高速公路易密实薄层罩面实施效果评价及应用经验总结

万长明 徐志祥

（1.江西省高速集团路网运营管理公司，南昌 330038；2.江西省高速集团路网运营管理公司养护技术中心，南昌 330038）

0 前言

随着江西省高速公路的迅速发展,截至2019 年底,全省高速公路通车总里程已超过6000km,其中近40%通车年限已超10 年,养护投入和压力在逐年加大。 为延长沥青路面的使用寿命, 高速公路管养单位一般采用修复性或预防性措施进行养护。 其中,预防性养护技术是指在路面没有结构性损坏、仅存在功能性缺陷情况下,为延缓性能过快衰减并延长使用寿命而采取的主动性养护措施[1]。根据相关文献[2]和研究报告,目前国内常用预防性养护技术包括三类：封层类、薄层罩面类和上面层再生类。

根据养护历史资料, 江西省高速公路成规模应用预防性养护技术始于2015 年,主要类型包括三种：微表处、薄层罩面和就地热再生。 其中,薄层罩面作为一种新型的预防性养护技术, 能够快速改善路面的行驶状况并有效延长路面的使用寿命, 符合现代高速公路养护发展的方向, 凭其良好的综合效益在江西省高速公路获得了大量的推广应用。 基于此,本文开展江西省高速公路薄层罩面的实施效果评价和特性分析,并总结其应用经验,对江西省高速公路后续推广应用薄层罩面的决策、 设计和施工有一定的借鉴和参考意义。

1 江西省高速公路易密实薄层罩面应用规模

据统计, 江西省高速公路已实施的薄层罩面基本为易密实薄层罩面。 易密实薄层罩面(Easy-Compact Hot-Mix Asphalt,简称ECA)是东南大学提出的一种细粒式薄层抗车辙沥青混凝土[3],主要应用于高等级路面的预防性养护,也可以作为新建道路的表面磨耗层。 易密实薄层罩面由优质改性沥青、规定级配的集料、聚酯纤维及易实剂组成,厚度通常为2～3cm,江西省普遍采用2.5cm。 易密实沥青混合料与常规热拌沥青混合料主要区别是添加了易密实剂,易密实剂[4]通过独特的表面化学活性剂和水膜共同作用下改变了沥青短暂的动力黏度, 从而提高了较低温度下的拌和性, 同时在混合料设计时增加了6.7mm 筛孔控制,混合料易形成嵌挤结构,使混合料在施工中易于碾压密实,便于施工过程中质量控制。

江西省高速公路大规模推广应用易密实薄层罩面始于2015 年, 先后在RG 高速、YR 高速、JWH 高速等路段实施。 截至2019 年底,易密实薄层罩面在江西省高速公路的应用规模总计616 万m2,单车道里程达到了1650km,占全省预防性养护技术实施规模的31%(图1), 仅次于微表处,历年实施规模见表1。

图1 江西省高速公路预防性养护技术实施规模比例

表1 江西省高速公路易密实薄层罩面历年实施规模

2 江西省高速公路易密实薄层罩面效果评价

易密实薄层罩面在江西省高速公路主要用于处治连续轻微车辙(8～10mm)和抗滑不足路段,同时兼顾其他路面病害,并提高路面防水性能。 为评价易密实薄层罩面的实施效果,本文选取江西省内三条高速公路(YR 高速、WS高速和WJ 高速)作为研究对象,并对其2015 年、2016 年易密实薄层罩面的应用路段在实施前后进行跟踪检测,检测指标包括路面技术状况四大指标(路面损坏状况指数PCI、路面行驶质量指数RQI、路面车辙深度指数RDI和路面抗滑指数SRI),详细检测数据见表2 和表3。

表2 2015 年易密实薄层罩面实施路段检测数据

表3 2016 年易密实薄层罩面实施路段检测数据

图2 RG 高速2015 年易密实薄层罩面实施路段检测指标变化

图3 YR 高速2016 年易密实薄层罩面实施路段检测指标变化

图4 JWH 高速2016 年易密实薄层罩面实施路段检测指标变化

从图2～4 可以看出, 三个路段在实施易密实薄层罩面后,各项检测指标均得到显著提升,随着使用年限的增长,在未采取日常养护措施的前提下,各项指标呈现连续下降但相对平缓的趋势,除RG 高速的SRI 指标外,在使用3～4 年后各项指标仍处于优水平, 但部分指标已接近实施前水平。 综上所述,易密实薄层罩面整体实施效果良好,使用寿命在4 年以上,与《北京市沥青路面预防性养护技术指南》[5]给出的薄层罩面期望寿命(4～6 年)大致相符,实际使用寿命与交通量大小有关。

