超薄沥青罩面加铺层路用性能检测评价

刘

（山西交通科学研究院集团有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

早期的公路铺装主要以水泥混凝土为主，目前在役的水泥混凝土路面铺装经长期服役后，均面临不同程度的功能下降和结构破损问题，但尚未完全丧失通行条件，这使得大量水泥混凝土路面铺装养护面临两难境地。一方面，如果直接将原水泥混凝土路面铣刨重铺，不仅无法利用原路面结构中尚且完好的中、下面层[1]，而且水泥混凝土路面属于刚性路面，部分路面内部为了适应重载工况还进行了配筋设计，这给后期的路面破拆铣刨带来巨大困难，对应的处治成本极高；另一方面，如果不采取任何主动养护措施，路面将加速劣化至完全丧失通行能力，且在此过程中还将面临极高的安全运营风险。

超薄沥青罩面技术的出现使上述问题迎刃而解，不仅充分利用了原水泥混凝土路面中、下面层的承载强度，而且通过“白改黑”方式替代了原水泥混凝土面层，以最低的成本、最高的养护效率及最优的养护成效解决了早期水泥混凝土路面铺装的病害养护问题。

1 超薄沥青罩面养护技术概述

从养护形式看，超薄沥青罩面属于路面预养护技术之一，通过铺筑厚度介于15～20 mm之间的沥青磨耗层代替原路面层，以发挥其在加深路面构造深度、优化路面平整度、修复路面轻微病害、提升路面抗滑降噪功能等方面的优势。工程经验表明，经超薄沥青罩面养护后的旧水泥混凝土路面，其平均服役寿命预期可延长6～8年；且超薄沥青罩面养护技术的循环可持续性突出，只要原公路路基各层及路面中、下层满足施工条件，则可多次采用该技术进行路面预养护作业。

超薄沥青罩面反射开裂是罩面层最普遍的病害之一，罩面反射开裂问题直接关系到罩面层的各项路用性能，是决定罩面层运营质量和服役耐久性的基础。从材料组成角度看，加铺超薄沥青罩面的水泥混凝土路面整体是由刚性层和柔性层组成复合结构，从结构受荷变形角度分析，层间位置属于应力薄弱区域，因原水泥路面层存在大量接缝和初始开裂，该位置无法承担拉应力和切应力，与之对应的罩面层位置极易诱发反射开裂。罩面层反射开裂机理示意如图1所示。

图1 罩面层反射开裂机理示意图

据图1可知，超薄沥青罩面受车辆荷载影响，在面板接缝、开裂位置易出现反射裂缝，反射裂缝的出现不仅削弱了罩面层的整体刚度和承载能力，还将持续影响罩面层的平整度和抗渗性，对面层后续的路用性能造成不利影响，因此，控制好罩面层的反射开裂病害是保障其各项路用性能达标的基础。

2 超薄沥青罩面加铺层主要路用性能检测评价

本文以山西省内某省道路面养护处治施工标段为背景，该标段原路面为水泥混凝土形式，该路段地处山西省东北部，过境地区地形平缓，路线平面线形组合相对简单，冬季气温较低，交通工况主要以重载车辆为主，交通量属中等水平。该次养护计划采用加铺超薄沥青罩面的方式进行；根据该路段所处自然环境和交通量组成情况，拟重点研究罩面层的平整度、抗滑性及抗冻性3项路用性能指标，试验过程按照现行《公路路基路面现场测试规程（JTG 3450—2019）》中的相关要求进行，本文不再赘述。

2.1 超薄沥青罩面层平整度检测评价

平整度主要表征罩面层的行车平顺性，是决定公路驾驶安全和行车舒适性的关键指标；为了提高平整度检测效率，同时避免三米直尺检测法带来的人为误差，该项目选用了连续式平整度仪检测法，通过检测罩面层纵向相对高程标准差σ，以表征罩面层的平整度[2]。

连续式平整度仪的采集频次为100 mm/次，最大计算区间为100 m，区间平整度σ计算公式如式（1）[3]：

式中：σi对应区间内的平整度指标；di为采集点偏差位移值，mm；N为采集点数量。

本文以该项目K100+120—K100+220标段的检测结果为例进行分析评价，采集点偏差位移结果如表1所示。

表1 采集点偏差位移结果

通过分析该标段内平整度指标计算结果可知，平整度表征指标σi=1.11 mm，平整度指标满足设计要求（小于等于5 mm）[2]，因此该标段内超薄沥青罩面层表面平整，通行平顺。

2.2 超薄沥青罩面层抗滑性检测评价

抗滑性作为超薄沥青罩面众多路用性能指标中最关键的一项，其关系到路面的行车安全性，抗滑性达标的罩面层能够为车辆提供足够的摩阻力，从而缩短车辆刹车距离，最大限度避免交通事故的发生[4]。评价路面抗滑性的指标主要有：构造深度、摆幅值、横向力系数，该项目拟通过测定罩面层构造深度以评价路面的抗滑性能，构造深度试验采用人工铺砂法。

试验段内测点应布设在行车道的轮迹带上，且测点与罩面层边缘间距不能低于1 m，为了避免试验数据离散对试验结果的影响，同一位置平行测点数量不能少于3个，且测点均应位于轮迹带上，测点间距控制在3～5 m之间；构造深度指标TD计算公式如式（2）[4]：

式中：V为铺砂体积，cm3；D为砂摊平后的直径均值，mm。

本文随机选取养护标段内的3个桩点进行现场检测，检测结果详见表2。

表2 超薄沥青罩面层构造深度检测计算结果

经试验检测可知，上述3个桩点对应的构造深度均值为1.03 mm，最小值为0.91 mm，均值和最小值均大于规范给定的0.55 mm限值标准，试验结果表明，罩面层抗滑性满足规范要求。

2.3 超薄沥青罩面层抗冻性检测评价

考虑到该养护路段地处山西省东北部，该地区冬季寒冷，对罩面层的抗冻性提出了更高要求，由于罩面层厚度较小，积水渗透至罩面层内无法及时外排，在低温环境下，积水冻胀容易使罩面层出现开裂、剥离病害，进而影响罩面层的正常通行[5]。该项目拟采用劈裂冻融试验检测罩面层的抗冻性能。

在摊铺超薄罩面层时，同批次制作沥青混合料劈裂强度试验试件，以测定混合料的冻融劈裂强度指标，冻融循环次数设定为1次、5次、10次，试验结果如图2所示。

图2 试件多次冻融循环下的劈裂强度变化情况

由图2可知，冻融循环次数在1次、5次、10次条件下的劈裂强度占比分别为91.7%、79.9%、50.8%，占比情况均大于规范给定的中度季冻区冻融循环劈裂强度比50%的限值要求，试验检测结果表明，养护路段罩面层抗冻性满足要求。

3 总结

本文以山西省内某省道路面养护处治施工标段为背景，结合该路段所处自然环境和交通量组成情况，重点就罩面层的平整度、抗滑性及抗冻性3项路用性能指标进行了检测评价；其中，平整度指标均值σi=1.11 mm，构造深度TD均值为1.04 mm，10次冻融循环条件下的劈裂强度占比为50.8%，上述指标均满足规范要求，路用性能指标检测结果表明，该标段经超薄沥青罩面加铺处治后，其路面平整度、抗滑性及抗冻性均满足正常通行要求。