UTFC-II型超薄磨耗层沥青混合料设计及工程应用

摘" 要：通过材料选择、级配和最佳油石比设计，制备UTFC-II型超薄磨耗层沥青混合料，并将其应用于降水量大、重载车辆比例高的甬台温高速公路宁波段一期预防性养护专项工程中。结果表明，UTFC-II型超薄磨耗沥青路面性能指标均高于规定值或在允许偏差范围内，路面实测孔隙率为15.4%，平整度为1.42 m/km，渗水系数为1 333 mL/min，摩擦系数为62 BPN，构造深度为1.10 mm。

关键词：超薄磨耗层；预防性养护；设计；应用；高速公路

中图分类号：U418.6" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2095-2945（2024）32-0119-04

Abstract： Through material selection， grading and optimal oil-stone ratio design， UTFC-II ultra-thin wearing layer asphalt mixture was prepared and applied to the first phase of the Ningbo section of the Yongtaiwen Expressway with large precipitation and a high proportion of heavy-duty vehicles. In the special preventive maintenance project. The results show that the performance indicators of UTFC-II ultra-thin wearing asphalt pavement are higher than the specified values or within the allowable deviation range. The measured porosity of the pavement is 15.4%， the flatness is 1.42 m/km， the water permeability coefficient is 1 333 mL/min， the friction coefficient is 62 BPN， and the construction depth is 1.10 mm.

Keywords： ultra-thin wearing layer; preventive maintenance; design; application; highway

近年来，我国高速公路的工作重心已由建设为主转变为养护为主。随着养护需求的不断增加，预防性养护逐渐成为主要的路面养护形式，合理的预养护措施对延缓路面性能的衰减、延长路面使用寿命具有重要作用[1]。超薄磨耗层罩面技术是一种成熟且应用广泛的预防性养护技术[2]，主要用于恢复、矫正轻微路表病害和表面功能性退化，适用于交通量大、对路况要求高的高等级路面预防性养护或轻微病害的修补[3]。采用超薄磨耗层罩面技术不仅能够改善沥青路面的性能，有效提高沥青路面的养护效果，而且还可以减少道路养护施工时间，降低养护成本[4]，施工后的超薄罩面层具有透水、抗滑、降噪和路面性能优良等特性[5]。

本文依托甬台温高速公路宁波段一期预防性养护专项工程项目，设计UTFC-II型超薄磨耗层沥青混合料，介绍了材料选择、级配设计、最佳油石比和施工工艺，并评价了超薄罩面施工后的路面厚度、宽度、平整度、孔隙率和抗滑等性能，为UTFC-II型超薄磨耗层的应用推广积累工程数据。

1" 项目概况

甬台温高速公路一期宁波段总长约51 km，起于宁波市北仑区大碶镇，止于宁波奉化西坞，是北仑港连接宁波市和通往杭州、台州、温州等地的主要通道之一，在公路网中的位置十分重要。线路按照平原微丘高速公路标准，设计等级为双向四车道，现在沥青面层的结构形式为：4 cm SMA-13+5 cm AC-13+5 cm AC-16K+7 cm AC-30。试验路段地处宁绍平原，全长8 km（S1双向，K8+000～K0+000），极端气温最高41.2 ℃，最低-10 ℃，年平均降水量1 480 mm；断面交通量为40 000～45 000辆/年，其中货车比例45%～50%。可见，该试验路段全年降水量大、车流量大、重载车辆多，是验证超薄磨耗层施工效果的典型路段。

2" UTFC-II型超薄磨耗沥青混合料级配设计

2.1" 集料

UTFC-II型超薄磨耗沥青混合料所用矿料包括粒径7～12 mm的玄武岩粗集料（产地：浙江丽水）、0～4.75 mm的石灰岩细集料（产地：浙江衢州）和0～0.6 mm的矿粉（厂家：浙江衢州超群钙业有限公司），所用矿料技术指标见表1，筛分结果见表2。

2.2" 沥青

UTFC-II型超薄磨耗沥青混合料所用沥青为浙江交通资源投资有限公司沥青科技分公司生产的超薄专用改性沥青，技术指标见表3。

2.3" 级配设计

UTFC-II型超薄磨耗层沥青混合料级配设计范围见表4。根据集料的筛分结果，结合混合料级配要求和以往级配设计经验，确定粗、中、细3个级配，级配组成见表5。

选择沥青用量4.8%，采用马歇尔击实成型方法成型试件，双面50次击实，分别制作3组级配的马歇尔试件，测定矿料间隙率（VMA）等性能，结果见表6。

依据表6的评价结果及技术规范，可以看出粗级配、中级配、细级配沥青混合料的VMA均满足UTFC-II设计要求，根据UTFC-II设计经验选择级配2为设计级配。

2.4" 确定最佳油石比

设计级配确定后，根据设计经验，取Pbi为4.80%，选择5种沥青用量Pbi进行试验以确定选择级配的沥青用量，结果见表7。

根据以往工程经验并综合超薄磨耗层体积指标及沥青膜厚度控制要求，确定沥青用量4.8%是比较合理的。

3" UTFC-II型超薄磨耗沥青混合料施工工艺

3.1" 施工放样

为便于掌握铺筑宽度、摊铺机行走方向及乳化沥青喷洒宽度，划出摊铺的平面轮廓线和导向线（采用间隔10 cm的双线，内侧为摊铺边线，外侧为乳化沥青喷洒边线），以保证中间接缝顺直的同时避免乳化沥青复喷污染新路面。

