高速公路养护中超薄沥青磨耗层技术的应用研究

李雪娟

摘要 超薄磨耗层通常采用高黏弹改性沥青作为黏结材料，在高速公路养护中的应用日益广泛。文章结合具体工程实例，以超薄沥青磨耗层为研究对象，从原材料选择、配合比设计、混合料路用性能等方面进行了分析。研究结果表明：2.36 mm筛孔通过率是影响沥青混合料空隙率的主要原因，空隙率随2.36 mm筛孔通过率降低而增大；最佳油石比与细集料的通过率有关，集料越细，影响越大；做超薄磨耗层级配设计时，在规范允许的范围内，2.36 mm筛孔通过率变化能显著影响构造深度；间断级配骨架型沥青混合料，其摩擦系数与粗集料的含量有很好的相关性。

关键词 公路养护；超薄磨耗层；配合比；路用性能

中图分类号 U418.6文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）06-0119-03

0 引言

随着公路交通量的持续增长和交通荷载的加重，高速公路路面经常面临多种病害，如龟裂和裂缝等，不仅影响道路的平稳性和使用寿命，还可能带来严重的安全隐患。在此背景下，超薄沥青磨耗层技术作为新兴的养护方法，凭借其优异的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性，成为改善和维护高速公路路面性能的有效手段[1]。因此，深入研究超薄沥青磨耗层技术在高速公路养护中的应用，不仅对提高公路养护技术水平具有重要意义，也对确保道路安全和提高交通效率具有深远影响。

1 工程概况

某高速公路始建于2014年，路线全长28.46 km，随着公路承载的交通流量持续增长，经过近10年的运营，沥青路面性能逐渐降低。经系统路面检测，发现当前路面的破损指数处于中等水平，强度系数偏低，表明路面存在轻微病害问题。根据《公路沥青路面养护技术规范》（JTG 5142—2019）的要求，针对此类状况，应实施预防性养护措施。为有效提高公路的性能并预防病害问题的进一步发展，该高速公路采用超薄磨耗层技术进行预防性养护。

2 超薄沥青磨耗层材料

超薄沥青磨耗层为双层结构：上层为高黏弹改性沥青混合料层，下层为聚合物改性乳化沥青黏结层。每层均有其特定的材料技术要求和配合比设计，以确保最终施工质量和性能。

2.1 高黏弹改性沥青

高黏弹改性沥青具有极高的黏附能力，使得骨料之间的黏结强度显著提高，从而确保整体结构的稳定性和耐久性，与传统沥青混合料相比，这种改性沥青对性能的要求更为苛刻[2]。60 ℃时的动力黏度值应超过50 000 Pa·s，其技术指标测试结果如表1所示。

2.2 黏层沥青

由于超薄罩面上部瀝青混合料结构层的厚度较薄，对黏层沥青的性能要求更为严格，因此，选择合适的黏层沥青材料至关重要。聚合物改性乳化沥青具有破乳速度快、固化后的高黏结强度和强大的抗剪能力等优点，保证了罩面层在施工和使用过程中的稳定性和耐久性[3]。在传统的道路施工中，施工车辆常常对黏结层造成损害，从而影响道路的整体质量和寿命，聚合物改性乳化沥青具有不黏附车轮的特性，能有效避免这一问题，其主要指标测试结果如表2所示。

2.3 改性剂

该文改性剂采用高黏高弹改性剂和SBS改性剂，高黏高弹改性剂型号为YH-791，SBS改性剂通过增强沥青的弹性和韧性，能够显著提高沥青的性能，特别是在增强其黏结强度和弹性方面，尤其适用于承受频繁和重载交通的公路。

