路面超粘超薄磨耗层配合比设计及施工技术研究

白峰

摘 要：公路工程在通车运行后，受行车荷载等因素的影响，往往会产生不同程度的损坏，使路面使用功能被减弱，对行车舒适性和安全产生不利影响。为了改善路面使用性能，延长公路使用寿命，路面养护处理就需要及时跟上。结合实际公路工程，明确病害成因，提出超粘超薄磨耗层养护方案，详细阐述原材料的性能、配合比设计和施工技术要点，以期为超薄磨耗层施工技术应用提供参考与依据。

关键词：超粘超薄磨耗层；配合比设计；病害成因；技术要点

中图分类号：U414.75                               文献标识码：A                               文章編号：2096-6903（2023）06-0021-03

0 引言

沥青路面在通车后，往往会产生不同程度的病害，其中以裂缝问题居多。若不及时处理，势必会造成更为严重的病害，甚至会危害行车安全。

目前，在沥青路面养护当中，预防性养护应用效果良好。预防性养护是指在固定周期内，通过调查路面状况，了解路面病害，找出具体原因，针对性地进行路面养护[1]。相比纠正性养护，预防性养护效果更好，且更经济。超粘超薄磨耗层技术是预防性养护的一种类型，其在路面养护施工中，具有良好的应用效果。

1 工程概况

某公路工程建成通车多年，在交通荷载不断增加和车辆反复碾压下，再加上雨水、光照等自然因素的影响，导致半刚性基层产生病害，路面也产生大量裂缝。

通过路面状况调查，路面裂缝主要是规则裂缝，裂缝间距在15～25 m，局部路段产生网裂病害。在行车轮迹带附近，产生了许多疲劳裂缝、轻微网裂。调查历史养护情况后发现，对网裂修补后，再次出现了松散、开裂的情况，已经灌缝过的裂缝也呈失效状态。

2 主要病害成因及处理措施

2.1 主要病害成因分析

本路段主要病害为裂缝危害，局部存在网裂现象。研究发现，产生裂缝的主要原因是随着车流量增加，轮胎作用次数也急剧增长，特别是重载货车数量增多，对路面具有十分明显的“切削”“泵吸”作用，进而导致路面抗滑性能下降。具体有以下3种原因。

第一，网裂病害产生的根本原因是车辆荷载的反复作用下，路面产生了疲劳破坏。若网裂不及时处理，并进一步扩展，很可能会引发集料松散现象，甚至产生坑槽[2]。

第二，本路段当中，横向裂缝宽度均超过沥青混凝土面层宽度，反射裂缝较多。

第三，在行车道轮迹带上，单条纵向裂缝居多，存在多条平行裂缝。经过钻芯取样发现，纵向开裂的主要方向为“由上至下”，这表明纵向裂缝基本上属于疲劳裂缝。在行车荷载的长期作用下，裂缝先出现在面层，随后逐步发展到基层。随着重载车辆不断增多，导致基层定向开裂的进一步发展。

2.2 养护施工前病害处理措施

为确保施工质量，在施工前，需提前处理原路面的病害。具体有以下两部分内容。

2.2.1 裂缝病害处理

在裂缝处理时，可按照裂缝宽度大小选择不同的处理措施。裂缝宽度在5 mm以内的病害，可选用灌缝机刻槽，先将裂缝内的杂物清理干净，随后通过灌封胶处治。裂缝宽度在5 mm以外的病害，则通过焊缝处治即可。

2.2.2 网裂、沉陷、车辙病害处理

针对网裂病害，需根据具体情况采用不同的处理措施。

当网裂在4 m2以内，且存有沉陷病害的情况下，需先利用切割机等设备将病害处路面破碎、挖除，按照要求，先挖除沥青面层15 cm。如果存在基层破碎现象，则需清除破碎的部分，再进行乳化沥青碎石封层等施工。

当网裂在4㎡以外，且存在沉陷病害的情况下，先利用铣刨机将面层15 cm铣刨掉。如果存在基层破碎现象，应继续将基层铣刨掉，再进行乳化沥青碎石封层等施工。

如果路面存在深度在1.5 cm以上的车辙病害，要通过铣刨机先进行铣刨、找平处理，在路面加铺过程中，可通过超薄磨耗层沥青混合料进行填补处理[3]。

待病害处理之后，应及时进行精铣刨处理（精铣刨厚度为1 cm），保证施工质量。

3 超粘超薄磨耗层配合比设计

为提高路面的承载力，结合项目的实际情况，采用超粘超薄磨耗层（1.5 cm厚）养护工艺和微表处施工方案两种养护方案组合使用的养护措施，以期满足施工技术要求，延长工程使用寿命。

在本工程当中，沥青混合料的目标空隙率是15%，关键筛孔为2.36 m。在超粘超薄磨耗层配合比设计当中，配合比试验采用马歇尔试验，最终确定最佳油石比范围为6.9%～7.1%，沥青混合料的拌和温度为185℃。在175℃的试验温度条件下，采用质量合格的成型马歇尔试件，双面击实50次。在目标配合比验证试验中，选择试件空隙率为20%左右的矿料级配完成试验。

