為研究超薄磨耗層瀝青混合料的路用性能與應(yīng)用效果，文章設(shè)計(jì)Ⅰ型超薄磨耗層瀝青混合料，確定瀝青混合料最佳油石比，并通過(guò)車(chē)轍試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、肯塔堡飛散試驗(yàn)等探究了超薄磨耗層瀝青混合料的路用性能，分析了超薄磨耗層瀝青混合料與下臥層之間的層間粘結(jié)性，同時(shí)依托南寧繞城高速公路開(kāi)展了超薄磨耗層瀝青混合料的工程應(yīng)用研究。結(jié)果表明：Ⅰ型超薄磨耗層瀝青混合料路用性能均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)/規(guī)范要求；超薄磨耗層瀝青混合料與下臥層之間抗剪性能最優(yōu)時(shí)，推薦乳化瀝青用量為0.7 kg/m2；超薄磨耗層瀝青混合料能夠修復(fù)路面功能性病害，具有良好的應(yīng)用效果，在瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。

超薄磨耗層；瀝青混合料；路用性能；層間粘結(jié)；養(yǎng)護(hù)應(yīng)用

U416.02A110313

作者簡(jiǎn)介：

黃志勇（1983—），高級(jí)工程師，主要從事高速公路工程建設(shè)與養(yǎng)護(hù)管理工作。

0" 引言

我國(guó)交通運(yùn)輸領(lǐng)域道路建養(yǎng)方面已經(jīng)從以建設(shè)為主向建養(yǎng)并重方面轉(zhuǎn)移，未來(lái)將面臨龐大的養(yǎng)護(hù)任務(wù)［1］。然而，我國(guó)在道路養(yǎng)護(hù)方面資金上存在嚴(yán)重缺口。因此，如何在道路全壽命周期范圍內(nèi)有效地使用有限的養(yǎng)護(hù)資金是道路建養(yǎng)技術(shù)人員思考的重要問(wèn)題［2］。與傳統(tǒng)銑刨重鋪養(yǎng)護(hù)技術(shù)相比，超薄磨耗層技術(shù)施工的瀝青混合料厚度薄、施工速度快、所需原材料用量低，能夠有效地修復(fù)路面表層功能性病害，且具有良好的抗滑性能與經(jīng)濟(jì)效益［3-5］。超薄磨耗層是采用細(xì)粒式、斷級(jí)配的瀝青混合料，并結(jié)合乳化瀝青直接攤鋪在原路面表面的一種路面結(jié)構(gòu)［6-8］。由于超薄磨耗層的材料組成較為簡(jiǎn)單，能夠調(diào)整路面平整度以及抗滑性能，提高道路排水能力［9］。因此，研究超薄磨耗層瀝青混合料材料組成設(shè)計(jì)，論證其在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用效果具有十分重要的意義。本文以廣西南寧繞城高速公路“三優(yōu)一快”項(xiàng)目中超薄磨耗層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)用為例，從超薄磨耗層瀝青混合料材料組成設(shè)計(jì)、路用性能及層間粘結(jié)性能研究、施工工藝及應(yīng)用效果評(píng)價(jià)方面進(jìn)行分析，以期為相關(guān)工程中使用超薄磨耗層瀝青混合料進(jìn)行養(yǎng)護(hù)提供參考。

1" 試驗(yàn)材料與方法

1.1" 原材料

超薄磨耗層瀝青混合料原材料包括：高黏瀝青、集料、礦粉。高黏瀝青技術(shù)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。集料通常為玄武巖，規(guī)格為0～3 mm、3～6 mm，兩種集料與礦粉級(jí)配測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2，密度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。此外，超薄磨耗層施工過(guò)程中還需改性乳化瀝青用于提高磨耗層與原路面之間的粘結(jié)性，改性乳化瀝青性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

1.2" 級(jí)配設(shè)計(jì)

根據(jù)《瀝青路面超薄磨耗層施工技術(shù)規(guī)范》（DB33/T 2113-2018），采用Ⅰ型級(jí)配范圍，設(shè)計(jì)超薄磨耗層級(jí)配如圖1所示，設(shè)計(jì)級(jí)配基本位于設(shè)計(jì)級(jí)配范圍內(nèi)的中線(xiàn)位置。

