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沥青路面超薄磨耗层材料特性与施工关键技术

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：阚红霞

[导读] 摘要：超薄磨耗层技术是目前应用极为广泛，且效果较好的预防性养护技术。

        广州珠江黄埔大桥建设有限公司广东广州 511434
        摘要：超薄磨耗层技术是目前应用极为广泛，且效果较好的预防性养护技术。超薄磨耗层技术最早出现在20世纪八十年代的法国，主要是对新铺设的路面表层和旧路面进行养护。自法国之后，英国、波兰、瑞士、美国等国家开始逐步应用该技术，也取得了很好的效果。超薄磨耗层技术具备较高的环保性、安全性、舒适性、经济性，所以被大量的应用于实践中，于2002年被引入我国，受到工程界的关注，并且应用到很多省市的道路养护工程中，取得了很好的效果。本文就对沥青路面超薄磨耗层材料特性与施工关键技术相关方面进行分析和探讨。
        关键词：沥青路面；超薄磨耗层；材料特性；施工关键技术
        1超薄磨耗层概述
        超薄沥青磨耗层技术主要是使间断级配热拌沥青混合料和乳化沥青相结合，对高等级沥青或水泥路面采取预防性养护处理，也可以应用到轻微病害的路面修复中，根据不同的层厚、颗粒组成和材料性能指标，超薄磨耗层分A型和B型两种结构，A型结构厚度为1.5~2cm，是一种超薄OGFC磨耗层结构；B型结构标准厚度0.8~1.2cm，是一种单粒径级配磨耗层结构，新铺设的结构可以和原路面紧密结合，抗滑性、降噪性、渗水性都很好。
        1.1超薄磨耗层主要特点
        （1）施工速度快、工期短，且不会对交通造成不良影响：①超薄沥青混凝土罩面不会对原设计方案产生影响；②原路面不进行铣刨就能施工；③摊铺速度快，一次成型；④摊铺结束20min就可以开放交通。（2）保护路基提升黏结效果：改性沥青封层是一道防水效果层，可以避免地表水进入到地基内，保护路基结构，具备较强的黏结性，避免路面出现松散问题。（3）全面提升路面安全性：①路面摩擦力较高，行驶更加安全；②排水性能较好，避免雨雾天出现交通事故。（4）具有较长的寿命：①路面达到抗老化、耐变形的性能；②具有超薄磨耗层的沥青路面寿命可达8～10年。
        1.3超薄磨耗层组成材料
        粗集料选用反击破法破碎整形机整形而成的碎石，采用玄武岩或辉绿岩。SMA沥青混合料上面层及超薄磨耗层粗集料必须符合耐磨耗对粗集料的要求，同时，超薄磨耗层对粗集料的抗压碎要求高，粗集料必须使用坚韧、粗糙、有棱角的优质石料。沥青材料采用超薄磨耗层专用高性能改性乳化SUPER PME和改性乳化沥青SUPER PME，满足我国《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）关于聚合物改性沥青技术要求的规定。此外，沥青材料性能必须满足SMA沥青混合料上面层及超薄磨耗层系统整体设计要求，以实现该系统的路用性能。
        1.3.1集料
        集料级配要求
        （1）A型超薄磨耗层各档集料级配必须满足表2.1要求。
        表2.1 集料级配技术要求