3 超薄磨耗层级配设计

级配类型对超薄罩面沥青混合料的性能影响十分显著[4]，该文采用超薄罩面级配CB段级配骨架密实型。该次试验级配类型及组成如表3所示。

根据工程经验，选定油石比5.3%，成型马歇尔试件，得到各级配的马歇尔试件基本体积指标如图1（a）、（b）、（c）所示。

级配A、级配B的4.75 mm筛孔通过率分别为32.5%、37%，级配中粗集料比例逐渐增加，其相应的混合料密度逐渐增大，空隙率、矿料间隙率随之减小，沥青饱和度则逐渐增大。体积指标的变化表征了混合料组成结构的变化过程。级配C、级配D的0.075 mm筛孔通过率分别为5.8%、7.5%，该筛孔的通过率表示混合料中矿粉的用量，矿粉与沥青形成的胶浆可以填补混合料内部的空隙，影响集料之间的黏结性能，矿粉用量的不同在混合料体积指标上会呈现明显差异。随着矿粉用量的增加，其相应的混合料空隙率、矿料间隙率减小，沥青饱和度则增大。

4 超薄沥青磨耗层路用性能

稳定度可反映出沥青混合料抗剪切性能的优劣，低黏高弹沥青混合料以5.3%油石比变化关键筛孔，各级配的稳定度与流值均能满足规范要求[5]。由图2可知，级配A和级配B在矿粉用量相对固定的情况下，4.75 mm筛孔通过率增加会导致混合料挠度变形的增大，同时也使最大破坏应变增大。这表明筛孔通过率的提高可能会增加混合料的柔性，但同时也可能降低其抗裂性能，导致其在承受重载时更易发生破坏。对比级配C和级配D的结果可知，当矿粉用量为8.0%时，混合料表现出显著的低温抗裂性能，适量的矿粉可以有效增强混合料在低温条件下的稳定性，减少因温度变化导致的裂缝发生。该研究采用BC级配为间断级配，其特点是利用高黏高弹改性沥青和矿粉组成的胶浆填充间断级配的空隙，胶浆的填充量需精确控制，合适的填充量能够确保良好的黏结和骨架稳定性，从而优化混合料的力学性能和耐久性。

级配C以油石比5.0%、5.2%、5.4%、5.6%、5.8%成型马歇尔试件，级配D以油石比5.2%、5.4%、5.6%成型马歇尔试件，其相应的沥青混合料体积指数试验结果如图3所示，车辙试验结果如图4所示。

由图4可知，在高温条件下，对于级配C和级配D沥青混合料而言，随着油石比的增加，其动稳定度呈现出相似的变化趋势，这主要是由于油料过量导致混合料结构的稳定性降低。在级配C、D的混合料中，随着油石比的递增，车辙总变形量呈现出先减少后增加的趋势，这表明在一定范围内增加油石比能够有效减少混合料的车辙变形。

5 结语

综上所述，超薄沥青磨耗层技术在高速公路养护中的应用具有显著效果。适当的材料选择和配合比设计能够确保混合料达到最佳性能，从而延长公路使用寿命，提升道路安全性和舒适性。研究结果表明：沥青混合料的性能受多种因素影响，其中筛孔通过率、油石比以及改性剂的选择和应用影响较大，适当调整油石比和筛孔通过率可以显著改善混合料的高温稳定性和低温抗裂性能，尤其是在油石比达到最佳值时，混合料的高温稳定性和抗车辙性能表现最佳，高黏弹改性沥青和聚合物改性乳化沥青在提升混合料黏结强度和耐久性能等方面较为显著。

参考文献

[1]陆建华. ECA-10超薄罩面与Novachip超薄磨耗层的路用性能对比研究[J]. 交通世界， 2020（3）： 80-81.

[2]张琪元彤， 豆莹莹， 许新权， 等. HET-Y（B）高性能超薄罩面在广韶高速公路养护中的应用[J]. 广东公路交通， 2022（6）： 21-26.

[3]贾荷柱. Novachip型罩面沥青混合料的试验研究及应用[J]. 山东交通科技， 2022（2）： 41-44.

[4]许秋香， 潘昊宇. BC-13超薄罩面混合料在南北高速公路的应用分析[J]. 西部交通科技， 2022（7）： 84-86.

[5]孔令绅， 李雪萍， 冯志强. 超黏精薄层罩面沥青混合料性能研究[J]. 长沙理工大学学报（自然科学版）， 2021（4）： 9-15.