高黏高弹超薄罩面在公路沥青路面更新改造中的应用探究

翁开翔

（深圳市特区建工集团有限公司，广东 深圳 518034）

0 引言

随着社会经济的不断发展，公众对出行环境的要求越来越高，沥青路面作为一种柔性路面结构，不仅具有良好的行车舒适性，还能够提供一个安全的行车环境，因而成为公路建设的首选方案。然而，随着沥青路面使用年限的增加，路面会出现开裂、变形、坑槽等病害，同时在阳光、雨水等综合环境作用下，沥青路面也会出现表面泛白、松散掉粒等问题，行车安全性及行车舒适性均会下降，因此公路路面尤其沥青路面需要更新。

传统的沥青路面更新技术手段主要是铣刨翻新，即将原有的沥青路面铣刨单层或多层后，重新铺筑沥青混凝土结构层，能够较为彻底地处治沥青路面的结构性病害。对于城市国省道干线，大部分沥青路面结构状况良好，但路面老化、泛白、表面松散掉粒及抗滑不足等问题比较显著，在这种情况下采用铣刨翻新技术手段显然不适用。超薄罩面作为公路预防性养护手段技术[4]，采用高黏高弹特种改性沥青作为胶结料，通过在原路面加铺一层1.5cm厚的沥青磨耗层，能够提供良好的抗滑特性和行驶舒适性，同时可对原路面结构起到保护作用，从而实现对路面的养护。近年来，超薄罩面逐渐应用于公路沥青路面更新改造，具有施工快速、节省材料、更新改造效率高等特点。本文结合省道360线深盐路沥青路面更新改造试验段项目，研究超薄罩面材料特性和施工工艺，评价其在公路沥青路面更新应用中的优势。

1 材料

1.1 沥青材料

沥青选择项目所用高黏高弹特种改性沥青，为了研究高黏高弹特沥青与普通改性沥青、普通高黏沥青相比的技术优势，本文选取SBS 1-D普通改性沥青和普通高黏沥青进行对比分析，三种沥青的技术指标如表1所示。

表1 三种沥青的技术指标对比

表1列出了三种沥青的技术指标，可以看出，高黏高弹特种改性沥青的高温、低温、弹性恢复及抗老化性能指标均显著优于普通改性沥青和普通高黏沥青，尤其是60℃动力黏度指标，超过500000Pa·s，远高于高黏沥青大于20000Pa·s的技术指标要求。

1.2 混合料配合比

根据设计要求，超薄罩面混合料采用开级配方案设计，用以提升超薄罩面的功能性，包括抗滑和排水特性，同时也能降低行车噪声，提升行车舒适性。将混合料目标空隙率设定为15%，油石比设定为7%，采用马歇尔设计方法，选择三组初试级配，拌和并成型马歇尔试件，在175℃条件下双面击实50次成型试件，测试试件的空隙率，选择最接近15%目标空隙率的一组进行性能验证试验，所有性能指标满足设计要求即可定为设计级配。

项目所用原材料石料为辉绿岩3mm～5mm和5mm～8mm粗集料、石灰岩0mm～3mm细集料及矿粉，根据设计要求进行配合比设计为33:45:15:7。混合料油石比为7.0%，为了提升超薄罩面混合料的柔韧性，在混合料中添加重量比例为0.3%的聚酯纤维作为增韧剂。超薄罩面混合料最终的级配范围如表2所示。

表2 超薄罩面混合料设计级配通过率

2 混合料性能测试

根据前述设计级配，分别以SBS Ⅰ-D普通改性沥青、普通高黏沥青和高黏高弹改性沥青为胶结料在室内拌和成型混合料试件，测试并比较混合料的路用性能，根据规范进行马歇尔稳定度试验，冻融劈裂试验、肯塔堡飞散试验、车辙试验，用以评价超薄罩面混合料的强度、水稳定性、抗松散性能及抗高温变形能力，并比较不同沥青胶结料在混合料层面的性能差异。以上试验均进行三次平行试验，试验结果取平均值，并以误差棒代表数据波动情况。

2.1 马歇尔稳定度试验

根据规范JTG E20公路工程沥青及沥青混合料试验规程（以下简称“规范”）中的T 0709测试方法对3种沥青混合料试件进行标准的马歇尔试验和浸水马歇尔试验检测，并计算出混合料的残留稳定度，其中马歇尔稳定度评价的是混合料的整体强度，残留稳定度评价的是混合料的水稳定性。3种沥青混合料的标准马歇尔稳定度、浸水马歇尔稳定度及残留稳定度试验结果如图1所示。

图1 3 种沥青混合料的马歇尔试验结果

根据测试结果可以看出，高黏高弹改性沥青混合料的马歇尔强度及浸水马歇尔稳定度均优于普通改性沥青和普通高黏沥青，其稳定度结果分别约为普通改性沥青混合料和普通高黏沥青混合料的两倍和1.5倍，并且残留稳定度也高于普通改性沥青和普通高黏沥青，达到97.2%，远高于规范大于85%的技术要求。上述试验结果表明不论是整体强度还是水稳定性，高黏高弹改性沥青均有优异的表现。

