超薄磨耗层技术在高速公路养护中的应用

裴　佩，彭国婧

(1.江西省新余公路勘察设计院，江西　新余　338000；2.江西赣粤高速公路工程有限责任公司，江西　南昌　330000)

超薄磨耗层技术在高速公路养护中的应用

裴佩1，彭国婧2

(1.江西省新余公路勘察设计院，江西新余338000；2.江西赣粤高速公路工程有限责任公司，江西南昌330000)

裴佩(1982—)，工程师，研究方向：公路与桥梁。

摘要：超薄磨耗层技术是一种性能良好的高速公路养护技术，文章结合某高速公路施工建设项目，针对该路试验段出现的病害情况，探讨超薄磨耗层技术在高速公路养护中的应用情况，介绍了超薄磨耗层混合料配合比设计方案及施工工艺和施工所需的设备，并通过试验路检测，验证了该超薄磨耗层养护技术方案的可行性。

关键词：高速公路；超薄磨耗层；预防性养护；沥青

0引言

近年来，预防性养护措施之一的超薄磨耗层技术逐渐发展起来，这是一种铺装厚度达到15~25 mm左右的乳化沥青和间断级配热拌沥青混合物结合起来的一项技术。按照施工工艺方面的特点，超薄磨耗层技术可以分为分步施工超薄磨耗层和同步超薄磨耗层两种。分步超薄磨耗层是指首先使用沥青洒布的相关设备洒布乳化沥青，接着再使用普通的摊铺设备进行沥青混合物的摊铺，这种技术需要使用层间粘结性较好，不易被施工机械破坏的乳化沥青。同步超薄磨耗层则是指沥青混合料和乳化沥青的摊铺都是使用特殊的机械进行完成，这种工艺施工时间较短，要求乳化沥青能够起到粘结下承层和表面层以及可以部分封层上部沥青的作用。

1工程概况

某高速公路全长为82 km，路面宽度为23 m，双向四车道，设计行车速度为120 km/h。近年来，该公路试验路段出现了车辙、纵向裂缝网裂、贫油等诸多公路病害。相关专业人员通过对试验路段取样研究分析得出，该试验路段并没有结构性的问题，路面裂缝较多，车辙深度较小，贫油和网裂的情况较为严重，并且有的路段已经有石料脱落的问题。对该试验路进行超薄磨耗层铺筑，其结果符合要求。

表1　公路试验段原路面评价表

2试验路配比设计

2.1　原材料

本工程所采用的粗集料为玄武岩碎石，细集料采用石灰岩机制砂，沥青胶结料采用SBS改性沥青。所有材料的各项试验结果均满足相关的技术要求。

2.2　配合比设计

按照下列步骤对超薄磨耗层混合料进行设计：

(1)材料选取；

(2)矿料级配的确定；

(3)粗集料VCADRC的测定；

(4)确定好所选取的级配较为合适的VMA和初始的沥青使用量；

(5)对混合料的空隙率VV进行分析，确认好沥青最适合的使用量；

(6)进行配合比的设计，确认好配合比。

按照以上6个步骤，对UTFC-10和SMA-10分别进行生产配合比设计和目标配合比设计。表2~4为生产配合比设计结果。

表2　生产配合比结果表

表3　生产配合比合成级配表

表4　最佳沥青用量下测得的体积指标表

2.3　配合比验证

需要检测配合比的设计结果是否符合设计的要求，因此进行了高温车辙试验、低温弯曲试验、水敏感度试验。

(1)高温车辙试验结果见表5。

表5　沥青混合料车辙试验结果表

(2)低温弯曲试验结果见表6。

表6　沥青混合料低温弯曲试验结果表

(3)水敏感度试验结果见表7。

表7　沥青混合料水敏感度试验结果(25 ℃)

从上面3张表格中可以明显地看出，UTFC-10和SMA-10的配合比设计都符合超薄磨耗层的设计要求。

3试验路铺筑机检测

3.1　试验路的铺筑

(1)原路面的处理。对原路面的处理最为重要，首先，在所选定的试验路段中，有伸缩缝的大中桥的桥面上不需要进行试验路的铺筑，所以需要对桥头原路面铣刨5~10 m来避免桥头出现跳车的问题。在对路面喷洒粘层油之前，需要清理干净路面，尤其是经过铣刨之后的路面，清理之后的路面上不能有碎屑、泥土、浮沉等杂物。

(2)粘层油洒布。在摊铺SMA-10混合料12小时之前，需要先喷洒0.3~0.5L/m2的粘层油，并将其温度控制在40 ℃~60 ℃左右。铣刨路面的时候为了确保粘层油均匀洒布，需要适当地将洒布量增加，精准计算好所需喷洒量，并在实际施工现场的情况下适当地进行相应的调整。在洒布之后需要采取相关措施禁止车辆行人通行，等乳化沥青完全破乳之后再进行摊铺混合料。UTFC-10不需要提前进行粘层油的洒布，在摊铺混合料的时候同时洒布粘层油就可以了。

(3)混合料的拌和。因为超薄磨耗层较薄，并且散温较快，所以在进行混合料拌和过程中需要严格控制好拌和温度，如果温度偏高，沥青容易老化，反之温度太低，则不易于压实。一般情况下是将集料、改性沥青、沥青混合料的温度分别设置在185 ℃~195 ℃、165 ℃~170 ℃、170 ℃~180 ℃左右最适宜。拌和时间为40~50 s左右的湿拌或5~10 s左右的干拌，拌和直到混合料没有结团、离析的问题，色泽一致，较为均匀即可。