从现场调查情况来看,2015 年以来实施的易密实薄层罩面返修率均较低,通常在实施3～4 年后,部分路段会慢慢开始出现反射裂缝和坑槽等病害,且表面磨光,抗滑能力下降,局部路段因施工工艺控制不佳,存在层间粘结不足导致罩面剥落的现象。

3 高速公路易密实薄层罩面经验总结

本文在江西省高速公路易密实薄层罩面应用经验的基础上,总结其技术特性及设计、施工阶段注意事项如下。

3.1 易密实薄层罩面技术特性

(1)适用性。 易密实薄层罩面适用于处治轻微压密性车辙、轻微top-down 裂缝、表面磨光等功能性衰减病害,可提高路面抗滑性能和防水性能。

(2)便利性。 ①施工温度较常规热拌沥青混合料低,温度下降速率减缓, 保证了充分的碾压时间； ②温度大于10℃便可施工,年施工期长；③施工完成后,沥青混合料自然冷却至表面温度小于50℃后即可开放交通, 通常只需20min。

(3)经济性。 2016-2019 年江西省2.5cm 厚易密实薄层罩面单价(不含粘层)如表4 所示,均价为44 元/m2,粘层单价为2.5 元/m2,精铣刨单价为5 元/m2,相较于传统的面层铣刨重铺具有较好的经济效益。

表4 2016～2019 年江西省2.5cm 厚易密实薄层罩面单价(不含粘层)

(4) 环保性。 易密实沥青混合料出料温度为155℃～165℃,与常规热拌沥青混合料相比低20℃～40℃,节约能源；由于料温与环境温度的差异减小,在储运过程中降温速率下降,允许储存时间和运输时间均延长；可显著降低拌和及施工过程中有害气体和温室气体的排放, 具有更好的环保效益。

3.2 易密实薄层罩面注意事项

3.2.1 设计注意事项

(1)路面结构。 易密实薄层罩面不能提高原沥青路面的结构强度或承载能力, 因此必须铺筑在原路面结构强度满足要求的路段上,结合部分地方规范或指南[5-6],建议在PSSI≥90 的路段上实施。

(2)标高影响。 直接加铺易密实薄层罩面会抬高原沥青路面,相对降低防护设施的高度,采用铣刨回铺时,为减少铣刨对原路面结构的干扰, 应采用精铣刨工艺并尽量控制铣刨深度, 如果原路面实施过微表处或罩面等预防性养护方式,应一并铣刨。

(3)处治范围。 设计时应针对病害分布特点,确定处治长度和宽度。长度方面,为保障施工便利性,应尽量保证每个设计单元不少于2km, 同时可适当将部分密集的单元连续处治；宽度方面,可根据病害分布特点选择性处治行车道、超车道、行超车道或半幅整体处治。

3.2.2 施工注意事项

易密实沥青混合料与常规热拌沥青混合料的主要区别是添加了易密实剂并减少了厚度, 其施工工艺大体相同,但仍需注意以下事项：

(1)原路面病害处治。 易密实薄层罩面结构层厚度薄,在路面结构体系中只能作为表面保护层和磨耗层, 而不具有补强作用, 所以对于路基路面整体强度不足而引起的路面裂缝、车辙、坑槽等较为严重的病害,必须在挖补和补强处理后才能进行罩面。

(2)粘层油撒布量。 为保证罩面与原沥青路面的粘结性,粘层油撒布量应适当提高,一般为0.5～0.8L/m2。

(3)易密实添加剂。 易密实添加剂作为外加剂与沥青按规定的比例同步喷入拌缸, 易密实添加剂在沥青开始喷洒后延时7s 开始喷人,喷入时间控制在10s 以内,且必需保证在沥青喷洒结束之前完成易密实添加剂的喷洒。

除上述注意事项外, 在整个施工过程中应严格控制原材料和混合料在各个工艺环节的温度, 推荐温度范围如表5 所示。

表5 易密实沥青混合料施工温度

4 小结

本文通过对江西省高速公路易密实薄层罩面养护效果进行系统评价和分析总结,主要结论如下：

(1)易密实薄层罩面适用于处治轻微车辙(8～10mm)、轻微top-down 裂缝、抗滑和防水不足等表面功能性病害,实施后可有效改善路面技术状况, 使用寿命与交通量大小有关,一般为4～6 年。

(2)易密实薄层罩面具有良好的施工便利性和环保性,相较于传统的面层铣刨重铺具有较好的经济性。

(3)设计过程中,应注意原路面结构强度和标高,并有针对性的确定处治范围；施工过程中,要保证原路面病害得到有效的处理、确保粘层油撒布量满足要求,并严格控制拌合、摊铺、碾压及养护等各个环节及混合料温度。