3.1 沥青

本工程养护施工采用超粘超薄磨耗层施工方案，使用的沥青材料属于专用的特种粘层改性沥青、特种改性沥青混合料胶结料。此类沥青材料可替代传统的粘层油，其主要原因是粘层油和旧路面混合料内的残留沥青之间的相容性相对较好。相比传统粘层油，此类沥青材料具有更强的渗透性，在旧沥青混合料内，此粘层油可渗透到其内部沥青油膜之中，能够进一步增强粘层油的粘结能力。

此类沥青材料的使用，可以进一步提升沥青混合料内集料之间的粘结性能[4]。按照工程实际情况，将粘层油洒布量控制在0.4 kg/m2。表1为改性沥青主要技术指标及试验结果，表2为粘层油试验结果。通过试验可知，该类材料均可满足施工要求，具有良好的应用效果。

3.2 粗集料

根据工程要求，集料最大粒径为7 mm。选择集料时，应保证材料具有较高的硬度和强度，并且洁净、干燥、无杂质。石料主要选择玄武岩、辉绿岩等，此类石料能够和沥青材料具有良好的粘附性。本工程，不宜采用石灰岩材料，原因在于此类材料强度低、耐磨性不足。表3为粗集料的技术要求和试验结果。

3.3 细集料

沥青混合料当中，细集料的选择也十分关键，应选择洁净、干燥、无风化及无杂质的机制砂，或者是精制石粉。此类材料能够很好地与沥青进行粘结，粘附性等级在4级之上。表4為细集料的技术要求和试验结果。

3.4 矿粉

沥青混合料当中，矿粉是主要填料，本工程以石灰岩磨细后获取的矿粉为材料，要求其各项指标均可满足施工规定要求。表5为矿粉主要技术要求和试验结果。根据上述分析，最终确定混合料的合成级配如表6所示。

4 超粘超薄磨耗层施工技术要点

根据工程实际和养护方案，在超粘超薄磨耗层施工中，为了保证施工效果，采用了微表处+超薄磨耗层的组合施工工艺，主要施工技术要点有以下两方面。

4.1 微表处施工技术要点

为了增强原路面和超粘超薄沥青混凝土之间的粘结效果，提升路面的防水性能，需摊铺微表处。结合本路段的交通流量情况和旧路面病害问题，需优化乳化沥青和集料级配。在微表处稀浆混合料当中，改性乳化沥青是关键组成部分，其对稀浆混合料及下承层的粘结能力、摊铺拌和能力起决定性的作用，还影响着路面结构层的耐久性。因此，需通过室内试验进行合理选择。

在施工中，要保证选择的级配合理，就必须选择合理的骨料，这样才能保证沥青混合料封层密实、稳定。骨料的最大粒径应尽可能与封层厚度保持一致，且粗糙、洁净、坚硬、耐磨，骨料选择尽量以棱角较多为主[5]。

4.2 超薄磨耗层施工技术要点

按照施工组织设计要求，将全路段病害处理之后，结合配合比设计，确定洒布量为0.4 kg/m2。通过粘层油喷洒设备洒布粘层，保证洒布均匀厚度一致，且时刻做好调整工作。

在沥青混合料施工中，需合理控制各阶段的施工温度，将拌和温度要控制在175～195℃，超过195℃不得用于施工，需废弃[6]。摊铺温度需超过160℃，保证一次摊铺成型。在洒布粘层油时，需覆盖好周边的构造物，避免污染。在洒布改性乳化沥青之后，即可进行摊铺，摊铺时控制好摊铺速度，保证匀速、缓慢进行。

混合料碾压时，同样要控制好碾压温度，确定碾压终了温度仍满足规定要求。碾压分初压、复压、终压3阶段，每一个碾压阶段都要控制好碾压速度、遍数，并选择合适的压路机和碾压方式，保证碾压施工质量[7]。

采用梯队联合摊铺方式，在施工中难免产生纵向接缝，对此一般可采用斜接缝接缝。摊铺时，要合理控制2台摊铺机之间的间距，一般为3～5 m。

5 结束语

超粘超薄磨耗层作为一种先进的预防性养护技术，采用了粘度较高的改性乳化沥青材料。此类材料防水抗渗性能良好，能确保沥青路面下承层无渗水现象，迅速排出层间水，保证与面层之间具有较强的粘结性，可达到功能层的效果。

参考文献

[1] 展宏图，方杨，王敬飞.热拌超薄及超细磨耗层在桥面预防性养护中的应用[J].广东公路交通，2019（4）：54-59.

[2] 郭晶，张军，靳明，等.精表处技术在公路沥青路面预防性养护中的应用研究[J].公路工程，2019（4）：39-40.

[3] 黄凯达.公路沥青路面预防性养护技术研究[J].交通节能与环保，2018（6）：87-89.

[5] 杨元松.微表处预防养护技术在公路沥青路面养护中的应用及效果评价[J].西部交通科技，2018（11）：13-17+111.

[6] 何澄平.沥青路面应用热拌超薄面层技术进行预防性养护的探讨[J].福建交通科技，2019（2）：21-23.

[7] 刘智勇.省道S211北太线沥青路面预防性养护技术应用与研究[D].西安：长安大学，2017.