3.2" 铣刨接坡

为保证超薄磨耗层与原路面保持平顺，采用精铣刨方式对路面起点、终点及桥头接缝进行处理，铣刨长度以8～10 m为宜，具体为0～2 cm渐变铣刨。对于铣刨后的路面及下承层采用凯斯清扫车、人工及空压机相组合的方式对路面进行清扫，确保路面上没有松散的颗粒和尘土。

3.3" 混合料拌和

采用间歇式拌和楼拌和，按照确定的比例和上料速度上料，沥青混合料的拌和时间为45～60 s，以混合料拌和均匀、所有集料全部裹覆沥青结合料为标准。控制沥青温度为165～175 ℃，集料的加热温度为180～190 ℃，沥青混合料的出场温度为170～180 ℃。

3.4" 混合料运输

沥青混合料运料车（图1（a））的车箱底板面及侧板须清洁，在装载混合料的过程中，运料车应多次移动位置，保证平衡装料，以减少沥青混合料离析。在运输过程中，运料车上均需覆盖棉被和油布，防止灰尘污染混合料，并确保运到施工现场的混合料温度不得低于160 ℃（图1（b））。

3.5" 混合料摊铺

喷洒黏层油后即可进行摊铺，摊铺机应匀速行驶，根据沥青混合料的供应情况和摊铺尺寸[6]，选择摊铺速度为2～4 m/min；摊铺时控制混合料的摊铺温度为160～170 ℃；沥青混合料摊铺过程应连续进行，尽量避免中途中断，通常采用多台摊铺机梯队联合作业的方式进行[7]，对纵向接缝处需要进行热接缝处理，以保证衔接处牢固平整。

3.6" 混合料碾压

采用10～13 t双钢轮压路机进行碾压，碾压操作必须在混合料温度大于120 ℃时进行，碾压过程中不需振动，静态碾压2遍。为避免碾压过程中物料黏附钢轮，应适当洒水保持钢轮湿润。碾压速度应保持匀速，具体根据摊铺速度而定，在摊铺机连续摊铺的过程中，压路机不得随意在磨耗层上停顿。碾压完成后，压轮机应停放在磨耗层外面[8]。

3.7" 养生及开放交通

施工后需对路面进行养生，路面一般以自然冷却为宜，如有必要也可进行洒水降温，待路面降温到50 ℃以下即可开放交通。在环境温度25 ℃条件下，碾压完成后一般20～40 min即可开放交通。

4" 检测验收

4.1" 外观评价

图2为采用UTFC-II型超薄磨耗沥青混合料施工后的路面。可以看出，UTFC-II型超薄磨耗层路面表面平整密实、横向顺适；接缝处紧密、平顺；封边整齐、规范；路面表面无明显碾压痕迹，也无泛油（光面）、粗细料离析等现象。

4.2" 性能检测

UTFC-II型超薄磨耗沥青混合料施工完成，待路面实际运行一周后进行性能检测，检测结果见表8。可以看出，UTFC-II型超薄磨耗沥青路面性能指标均高于规定值或在允许偏差范围内。图3（a）和（b）分别为构造深度和渗水系数检测现场。

5" 结束语

超薄磨耗层罩面技术在我国道路工程领域已经取得广泛应用[9]，其能够提高高等级公路路面的渗水性能，改善路面平整度，提高路面抗滑性能，进而能够延长了路面的使用寿命，提高了行车的舒适性和安全性。本文中，UTFC-II型超薄磨耗层在甬台温高速宁波段一期预防性养护项目中的成功应用，为超薄磨耗层罩面技术在降雨量大、重载车辆比例高的高等级公路中的应用提供借鉴。

参考文献：

[1] 李亚龙，成志强.超薄磨耗层SAC-5沥青混合料设计及性能[J].科学技术与工程，2022，22（8）：3309-3314.

[2] 裴成材.高速公路养护中温拌超薄磨耗层施工技术[J].交通世界（中旬刊），2022（2）：103-104.

[3] 梁延业.黄石高速公路某路段沥青路面超薄磨耗层罩面处治及施工[J].北方交通，2017（6）：124-126.

[4] 李会敏.超薄磨耗层技术在沥青路面病害处治中的应用[J].交通世界（中旬刊），2022（4）：15-17.

[5] 唐俊.超薄磨耗层技术在道路养护中的应用研究[J].工程技术研究，2022，7（2）：59-61.

[6] 李晓明.超薄磨耗层施工技术在高速公路养护中的应用[J].交通世界（中旬刊），2021（8）：64-65.

[7] 王越.超薄磨耗层技术在公路工程中的应用[J].交通世界，2022（3）：60-61.

[8] 吴建强.超薄磨耗层在高速公路养护中的应用[J].交通世界，2022（1）：179-180.

[9] 虞将苗，杨倪坤，于华洋.道路高性能沥青超薄磨耗层技术研究与应用现状[J].中南大学学报（自然科学版），2021，52（7）：2287-2298.