高黏弹超薄磨耗层技术在福建省高速公路养护中的应用

陈长敏

(福建省高速公路集团有限公司莆田管理分公司，莆田 351100)

1 工程概况

莆永高速公路莆田段是沈海高速公路福建段和沈海高速公路复线在莆田境内的重要联络干线， 是福州、莆田、宁德通往龙岩、广东北部山区的最便捷通道。 该路段自2012 年通车至今7 年，繁重的交通量加速了沥青面层的破坏，部分路段路面出现了横向裂缝、麻面等病害，且随时间推移病害有进一步扩大迹象。经检测，该路段并无结构性破坏，破损主要发生在沥青路面上面层，在考虑附属设施标高、路面抗滑性能、封水性能、耐久性、施工速度等多方面因素后， 决定采用加铺超薄磨耗层对病害路段进行维护，以期能够延缓路面破损的发展，从而达到延长公路使用寿命，提高公路质量和服务水平的目的。

2 磨耗层加铺方案比选

超薄磨耗层技术有传统的沥青磨耗层如AC-13、SMA-13 等，有自成体系的NovaChip 磨耗层，也有新工艺高韧超薄沥青磨耗层，本项目将几种磨耗层的施工厚度、原材料、性能效果等重要指标进行对比分析，结果如表1所示。

表1 磨耗层加铺性能比较

经考虑附属设施标高、路面抗滑性能、封水性能、耐久性、施工速度等多方面因素后，最终决定采用高韧超薄磨耗层对莆永高速莆田段BK73+280～BK71+500 路段进行加铺。

3 原材料性能检验

沥青粘结料采用广东高通达道路材料科技有限公司生产的高粘弹改性沥青，对该沥青的物理性能进行检测，检测结果见表2。

表2 高粘弹改性沥青检测结果

用于GT TECH 高韧超薄沥青磨耗层的粗集料要求具有良好的耐磨耗性和粘附性。 本项目所用粗集料由福建漳平集料场生产，检测结果见表3。

表3 粗集料性能检测结果

细集料为机制砂，100%破碎加工而成，洁净无杂质，检测结果见表4。

表4 细集料性能检测结果

粘层油为PCR 高黏改性乳化沥青， 其检测结果见表5。

表5 粘层油检测结果

4 生产配合比验证

4.1 混合料级配

各档集料筛分结果见表6。

表6 矿料筛分结果

根据筛分结果，以合成的级配作为初试级配，以表7所列各档集料的比例进行掺配， 掺配后混合料的合成级配如图1 所示。

表7 各种矿料组成比例

图1 混合料级配曲线图

4.2 油石比的确定

采用马歇尔击实仪成型试件，击实温度190℃，击实次数为75 次。 GT TECH 高粘弹混合料采用改进型主骨料空隙填充法(CAVF 法)作为级配设计方法，油石比范围以7.2%～8.0%为宜，因此，根据设计级配下各档料的组合状况， 分别采用7.2%、7.5%、7.8% 3 种油石比成型试件，各油石比下混合料的体积特性见表8。

综合超薄磨耗层体积特性的要求， 初步认为油石比为7.5%(沥青含量6.98%)比较合理。

4.3 混合料性能验证

以油石比为7.5%拌和混合料进行车辙试验、水稳定性试验、冻融劈裂劈裂试验、低温弯曲试验、析漏试验、飞散试验、粘结强度试验和渗水试验，结果见表9。

表8 混合料体积特性

表9 混合料在最佳沥青用量下的性能验证

从混合料性能验证试验结果可知， 该混合料性能能满足高粘弹混合料性能要求，也能满足JTG F40-2004 对改性沥青混合料的性能要求。

5 施工技术要点

5.1 原路面病害处治

(1)裂缝类病害处理

对轻度裂缝，缝宽较小，可直接采用热沥青灌缝。 对重度裂缝处治，采用铣刨回铺的处治方案。若下承层裂缝为轻度时，应采用“刻槽灌缝+抗裂贴”方案进行处治，回铺热拌沥青混合料AC-16C。 若下承层裂缝为重度时，裂缝则应继续加深处治至下面层， 回铺热拌沥青混合料AC-16C。

(2)龟裂、沉陷、坑槽等病害处理

采用铣刨回铺的处治方案， 即沿病害深度方向将病害结构层完全铣刨， 回铺热拌沥青混合料AC-16C 后压实。 局部病害处治采用“圆洞方补、斜洞正补”的原则，铣刨深度、面积根据现场病害情况确定，原则上深度不得小于原病害的最大深度，面积不得小于病害面积。

5.2 施工工艺

施工流程为： 铣刨过渡段→清扫干净→喷洒乳化沥青→混合料温度检测→摊铺→碾压→处理好桥头(或原路面)接缝→自然降温至50℃以下→检测→开放交通。

(1)铣刨接头过渡段

罩面路段的两端头衔接处都应与原路面保持顺接，两端头的衔接处铣刨时过度段长度为12 m、铣刨深度0～12 mm 进行铣刨， 利于重新铺设的沥青混凝土路面与老路面能平顺衔接过渡，以免行车跳车。

(2)摊铺过程中质量控制

①为了适应12 mm 厚高黏弹超薄磨耗层施工质量要求， 采用摊铺机具备加热熨平板、 自动找平及夯实装置。 启动速度尽可能放慢，接头时要进行人工找补，以保证接头混合料温度和新老路面相接平顺。 在整个摊铺过程中要匀速、缓慢、平稳、连续摊铺，控制好平整度。

②摊铺温度专人负责，宜控制在160℃～170℃，不得低于160℃。

(3)碾压

碾压分为初压、复压和终压3 种方式；为明确初压、复压和终压区位置， 碾压时采用三旗碾压法对碾压方式进行确定， 压路机操作手根据前方三旗的位置来确定碾压的方式，避免出现漏压和过压现象。

(4)接缝

开始及结束的横向接缝采用平接缝， 在摊铺前将原路面清理干净，涂刷粘层沥青，在轮组后部，熨平板的下部放置起垫板， 起垫板的厚度等于混合料松铺厚度与路面压实厚度之差。用熨平板或其它加热器加热接茬处，铺筑新到沥青混合料， 横向初步压实后用3 m 直尺认真检查平整度，进一步找补后进行纵横复压和终压。在人工接缝没有结束前，暂缓摊铺。

6 路面技术状况检测与分析

通车一个月后对BK73+280～BK71+500 路段采用多功能路面检测车分别检测施工前后的路面技术状况指标(IRI、RD、SFC、RQI、RDI、SRI)，并进行评估，结果见表10。

表10 超薄磨耗层路面技术状况评定

由表10 检测结果可知，加铺超薄磨耗层后的路段横向力系数明显增加，路面抗滑性能得到大幅提升，路面行驶质量得到明显改善。

7 结论

加铺12 mm 高黏弹超薄磨耗层段落的路面通车1年后，试验检测该段路面各项性能指标，均无明显下降。该技术引进到福建省高速公路的预防养护项目中是一个很好的尝试， 能够很好地解决沥青路面各项性能指标下降等问题，延长沥青路面使用寿命，保障交通运输的安全顺畅及舒适性，且施工方便、速度快，是经济有效的路面养护手段，其应用前景十分广泛。