1.3" 油石比的確定

根據(jù)圖1中設(shè)計(jì)的超薄磨耗層級(jí)配，分別采用5.2%、5.5%、5.8%、6.1%四種油石比，進(jìn)行超薄磨耗層瀝青混合料的制備，并成型馬歇爾試件。超薄磨耗層瀝青混合料制備過(guò)程中，高黏瀝青的加熱溫度為175 ℃，玄武巖集料加熱溫度為190 ℃，拌和溫度為170 ℃，成型溫度為165 ℃。試驗(yàn)采用小馬歇爾試件，雙面擊實(shí)次數(shù)為50次。此外，通過(guò)測(cè)試瀝青混合料最大理論密度、試件馬歇爾指標(biāo)以及力學(xué)指標(biāo)，計(jì)算試件的體積參數(shù)，并結(jié)合《瀝青路面超薄磨耗層施工技術(shù)規(guī)范》（DB33/T 2113-2018）中關(guān)于配合比設(shè)計(jì)的技術(shù)要求（見(jiàn)表5），確定超薄磨耗層瀝青混合料最佳油石比。

1.4" 試驗(yàn)方法

1.4.1" 路用性能試驗(yàn)

為評(píng)價(jià)超薄磨耗層瀝青混合料路用性能，采用設(shè)計(jì)級(jí)配下的瀝青混合料最佳油石比，結(jié)合車(chē)轍試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、肯塔堡飛散試驗(yàn)、單軸貫入試驗(yàn)、半圓彎曲抗裂試驗(yàn)、摩擦系數(shù)與構(gòu)造深度試驗(yàn)、滲水試驗(yàn)，評(píng)價(jià)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性能、抗剪性能、抗裂開(kāi)性能、抗滑性能以及透水性能，試驗(yàn)方法參考《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）。

1.4.2" 層間粘結(jié)性能試驗(yàn)

為探究超薄磨耗層與下臥層之間的層間粘結(jié)性能，設(shè)計(jì)SMA-13瀝青混凝土下臥層，乳化瀝青采用0.5 kg/m2、0.7 kg/m2和0.9 kg/m2三個(gè)用量，采用斜剪試驗(yàn)以及拉拔試驗(yàn)評(píng)價(jià)層間粘結(jié)性能。

斜剪試驗(yàn)方法參照《道橋用防水涂料》（JC/T 975-2005）中剪切強(qiáng)度測(cè)試方法，分別在25 ℃以及60 ℃試驗(yàn)條件下，將成型后的試件放入斜剪試驗(yàn)儀中，采用10 mm/min的速率進(jìn)行加載，直到試件剪切面破壞，采集并計(jì)算剪切強(qiáng)度用于分析層間粘結(jié)性能。

拉拔試驗(yàn)是將成型后的復(fù)合粘結(jié)材料試件用環(huán)氧樹(shù)脂將試件固定在夾具上，在25 ℃試驗(yàn)條件下通過(guò)上夾具施加拉應(yīng)力，直至試件上下層完全分離，采集并計(jì)算拉拔強(qiáng)度用于分析層間粘結(jié)性能。

2" 試驗(yàn)結(jié)果分析與討論

2.1" 最佳油石比確定

根據(jù)上述四種油石比，分別進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，測(cè)試不同油石比下超薄磨耗層瀝青混合料馬歇爾指標(biāo)與馬歇爾穩(wěn)定度指標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表6。根據(jù)表6中測(cè)試結(jié)果，并結(jié)合表5中馬歇爾配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求，考慮到超薄磨耗層需要具有較高的抵抗剝落的能力，采用滿(mǎn)足馬歇爾指標(biāo)設(shè)計(jì)要求的油石比上限作為最佳油石比，確定瀝青混合料的最佳油石比為5.5%。

根據(jù)初步確定的瀝青混合料最佳油石比，進(jìn)行謝倫堡瀝青析漏試驗(yàn)結(jié)合料損失試驗(yàn)，得到結(jié)合料損失率為0.05%，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。因此，按照?qǐng)D1中級(jí)配設(shè)計(jì)方案，確定超薄磨耗層瀝青混合料最佳油石比為5.5%。

2.2" 瀝青混合料路用性能

根據(jù)超薄磨耗層瀝青混合料最佳油石比，成型試件并測(cè)試路用性能，結(jié)果見(jiàn)表7。由表7可見(jiàn)，設(shè)計(jì)超薄磨耗層瀝青混合料路用性能均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)/規(guī)范要求，可用于生產(chǎn)實(shí)踐。

2.3" 層間粘結(jié)性能

通過(guò)斜剪試驗(yàn)，得到不同乳化瀝青用量、測(cè)試溫度情況下超薄磨耗層瀝青混合料與下臥層剪切強(qiáng)度結(jié)果見(jiàn)表8。由表8可知，隨著乳化瀝青用量增加，超薄磨耗層瀝青混合料與下臥層之間的剪切強(qiáng)度層先增加后降低的趨勢(shì)，說(shuō)明過(guò)多的乳化瀝青使用對(duì)層間粘結(jié)不利，將會(huì)導(dǎo)致游離的瀝青增加，瀝青混合料與下臥層之間更容易流動(dòng)。然而，乳化瀝青用量較少時(shí)，瀝青混合料與下臥層之間無(wú)法得到有效粘結(jié)，導(dǎo)致剪切強(qiáng)度較低。此外，試驗(yàn)溫度越高時(shí)，剪切強(qiáng)度越低，說(shuō)明較高的外部環(huán)境溫度對(duì)超薄磨耗層與下臥層之間的層間粘結(jié)不利。根據(jù)剪切強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果，建議超薄磨耗層施工過(guò)程中乳化瀝青用量為0.7 kg/m2。

