超薄磨耗层技术在福银高速公路路面预防性养护中的应用浅析

■ 陈 勇

（福建省高速公路集团有限公司福州管理分公司，福州 350001）

0 引言

近年来随着高速公路路面设计和施工技术的不断发展，路面早期水损害得到了很好的控制，路面使用寿命明显延长。而路面长期使用则会造成路面抗滑性能逐渐降低，并伴随着路面泛油、车辙等病害，影响道路通行安全性，因此，改善路面抗滑性能成为了实施养护工程的主要目标之一。近年来，NovaChip超薄磨耗层技术已成为了提高路面抗滑能力的首选方案。

1 工程概况

福银高速公路福州段在2004年11月通车，数年后路面出现严重泛油、车辙等病害，造成路面抗滑性能急剧衰减，为恢复路面使用性能，经多次论证最终决定在福银福州段AK005+000～AK010+000车辙、泛油严重路段，采用2.2cm厚超薄罩面新技术（NovaChipType C）的试验性工程，并对实施后的路段进行后期跟踪观察，以切实找到并制定适合泛油路段的预防性养护措施。

2 超薄磨耗层技术

超薄磨耗层最早出现于上世纪70年代后期。1979年法国提出薄面层（3～5cm），开始用于沥青路面抗滑性能的恢复，后来也用于新建路面的修筑。具有抗滑性好、噪音低、厚度薄而造价低等恃点，适用于路面养护维修；1987年发展为超薄磨耗层UTAC；上世纪90年代采用超薄磨耗层建设和养护占法国沥青路面一半以上。此后，许多欧美许多国家纷纷采用。2002年由壳牌公司引入中国，随后在国内多条高速公路上得到成功应用，并取得了不少成果。

超薄磨耗层（NovaChip）是将15～25mm厚的断级配改性热沥青混合料摊铺在一层聚合物改性乳化沥青粘层膜上。使用专用的同步摊铺设备进行施工，即粘结层特种改性乳化沥青喷洒与改性热沥青混合料摊铺同时进行，经压路机压实以后一次成型。它是一种超长耐久的表面层，具有抗滑、抗车辙、抗磨耗、降低噪音和减少水雾的优良性能。

3 超薄磨耗层配合比设计

3.1 矿料级配设计

NovaChipType沥青混合料属于间断级配类型。分为A、B、C三种类型，其公称最大粒径分别是 4.75mm、9.5mm、12.5mm。摊铺厚度10～25mm。级配类型的选择由交通水平、气候条件及原路面状况等多方面因素决定。A型主要用于机场道路的修补及路面防水；B型较为常用；C型主要用于交通量大的道路。而且从A型到C型，混合料的表面纹理及摩擦系数依次增大。摊铺厚度一般为最大公称粒径的1.5倍，在10～20 mm之间。因福银高速公路交通量极大，故选择C型级配。

3.2 最佳油石比确定

混合料中沥青的用量对混合料的性能具有极大影响，沥青用量太大将导致车辙和泛油，沥青用量太小易出现耐久性不足，如剥落、水害、沥青易老化等问题。设计级配确定之后，根据设计经验，分别按4个油石比(4.6%、4.8%、5.0%、5.2%)使用旋转压实法成型试件。试验结果如表2所示。

表1 矿料级配表

表2 设计级配各指标试验结果

由表2可以看出，随着油石比的增大，混合料孔隙率、矿料间隙率和粉胶比逐步降低，沥青饱和度逐步增大。说明沥青油料逐渐填充了集料之间的空隙，使得混合料逐步饱满密实。根据表2中4个不同油石比对应的试件毛体积相对密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度和粉胶比等参数可以发现，油石比为5%时，各项指标均满足设想的技术要求且最为靠近范围中值，结合以往设计经验和本地区的气候实际情况，确定油石比为5%。

4 超薄磨耗层沥青混凝土施工技术

4.1 路面原病害处理

采用超薄磨耗层NovaChip对路面进行养护，要求旧路的强度状况处于较好状态，因为NovaChip只作为路面的磨耗层，对路面结构强度没有补强效果。应根据不同病害破损的特征及产生原因制定行之有效的处理措施，及时消除质量隐患和防止病害的扩大，最终保证超薄磨耗层施工的质量和路面使用期限。路面病害处理流程如下：

