极韧超薄层STC-7在丹阜高速公路路面养护中的应用

赵金成

(辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 110166)

0 引言

丹阜高速公路(丹东至南芬段)于2002通车，双向四车道高速公路，依据近期道路综合检测结果，对各项指标进行统计评定分析，其网级评定结果为：路面使用性能指标网级PQI为89.59，路面破损状况指标网级PCI为81.90，平整度指标网级RQI为94.62，车辙指标网级RDI为93.96，抗滑指数指标网级SRI为92.47。按《公路技术状况评定标准》(JTG 5210-2018)的要求，网级PQI和网级PCI评定为良；网级RQI、网级RDI、网级SRI评定为优。

为准确了解各项养护技术的适应性与有效性，在丹阜高速公路(丹东至通远堡段)铺筑了极韧超薄层STC-7的试验段。试验段在丹东方向，铺筑范围为行车道和超车道，宽度为8.3m，厚度为1.2cm，总长度为29.483车道公里。同时，为了试验1.2cm极韧超薄层与2cm超薄磨耗层的兼容性，设置了两种不同方案的试验段。方案一为将原路清扫干净后，直接实施极韧超薄层；方案二为将原路已有的2cm超薄磨耗层铣刨，清扫干净后，实施极韧超薄层。

1 材料组成设计

1.1 沥青

由于极韧超薄层细集料及填料用量偏低，沥青的性能对混合料的整体性能影响较大。为保证铺筑后的结构达到较好的使用性能，沥青采用了高粘高弹改性沥青，其技术指标要求见表1。

表1 高粘高弹改性沥青技术要求

从表1的要求来看，极韧超薄层中的沥青指标中，60℃动力粘度超过了15×104Pa·s，25℃弹性恢复指标大于90%，大大超过了国标《高粘高弹道路沥青》对高粘高弹改性沥青的技术要求。国标具体指标要求为：25℃弹性恢复指标大于85%，60℃动力粘度大于2×104Pa·s[1]。

1.2 粘层改性乳化沥青

极韧超薄层由于厚度只有1.2cm，层间粘结性能对混合料整体性能影响较大。为了保证界面的粘结性能，极韧超薄层同步喷洒专用高性能SBS聚合物改性乳化沥青粘层，用量为0.8～1.0L/m2，其技术指标要求见表2。

表2 SBS聚合物改性乳化沥青技术指标

从表2改性乳化沥青指标要求来看，蒸发残留物含量要求大于65%，软化点要求大于65℃，其属于蒸发残留物含量较高，而且软化温度高。在满足这两项要求的条件下，粘层的层间粘结效果将大大提高，其抗剪强度指标也必然大幅提升。

1.3 集料及矿粉

填料采用辽阳小屯的石灰岩矿粉，细集料采用辽阳小屯的石灰岩，分为1.18～2.36mm和0～1.18mm两档，粗集料采用本溪连山关的辉绿岩，分档为5～8mm。具体各指标情况见表3，由表3可知，粗集料、细集料和矿粉的各指标均检测合格。

表3 集料和矿粉技术指标表

1.4 级配组成设计

以单档料筛分情况为基础，按照级配范围要求，初步拟定了各档料的用量比例。具体为：5～8mm档集料∶1.18～2.36mm档集料∶0～1.18mm档集料∶矿粉=72∶9∶15∶4。具体结果见表4。

表4 STC-7矿料筛分及合成级配表

1.5 最佳沥青用量的确定

根据合成级配，结合以往经验，拟定初始油石比中值为6.2%。以0.4%为间隔，确定5个不同油石比成型试件，分别为5.4%、5.8%、6.2%、6.6%、7.0%。试件成型采用马歇尔方法，双面各75次[2]，击实时控制温度为165℃，拌和锅控制温度为175℃[2]。

考虑STC-7的混合料性能，在考虑马歇尔试验6大主要指标的基础上，以目标空隙率为主要指标，初步确定最佳油石比为6.1%。

1.6 配合比性能验证

以6.1%的油石比分别成型试件，进行稳定度试验、动稳定度试验和飞散损失试验进行性能验证，具体结果见表5。

表5 STC-7混合料配合比性能验证指标

从表5的指标情况可以看出，极韧超薄层STC-7各项指标均满足要求，且说明混合料具有较好的高温性能和抗飞散能力。

2 施工工艺及检测

极韧超薄层严禁在雨天或路面潮湿的条件下施工，且施工时气温和路表温度不能低于10℃。

2.1 拌和

极韧超薄混合料应采用间歇式设备拌和，出料温度宜高于185℃。混合料的干拌时间应多于5s，总的拌和时间宜为30～50s。

2.2 摊铺

极韧超薄层应采用同步摊铺设备。摊铺速度应控制在10m/min左右，摊铺温度应不低于160℃。

2.3 碾压

极韧超薄层靠摊铺机的熨平板基本可以达到密实程度，采用11～13t双钢轮压路机进行静压和收光整平即可。开始碾压温度不得低于140℃，碾压速度不应超过5km/h。极韧超薄层温度损失极快，双钢轮压路机在碾压过程中要严格控制洒水量，以沥青不粘轮为宜。终止碾压的控制温度为90℃，开放通车的控制温度为50℃，严禁洒水对路面降温。

2.4 质量检验

极韧超薄层摊铺完工后，路表的集料大小颗粒宜均匀分布，无透水、薄厚不均、超粒径颗粒、油斑等现象。完工后可进行验收检测，检测要求见表6。

表6 极韧超薄层验收检验要求

3 结论

通过对极韧超薄层STC-7材料组成设计和施工工艺的研究，主要得出以下结论：

(1)极韧超薄层采用的高粘高弹改性沥青25℃弹性恢复在90%以上，60℃动力粘度超过了15×104Pa·s，大大超过了国标的技术要求。

(2)专用的高性能乳化沥青软化点要求大于65℃，蒸发残留物要求大于65%，具备了高软化点和高固含量的特性，其抗剪强度较高。

(3)极韧超薄层粗集料采用辉绿岩，细集料和矿粉采用石灰岩。

(4)通过适配，确定5～8mm档集料、1.18～2.36mm档集料、0～1.18mm档集料和矿粉的比例为72∶9∶15∶4。通过试验，确定了极韧超薄混合料的最佳油石比为6.1%，且其稳定度试验、动稳定度试验和飞散损失试验等性能验证指标均满足要求。

(5)按一系列施工工艺控制下的极韧超薄磨耗层外观平整，各检测指标均满足要求，行车噪音显著降低，行车舒适性和安全性得到明显提升。