通過(guò)層間拉拔試驗(yàn)，得到不同乳化瀝青用量下超薄磨耗層瀝青混合料與下臥層之間拉拔強(qiáng)度結(jié)果見(jiàn)表9。由表9可知，隨著乳化瀝青用量增加，拉拔強(qiáng)度呈增加的趨勢(shì)，但拉拔強(qiáng)度的增長(zhǎng)率逐漸降低。

綜合考慮剪切試驗(yàn)以及拉拔試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，建議超薄磨耗層瀝青混合料施工過(guò)程中乳化瀝青用量為0.7 kg/m2。

3" 工程應(yīng)用

為研究超薄磨耗層瀝青混合料的使用效果，2022年11月于G7201南寧繞城高速公路上行K31+000～K32+000段進(jìn)行了設(shè)計(jì)材料組成的超薄磨耗層瀝青混合料的工程應(yīng)用。施工過(guò)程中采用同步攤鋪工藝，施工段超薄磨耗層典型厚度為15～16 mm，為排水型路面結(jié)構(gòu)，施工速度為12～18 m/min。

3.1" 施工流程

超薄磨耗層瀝青混合料施工流程包括施工準(zhǔn)備、瀝青混合料拌和、運(yùn)輸、攤鋪與碾壓、完成施工開(kāi)放交通。

3.1.1" 施工準(zhǔn)備

施工準(zhǔn)備階段需要準(zhǔn)備瀝青混合料所包含的各種材料，并對(duì)原路面病害進(jìn)行預(yù)處理。

3.1.2" 超薄磨耗層瀝青混合料拌和

超薄磨耗層瀝青混合料拌和基本在拌和站中制備，拌和站中各檔材料應(yīng)有相應(yīng)的儲(chǔ)存場(chǎng)地及防水通風(fēng)措施。拌和瀝青混合料前需要進(jìn)行計(jì)量校定工作。拌和過(guò)程中需要嚴(yán)格控制材料的添加順序，加熱與拌和溫度以及拌和時(shí)間等參數(shù)，確保拌和后的瀝青混合料出料溫度、級(jí)配滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求且瀝青混合料較為均勻，沒(méi)有花白料的情況。一旦拌和過(guò)程中出現(xiàn)任何問(wèn)題，需及時(shí)調(diào)整，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后再進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，之后運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。

3.1.3" 運(yùn)輸階段

根據(jù)攤鋪的工程量計(jì)算所需混合料生產(chǎn)數(shù)量，結(jié)合超薄磨耗層較高的攤鋪速度，為防止出現(xiàn)攤鋪料不足情況，建議采用4臺(tái)以上運(yùn)輸車(chē)。瀝青混合料運(yùn)輸過(guò)程中需要在車(chē)廂中涂刷隔離劑，并采用車(chē)頭→車(chē)尾→車(chē)中的裝料方式避免離析?；旌狭线\(yùn)輸過(guò)程中需要有良好的保溫措施，如加蓋篷布等，并安排專(zhuān)人檢測(cè)混合料的溫度，對(duì)溫度不滿(mǎn)足要求的情況通過(guò)提高出料溫度以及進(jìn)一步加強(qiáng)保溫措施的方式改善。對(duì)于混合料溫度未達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)的，嚴(yán)禁施工。

3.1.4" 攤鋪與碾壓階段

攤鋪前應(yīng)檢查熨平板溫度是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，并調(diào)整兩側(cè)螺旋布料器轉(zhuǎn)速相同，控制螺旋布料器中混合料的高度約為布料器的2/3，并根據(jù)實(shí)際需求控制夯錘及振動(dòng)頻率。

攤鋪過(guò)程中，建議一次性攤鋪成型，若兩臺(tái)攤鋪機(jī)同時(shí)施工時(shí)需控制搭接寬度及搭接距離，保證路面平整度。

碾壓過(guò)程中采用雙鋼輪壓力機(jī)，首先靜壓1～2遍，之后振動(dòng)壓實(shí)4～6遍，最后靜壓收面1遍。碾壓過(guò)程中嚴(yán)禁壓路機(jī)在成型的道路上掉頭與停車(chē)，在碾壓結(jié)束前嚴(yán)禁車(chē)輛通過(guò)。