(4)混合料的运输。在运输超薄磨耗层混合料的时候，需要先清理干净运输车辆的车厢，在车厢的底板和侧板上都涂上一层薄薄的油水混合液，并在车厢顶上加盖一层毡布来防止混合料表面的温度流失过多。

(5)混合料的摊铺。在摊铺UTFC-10的过程中，需要使用含有乳化沥青储罐、喷洒、传送带、受料斗和计量系统、可以调剂宽度的振动熨平板等设备的专用摊铺设备。该设备需要一次性完成喷洒粘层油、摊铺和熨平热沥青混合料等工序。在喷洒粘层油5 s之后，就可以摊铺热沥青混合料。而在摊铺热沥青混合料之前，设备履带和设备的其他部分不可以和路面上喷洒的乳化沥青相接触。粘层油一般是在60 ℃~80 ℃左右的范围下才能进行喷洒，喷洒的使用量一般控制在0.8~1L/m2左右。铣刨路面的时候为了确保粘层油能够均匀洒布，可以将洒布量适当地增加，精准计算好喷洒量，并在实际施工现场适当地进行相应的调整。摊铺沥青混合料的温度控制在160 ℃~170 ℃，在喷洒摊铺完乳化沥青之后，再在其表面摊铺一层沥青混合料，接着使用电加热的振动熨平板对其进行熨平，摊铺的速度控制在10~12 m/min左右。

在摊铺SMA-10的过程中，只需要使用普通的摊铺机摊铺乳化沥青就可以了，摊铺乳化沥青混合料的温度控制在160 ℃~170 ℃左右，在粘层油的表面上摊铺上一层沥青混合料，摊铺的速度控制在5~8 m/min左右，摊铺的过程中尽量避免出现间断，需要均匀、平缓地进行摊铺。

(6)路面碾压。在碾压超薄磨耗层路面的过程中需要使用9~12 t的双钢轮压路机在路面温度降到120 ℃之前完成碾压作业。UTFC-10要求进行2~3遍的静压，横向接缝处则需要采用振动碾压的方式。而SMA-10则要求2~3遍的振压，压路机的振动频率控制在35~50 HZ为宜，振幅控制在0.3~0.5 mm。碾压完路面之后，等到路面温度降到<50 ℃才能开放交通。

3.2　试验路检测

在本工程的超薄磨耗层施工建设完成之后，对其进行相应的构造深度、摩擦系数以及渗水等方面的检测，并通过钻芯取样观察其厚度、级配及层间粘结的情况[1-2]。表8是超薄磨耗层试验路的检测结果。

表8　超薄磨耗层试验路的检测结果表

表8中数据表明两种超薄磨耗层的各项检测的数据指标都符合设计的要求，并且原路面的构造深度相比较之前分别增大了57%和42%[3]。摩擦系数分别增大了33%和27%，渗水系数分别减少了52%和57%，从这些数据中可以明显地看出超薄磨耗层使路面的抗滑性得到提升，渗水情况得到改善。

4结语

针对公路长期运营使用来说，公路病害将会不断涌现，对其采取预防性养护处理是公路长期运营的必需措施，而其中采取超薄磨耗层的养护处理则是较为常见的养护技术之一。文章通过结合某公路施工建设项目，针对该公路试验路段出现的车辙、纵向裂缝网裂、贫油等诸多公路病害，采取超薄磨耗层养护技术处理，系统地探讨了该养护技术的具体实施措施。从工程实施效果表明，对本公路进行超薄磨耗层铺筑养护处理后，各项检测项目均满足要求，表明该养护方案切实可行。

参考文献

[1]南雪峰.超薄磨耗层技术在沈环高速公路养护中的应用[J].北方交通，2009(2)：1-4.

[2]倪慈云，胡跃苏，朱震海.超薄磨耗层在高速公路养护中的应用研究[J].公路交通科技(应用技术版)，2011(5)：15-17.

[3]吴庭然.超薄磨耗层在高速公路养护中的施工技巧及优点[J].城市建筑，2014(2)：291.

Application of Ultra-thin Wear Layer Technology in Expressway Maintenance

PEI Pei1，PENG Guo-jing2

(1.Jiangxi Xinyu Highway Survey and Design Institute，Xinyu，Jiangxi，338000；2.Jiangxi Ganyue Expressway Engineering Co.，Ltd.，Nanchang，Jiangxi，330000)

Abstract：The ultra-thin wear layer technology is an expressway maintenance technology with good performance，then combined with the construction project of an expressway，and aiming at the disease sit-uation occurred in the pilot section of this road，this article discussed the application situation of ultra-thin wear layer technology in expressway maintenance，introduced the mixture ratio design plans，con-struction processes and construction equipment required of ultra-thin wear layer，and through the test on pilot road，it verified the feasibility of this ultra-thin wear layer conservation technical solutions.

Keywords：Expressway；Ultra-thin wear layer；Preventive conservation；Asphalt

收稿日期：2015-11-21

文章编号：1673-4874(2015)12-0023-04

中图分类号：U418

文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2015.12.005

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