        （2）B型超薄磨耗层混合料采用2~6mm单一粒径集料，级配不作规定，但要求最大粒径不大于6mm，为满足实际生产的要求，可以容许少量0.075~2 .36mm细集料，但不能大于10%。矿粉（含2%水泥）的用量在4~6%之间。
        1.3.2粗集料
        （1）A型超薄磨耗层粗集料应选用洁净、干燥、表面粗糙的玄武岩、辉绿岩、安山岩、闪长岩、变质花岗岩等硬度和强度高的石料，不能采用石灰岩等强度低、耐磨性差的石料。粗集料质量指标应满足表2.2要求。
        （2）B型超薄磨耗层2~6m的集料也参照相应粗集料质量技术要求
        1.3.3细集料
        （1）A型超薄磨耗层混合料中直径小于4.75mm的细集料必须是机制砂或精制石粉(100%破碎加工而成)，应该洁净、干燥、无风化、无杂质，与沥青有良好的粘结能力。
        （2）B型超薄磨耗层混合料中细集料一般为粗集料附带的超小粒径部分，必要时可采用石灰岩机制砂。
        1.3.4填料
        沥青混合料的填料宜采用石灰岩等憎水性石料经磨细得到的矿粉，矿粉要求专用高性能改性乳化沥青
        1.3.5专用改性沥青
        （1）A型超薄磨耗层混合料是开级配混合料，孔隙率大于20%，因此必须采用超高性能的沥青结合料，才能保证其粘结强度和耐久性。
        （2）B型超薄磨耗层混合料也是开级配混合料，孔隙率大于20%，也必须采用高性能的沥青结合料，才能保证其粘结强度和耐久性。但由于其层厚较薄，可采用专用高粘改性沥青。
        2超薄磨耗层施工关键技术分析
        2.1下卧层准备
        超薄磨耗层施工要求既有沥青路面必须具备足够强度，超薄磨耗层并不作为路面的结构补强层。如果既有沥青路面的强度不足，则要在施工开始前实施强度恢复，采取合理有效的强度恢复措施，并对现有的病害进行处理，包括坑槽、裂缝与沉降等。
        2.2施工控制
        在超薄磨耗层实际施工过程中，环境气温应达到10℃以上，路面的实际温度应达到5℃以上，且环境湿度不超过90%。同时，为了使沥青保持良好的粘结性，还应避免在雨中进行施工。根据经试验确定的最终配合比采用质量合格的原材料进行混合料生产拌制。以混合料温度和粘度之间的关系曲线为依据，将混合料拌和过程中的温度控制在175℃～195℃范围内，完成混合料的拌和后，其出料温度应控制在170℃～210℃范围内，混合料摊铺过程中，温度应达到165℃以上。
        混合料摊铺由摊铺机进行，要求一次性摊铺成型，为缩短工期，可以使粘层施工与混合料摊铺同时进行。施工中所用摊铺机应具有良好调平能力，将摊铺的精度严格控制为厘米级。将混合料摊铺成型以后，立即用压路机对混合料实施压实与收光整平，在混合料碾压过程中应做到紧跟快压和趁热进行。
        在实际的施工作业过程中需要对施工工序进行合理安排，将人工干预减至最小，对于摊铺时产生的缺陷，可由人工使用热料来修补，同时予以充分压实，以此使摊铺层保持密实与均匀，使整体保持平整，并达到理想外观效果。如果由于条件限制只能选用普通摊铺机进行混合料摊铺，则需要在沥青破乳之后再摊铺。为了使沥青路面和超薄磨耗层之间良好粘结，粘层油需要使用粘弹性较高的乳化沥青，其实际洒布量应比普通粘层油略高，严格控制在0.8～1.0kg/m2范围内。将超薄磨耗层混合料摊铺并碾压完毕，且温度自然冷却至50℃以后即可正式开放交通。在混合料的养护过程中，新铺路面不能有车辆进入，以免使路面产生痕迹，对平整度造成影响。
        2.3质量验收
        2.3.1进行路面评价
        一般情况下，超薄磨耗层技术比较适用于磨损程度较轻的路段，若路面受损严重，应用该修复技术难以获得理想效果。因此，在应用超薄磨耗层技术对高速公路进行养护时，施工单位需提前对原有路进行评价，通过评价掌握原有路面的受损程度，判断超薄磨耗层技术是否适用于该路段的养护。而在进行路面受损程度评价时，施工单位又应正确认识到，外部气候、车流量以及地形地势等都会影响高速公路使用年限，也会影响超薄磨耗层技术的施工效果。因此在评价阶段，施工单位不仅需要对公路受损程度进行评价分析，还需要对待养护路段的通车情况、外部环境情况等进行调查分析，在此基础上对超薄磨耗层施工技术的适用性进行判断，以保证技术应用的科学性、合理性。具体而言，在进行高速公路路面超薄磨耗层施工时，施工单位需要先完成施工地形的勘测与分析等工作，了解施工区域地形地貌特征，画出线路中心线，确定出公路路面基本状况，之后再进行后续施工方案的设计与实施，避免在实际施工过程中出现相关质量问题或安全问题。此外，在对旧路进行评价时，建议施工单位可学习借鉴国外的先进评价技术，先将原有路面进行划分，分成多个路段，之后对每个路段进行钻芯取样，收集试块样品，通过分析样品来了解龙骨的破坏程度，然后对超薄磨耗层技术施工的可行性进行分析，以保证最终的养护效果。
        2.3.2合理选用施工材料与工艺
        在应用超薄磨耗层技术对高速公路进行养护时，材料的性能质量是影响公路养护效果的关键因素。因此，在正式施工前，施工单位必须对各方材料进行分析了解，选取性能质量最佳且价格合理的材料，确保材料性能质量达到工程施工要求。材料配制前，需选择各类物料进行混合试验，通过试验获得最佳的混合效果。此外，施工工艺的选择方面，施工单位应综合考虑施工进度、施工成本、施工质量等多个方面，选择科学可行的养护方式，以提升整体的施工效益。
        结语
        综上所述，在既有沥青路面上摊铺超薄磨耗层，并将其碾压密实，能实现对路面各项路用性能的有效改善，减慢路面老化速度，延长使用寿命，保证平整度与行车舒适性。在切实保证路面路用性能的基础上，减少各类原材料实际用量，降低相应的资源及能源投入，适应现阶段绿色交通和节能减排等理念。
        参考文献
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        [2]黄向前.超薄磨耗层的适用范围及施工注意事项[J].公路,2012(06):250-254.
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