3.1.5" 完成施工開(kāi)放交通

待碾壓后路面溫度＜50 ℃即可開(kāi)放交通，在開(kāi)放交通前應(yīng)布設(shè)標(biāo)志標(biāo)線(xiàn)，保障行車(chē)的安全性。

3.2" 施工效果評(píng)價(jià)

為評(píng)價(jià)超薄磨耗層瀝青混合料的施工效果，分別為處治后行車(chē)道平整度、車(chē)轍、橫向力系數(shù)SFC、破損等指標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)，并統(tǒng)計(jì)了2023年第一季度與第二季度試驗(yàn)段路面技術(shù)狀況指數(shù)（PQI）、路面損壞狀況指數(shù)（PCI）、路面行駛質(zhì)量指數(shù)（RQI）、路面車(chē)轍深度指數(shù)（RDI）、路面抗滑性能指數(shù)（SRI），結(jié)果見(jiàn)表10。由表10可知，超薄磨耗層在經(jīng)歷兩個(gè)季度使用后PQI、PCI、RQI、RDI、SRI降低幅度分別為0.44%、0.00%、0.01%、0.30%、3.77%，可見(jiàn)超薄磨耗層除抗滑性能衰減較為顯著外（仍在要求范圍內(nèi)，且在較高的水平），其他指標(biāo)衰減較小，說(shuō)明超薄磨耗層養(yǎng)護(hù)技術(shù)施工效果較好。

為進(jìn)一步評(píng)價(jià)超薄磨耗層瀝青混合料抗滑性能，經(jīng)測(cè)試獲取激光構(gòu)造深度結(jié)果，見(jiàn)后頁(yè)表11。由表11可知，超薄磨耗層瀝青混合料使用過(guò)程中會(huì)面臨抗滑性能衰減問(wèn)題，衰減在0.1～0.2 mm。雖然使用過(guò)程中超薄磨耗層瀝青混合料面臨抗滑性能衰減問(wèn)題，但是在經(jīng)歷兩個(gè)季度使用后，其構(gòu)造深度結(jié)果依然滿(mǎn)足＞0.6 mm的要求。因此，這種抗滑性能衰減認(rèn)為是可接受的。

總體來(lái)說(shuō)，研究設(shè)計(jì)的超薄磨耗層瀝青混合料構(gòu)造深度大、抗滑能力好，可有效減少雨天水漂、水霧現(xiàn)象。同時(shí)，根據(jù)施工后的路況檢測(cè)指標(biāo)，超薄磨耗層罩面解決了提高抗滑系數(shù)的同時(shí)還提高路面平整度，具有廣闊的應(yīng)用前景。

4" 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)以及工程驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)超薄磨耗層瀝青混合料設(shè)計(jì)成排水型結(jié)構(gòu)時(shí)，其路用性能均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，具有較高的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性以及抗滑性能等。通過(guò)測(cè)試確定改性乳化瀝青用量為0.7 kg/m2時(shí)，瀝青混合料與下臥層具有最優(yōu)的層間粘結(jié)性能。通過(guò)工程驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)超薄罩面瀝青混合料在兩個(gè)季度使用后依然具有較優(yōu)的路面技術(shù)狀況指數(shù)。因此，超薄罩面瀝青混合料在進(jìn)行瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方面具有良好的研究與應(yīng)用價(jià)值。

［1］李士月.公路路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)與管理［J］.運(yùn)輸經(jīng)理世界，2022（18）：132-134.

［2］姚玉權(quán).基于全壽命周期瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)行為決策研究［D］.南昌：華東交通大學(xué)，2019.

［3］吳" 潔.普通公路養(yǎng)護(hù)中的超薄磨耗層施工技術(shù)［J］.交通科技與管理，2023，4（22）：49-52.

［4］林子灃，丘俊南，劉庚華，等.超薄磨耗層技術(shù)在路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2023（21）：114-116.

［5］張彩利，李天豪，丁維哲，等.超薄磨耗層高黏高彈瀝青混合料性能研究［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2023，23（28）：12 241-12 249.

［6］任" 澤.超薄磨耗層在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用分析［J］.交通世界，2023（24）：96-98.

［7］唐宏宇.超薄磨耗層在市政道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用［J］.黑龍江交通科技，2023，46（8）：50-52.

［8］唐忠國(guó)，霍" 典.AC-8密實(shí)型超薄磨耗層在瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用［J］.西部交通科技，2023（7）：66-68，76.

［9］閆寶榮.超薄磨耗層技術(shù)在公路養(yǎng)護(hù)施工中的應(yīng)用探究［J］.科技與創(chuàng)新，2023（12）：176-178.

［10］林子灃，丘俊南，劉庚華，等.超薄磨耗層技術(shù)在路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2023（21）：114-116.

20240416