（1）原路面的坑槽、龟裂等病害应彻底挖补；

（2）原路面的裂缝，当宽度小0.6mm，且不是活动性裂缝时，可不进行处理；当裂缝宽度大于0.6mm，或是属于活动性裂缝时，应先进行灌缝封缝及魁道压缝带预处理；

（3）原路面的拥包等隆起型病害应事先进行挖补处理；

（4）原路面的车辙深度小于15mm时，可不进行处理，车辙深度超过15mm，必须先对车辙进行填充处理；

（5）对病害较为严重段落采用铣刨重铺热拌沥青混凝土的方式进行彻底处理。

4.2 超薄磨耗层沥青混合料的拌和及运输

按照上文确定的生产配合比，采用3000型间歇式拌合机拌和，每盘拌和周期大于50s，干拌时间大于10s。间歇性拌合机的振动筛规格与矿料规格相匹配，最大筛孔直径略微大于集料的最大粒径。沥青混凝土采用自卸汽车运至工地，车箱底板及周壁涂一薄层油水（柴油∶水＝3∶1）混合液。运输车上应覆盖遮盖物。运输中应尽量避免急刹车，以防沥青砼离析。自卸车进入施工现场时，轮胎上不得沾有可能污染路面的杂物，混合料结成团块、雨淋或不符合施工温度要求的，必须直接废弃。

4.3 粘层施工和超薄磨耗层摊铺施工

NovaChip超薄磨耗层混凝土摊铺施工采用专用的施工机械 Novapaver（图 1）。Novapaver由受料斗、传送带、乳化沥青罐、NovaBond喷洒和计量系统、可调节宽度的震动熨平板等组成。施工时现场温度不得低于10℃，摊铺一次性完成NovaBond粘层的喷洒和NovaChip混合料的铺筑，喷洒和混合料的摊铺速度控制在10～12m/min范围内，时间不大于5s，禁止随意变换速度或中途停顿，防止混合料离析。

超薄磨耗层沥青混凝土的层厚偏小，并且作为表面层，必须保证其具有良好的粘结性能和较强的抗剪性能。因此，沥青混凝土路面粘层施工应严格按照路面技术规范要求进行。为保证粘层的粘结效果良好，在施工前，必须对原沥青路面进行清理，并保持干燥、干净。NovaBond粘层在60～80℃的温度下撒布，喷洒量为1.0L/m2。NovaChip沥青混合料的摊铺温度约为150～170℃，摊铺后由电加热的震动熨平板进行熨平，熨平板温度不得低于100℃。熨平板的振捣或夯锤压实装置具有适宜的振动频率和振幅，以保证初始压实度。详见图2。

图1 NovaChip专用施工设备

图2 NovaChip超薄磨耗层施工

4.4 超薄磨耗层沥青混凝土的压实

经试验段确定，在NovaChip混合料摊铺后立即用2台12t的双钢轮压路机静压3～5遍，碾压时路表温度必须在90℃以上，碾压完成后不能让压路机停留在摊铺好的沥青混合料上。压实结束后，应立即对超薄磨耗层进行初期养生，养生期间不得开放交通，待路面温度降至50℃且超薄磨耗层强度达到设计要求后方可开放交通。

5 实施前后路况对比分析

项目完成后对施工前后路面横向力系数、摆值摩擦系数、平整度系数、噪音及降水雾性能进行现场测试和比对分析，从图3～图7可以看出，在实施NovaChip超薄磨耗层施工后路面抗滑能力、平整度及路面噪音等指标均有不同程度的提升。

图3 路面横向力系数

图4 摆值摩擦系数

图5 路面平整度

图6 路面噪音测试

图7 降水雾情况对比

6 结论

本次福银福州段实施NovaChip超薄罩面后，路面平整度及抗滑性能等指标较实施前有大幅度提高，原路面泛油病害也得到了治理，经过3年的运行，超薄罩面层未重新出现泛油、抗滑性能不足等病害。实践证明NovaChip超薄罩面在路面抗滑、抗车辙、抗磨耗方面具有优越性，是处治严重泛油、抗滑性能不足路面的有效手段，是一种经济、环保并具有良好社会效益的路面预防性及矫正性养护措施，但应在超薄罩面实施前对原路面病害进行彻底的处治，确保超薄罩面更好地发挥其功能。