2.2 冻融劈裂试验

根据规范T 0729测试方法，对3种混合料进行冻融劈裂试验，以劈裂强度比（TSR）指标来评价混合料的水稳定性，测试结果如图2所示，从劈裂强度和TSR两个指标来看，高黏高弹特种改性沥青混合料结果均优于普通改性沥青和普通高黏沥青，高黏高弹沥青混合料的TSR结果达92.4，远高于规范要求大于80%的技术要求。而普通改性沥青和普通高黏沥青的TSR结果均低于80%，说明对于开级配的超薄罩面混合料，普通改性沥青和普通高黏沥青的水稳定性能无法满足要求。

图2 3 种沥青混合料的冻融劈裂试验结果

图3 3 种沥青混合料的肯塔堡飞散试验结果

2.3 肯塔堡飞散试验

根据规范T 0733肯塔堡飞散试验方法对三种沥青混合料进行测试，通过飞散试验前后试件的质量变化来计算飞散损失，用以评价混合料的抗松散脱粒的性能，飞散损失结果越小则表明混合料的抗松散性能越好，对于开级配沥青混合料规范要求飞散损失要低于20%。3种沥青混合料的肯塔堡飞散损失结果如，3所示，可以看出虽然3种沥青混合料的飞散损失均低于20%，满足规范要求，而高黏高弹改性沥青混合料的飞散损失仅为2.6%，远低于普通改性沥青和普通高黏沥青，说明其抗松散性能非常优异。由于超薄罩面用于路面是一层功能性磨耗层，其抗松散性能尤为重要，从肯塔堡飞散试验结果可以看出，采用高黏高弹特种改性沥青混合料能够确保超薄罩面的使用耐久性。

2.4 车辙试验

根据规范T 0719试验方法测试三种沥青混合料的动稳定度，用以评价混合料的抗高温变形能力，结果如图4所示，可以发现对于普通改性沥青，混合料的动稳定度为2823次/mm，低于规范要求的3000次/mm，这是由于超薄罩面混合料的粒径较小，同时空隙率较大，造成混合料的抗高温变形能力较差。对于普通高黏沥青和高黏高弹改性沥青混合料动稳定度均高于3000次/mm，且高黏高弹沥青混合料的动稳定度高达7862次/mm，3种沥青胶结料性能差异最大的为60℃动力黏度指标，因此可通过提升沥青胶结料的60℃动力黏度指标来弥补由于粒径变小或空隙率变大造成的混合料抗高温性能下降的问题。

图4 3 种沥青混合料的车辙试验结果

3 超薄罩面试验段施工

深盐路作为深南大道的东沿线，是省道360线核龙段的重要组成部分，也是盐田区最重要的交通干道，原路面为沥青路面结构，随着使用年限的增加，沥青路面在车辆荷载及阳光、雨水等环境的综合作用下出现路面老化、泛白、细集料流失等现象，同时也带来路面抗滑性能不足、行车舒适性下降和行车噪声大等问题，原路面如图5所示。为了探究超薄罩面在公路沥青路面中的适用性，选取其中一段沥青路面进行超薄罩面试验段加铺。

图5 深盐路原沥青路面

3.1 原路面处理

经过评估，原沥青路面结构基础良好，无明显结构性病害，部分车道存在轻微车辙，深度在1cm以内，因此超薄罩面加铺前需要对原路面进行铣刨拉毛处理，确保原路面结构平整。拉毛后的路面需要进行清扫、吹风，确保路面干净无灰尘。

3.2 粘结层洒布

原路面清扫完成后即可洒布超薄罩面专用黏结层，与传统乳化沥青黏结层不同，超薄罩面专用黏结层洒布完成后无需破乳即可施工，黏结层洒布量为0.25kg/m2，也要低于传统乳化沥青。

3.3 超薄罩面摊铺、碾压施工

超薄罩面施工设备均为传统沥青路面施工设备，主要包括普通沥青摊铺机和双钢轮压路机。与传统沥青施工工艺不同的是，超薄罩面沥青混合料摊铺速度较快，可达6m/min～8m/min，并且碾压过程仅需要钢轮静压两遍即可，不需要胶轮碾压或振动碾压，施工过程如图6所示。超薄罩面试验段约铺3000m2，摊铺施工从开始到结束共花费约1.5小时，施工效率非常高。

图6 超薄罩面施工

3.4 标线恢复、开放交通

超薄罩面施工完成后半个小时后即可开始标线恢复作业，路面温度降低至50℃以下即可开放交通，一般施工完成后两个小时具备通车条件。

3.5 施工总结

根据深盐路超薄罩面试验段项目施工，对施工工艺及工序进行总结，将时间节点汇总成时间线，试验段约3000m2，共计花费5.5h完成，表明超薄罩面施工效率非常高，是公路沥青路面更新的一种优选技术方案。

4 结束语

本文通过对高黏高弹特种改性沥青及混合料进行性能测试，并结合深盐路沥青路面更新改造试验段项目，分析超薄罩面在公路沥青路面更新改造中的技术优势，得出如下结论：高黏高弹特种改性沥青的高温、低温、弹性恢复及耐老化性能均优于SBS Ⅰ-D普通改性沥青及普通高黏沥青，其中60℃动力黏度指标尤为突出。高黏高弹特种改性沥青混合料的整体强度、抗水损性能、抗松散性能及高温抗车辙性能显著优于普通改性沥青和普通高黏沥青混合料，采用高黏高弹沥青作为胶结料可确保超薄罩面的使用耐久性。超薄罩面技术采用传统的沥青施工工艺，具有施工快速，效率高等特点，是一种用于公路沥青路面更新改造优选的技术方案。