的平均构造深度为0.86 mm，规范规定的高速公路路面构造深度最低要求为0.8 mm。超粘精罩面铺设完成后，路面构造深度均值1.14 mm，提升幅度33%。另外，路面构造深度及孔隙率的提高能够有效衰减轮胎振动，从而降低车辆高速行驶时轮胎与路面之间产生的噪音。

2.3 平整度

试验段采用3 m直尺对超粘精罩面施工前后路面进行平整度测试，检测点位置与摆值试验相同。试验段共3个测点，每个测点每隔3 m测试1次，共计9次，测试结果如图3所示。

图3 超粘精罩面平整度度测试结果

从试验结果可以看出，超粘精罩面铺设完成后路面平整度普遍得到了提高，但各检测点提高幅度差别很大，主要原因是超粘精罩面厚度很薄，受原路面平整度制约。但路面平均平整度依然由施工前1.9 mm下降至0.8 mm，相较原路面提升了58%，说明超粘精罩面对路面平整度的改善比较有效。理论上采用的超粘精罩面厚度越大，对路面平整度的改善效果更佳。但对于存在严重车辙、沉陷的路面，在施工前应采取面层铣刨重铺等措施使平整度满足要求后再铺筑超粘精罩面。

2.4 渗水性能

超粘精罩面为半开级配结构，相比于密实性结构空隙率较大，因此应具有一定的渗水(疏水)性能。本项目在试验段行车道上选取了3个检测点进行超粘精罩面施工前后的渗水性能试验，实验结果如图4所示。

图4 超粘精罩面渗水试验实验结果

由图4可以看出，原路面渗水性能几乎为零，这是由于原路面的路面结构属于密实型结构，路面经压实后空隙率非常小，因此路面结构基本不具备渗水能力。沥青面层渗水性能低能有效防止路表雨水渗入路面结构，避免路面结构乃至路床在水的作用下导致强度降低；但雨水积聚在路表情况下，在高速行车时会形成水膜，不利于行车安全。而采用半开级配的超粘精罩面具有12%～15%的空隙率。路表雨水在垂直方向经超粘精罩面下渗至原路面密实型结构表面后便无法继续下渗，可在超粘精罩面内部沿道路横坡排至路肩，因此不但不会对路面结构产生影响，还具有很好的水平疏水效果，由试验结果可知其平均渗水性能为660 mL/min。采用超粘精罩面避免了雨天水膜的形成，进而提高了雨天行车安全性。

3 工程经济效益分析

根据路面预防性养护原则、目的及意义，作为预养护工程的超粘精罩面最大的作用就是保护原路面，延迟中修、大修时间，延长道路使用年限，从而达到降低道路整体费用。技术方案的经济性是制约养护技术推广和应用的重要因素，本文以试验段施工工艺为基础，通过与目前工程上常用的几种养护技术对比，对超粘精罩面的经济效益进行分析。整体造价、服务寿命以及寿命周期3个指标能够直接反映技术方案的经济性。通过市场调研，超粘精罩面综合造价为80～100元/m2，根据研究结果并结合工程实践其使用使命为8～10年。常见的几种养护技术经济效益及服务寿命对比图如图5、图6所示。

图5 常用沥青薄层罩面经济效益对比图

图6 常用沥青薄层罩面服务寿命

由图5和图6可以看出，超粘精罩面相较于普通的超薄磨耗层具有更长的使用寿命和更好的保护原路面的作用，其长期经济效益更好。同时，其服务寿命在多种不同的沥青薄层罩面中也属于较为优秀的一种。结合前文对超粘精罩面摆值、构造深度、平整度及渗水性能的研究成果来看，超粘精罩面可以更大程度上保护原路面，延长其使用寿命，延后中修、大修的时间，更具有降噪和美化路面的功能，具有良好的推广前景。

4 结语

本文以某高速公路试验段为依托，参照其他养护技术资料，对超粘精罩面的材料要求、施工器械、施工工艺及流程进行简单的讨论；通过超粘精罩面施工前后摆值、构造深度、平整度、渗水性能进行试验，并对经济效益进行分析，得出以下结论。

1)半开级配沥青混合料具有良好的构造深度和丰富的表面纹理，作为预防性养护材料施工后路面的摆值与构造深度分别提高47.6%、33%，可以有效地提高路面抗滑性能，对保障高速行车安全性具有重要作用。

2)超粘精罩面对原路面的平整度有较大的提升。但对于存在严重车辙、沉陷的路面，在施工前应采取面层铣刨重铺等措施使平整度满足要求后再铺筑超粘精罩面。

3)超粘精罩面具有良好的疏水性能，渗水性能为670 mL/min，与原路面密实型沥青混合料粘结后，在保证路面结构及路床强度的同时能够及时排出路面雨水，且不会形成水膜，提高了行车安全性。

4)超粘精罩面与常用的几种养护技术对比，经济效益良好，推广应用前景广阔。