浅谈超薄磨耗层(Superlayer)沥青混合料技术指标的控制

李月丽

（南平高速咨询监理有限公司，南平 353400）

0 引言

由华特集团技术中心开发沥青混合料超薄磨耗层(Superlayer)是一种新型路面预防性养护技术,是将Superlayer 改性沥青混合料同步铺筑于高黏改性乳化沥青黏层之上所形成的薄层(1.5±0.3cm)沥青混合料罩面结构。适用于高速公路、 城市主干道等各类道路的预防性养护和轻度病害修复,以恢复路表功能、提高路面通行能力、延长道路服务寿命为宗旨, 同时也可作为新建道路的表面磨耗层使用。 福建省高速集团南平管理分公司在2019年浦南高速沥青路面中修养护中, 针对已通车高速公路路表贫油掉粒现象明显、车道有轻微车辙,存在轻度横纵裂缝等常见病害的局部路段,实施预防性养护施工,推广使用沥青混合料超薄磨耗层(Superlayer),实现了路面系统保养、延缓损坏、保持或改进路面功能状况的目的。

1 混合料组合材料指标的控制

由矿料与沥青结合料拌合而成的混合料[1],其结构强度主要受矿料颗粒的强度和相互间的嵌挤、摩擦作用以及沥青胶结料与矿料间的黏附力两方面影响。施工前对进场的改性沥青和矿料进行抽样检测,确保其规格、性质等各项指标符合技术要求是沥青混合料质量控制的前提。

(1)改性沥青胶结料

沥青混合料抵抗温度及疲劳开裂的能力主要取决于沥青胶结料, 同时其高温稳定性对沥青胶结料也具有较高依赖。 超薄磨耗层采用的混合料级配特殊,单一粒径的粗集料占到整个集料的50%以上,其选用的改性沥青胶结料必须具有超强的粘结力和良好的耐久性。本次施工所用改性沥青由厦门华特集团有限公司生产的Superlayer 磨耗层专用改性沥青。 进场后抽样试验检测结果见表1。

(2)粗集料

对于超薄磨耗层沥青混合料中的粗集料, 要求其必须具有足够的强度、耐磨耗性、耐腐蚀性、抗破碎性，以及与沥青良好的粘附性,其压碎值、磨耗值、针片状、清洁度、级配等都要满足一定要求。本次施工采用的碎石为松溪长岩山采石场的细粒辉长岩经反击破碎、 整形而来的2.36～4.75mm、4.75～8.0mm 碎石。 经现场抽样检测后,各项指标符合技术要求。 试验结果见表2。

(3)细集料

细集料应坚硬、洁净、干燥、无风化和其他有害杂质,并有良好的颗粒形状和级配。 本次施工采用的细集料为松溪长岩山采石场辉长岩加工而来的0～2.36mm 石屑。 经现场抽样检测后,各项指标符合技术要求。 试验结果见表3。

(4)矿粉

矿粉作为沥青混合料的一种填料, 应采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉,不应含泥土杂质和团粒[2]；应干燥、洁净,流动性好。 本次施工采用永安市建华工贸有限公司生产的石灰岩磨细矿粉,经现场抽样检测后,各项指标符合技术要求。试验结果见表4。

表1 Superlayer 磨耗层专用改性沥青技术要求和检测结果

表2 Superlayer 改性沥青混合料用粗集料技术要求

表3 Superlayer 改性沥青混合料用细集料技术要求

表4 Superlayer 改性沥青混合料用矿粉技术要求

2 混合料配合比技术指标的控制

Superlayer 改性沥青混合料配合比设计按目标配合比、生产配合比和试验段验证三个阶段进行[3]。 其关键控制指标包括矿料级配和油石比。

(1)矿料级配

超薄磨耗层沥青混合料的矿料级配初拟了3 种矿质集料级配方案, 将矿质集料按照矿粉、0～2.36mm、2.36～4.75mm 及4.75～8.0mm 分成4 组,针对每组矿料选用不同的搭配比例,形成3 种矿质集料具体(将0～2.36mm、2.36～4.75mm、4.75～8.0mm3 个规格集料及矿粉按不同的搭配比例组合成3 种)设计方案,进行马歇尔试验。最终确定并推荐满足技术要求的级配曲线。Superlayer 改性沥青混合料矿料级配见表5。

(2)油石比

通过马歇尔试验确定沥青混合料最佳油石比。 采用马歇尔击实仪对试件在规定的温度和湿度等条件下标准击实,测定沥青混合料的稳定度和流值等指标,经一系列计算后,分别绘制出油石比与稳定度、流值、密度、空隙率、饱和度的关系曲线,最后确定出沥青混合料的最佳油石比。 压实沥青混合料试件的毛体积相对密度采用体积法计算,理论最大相对密度采用计算法。 沥青混合料配合比设计相关技术指标见表6。

表5 Superlayer 改性沥青混合料矿料级配设计

表6 Superlayer 改性沥青混合料马歇尔试验结果

3 沥青混合料路用性能指标的控制

对于Superlayer 改性沥青混合料,应在配合比设计的基础上依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)对所设计沥青混合料进行水稳定性、高温稳定性和抗冻性试验, 检验超薄磨耗层沥青混合料的路用性能。 检测结果见表7。

表7 Superlayer 改性沥青混合料路用性能指标

4 成品检测和验收指标

超薄磨耗层(Superlayer)沥青混合料罩面施工完成后,根据质量检验与评定的规定,对成品进行检测和验收。 主要指标包括构造深度、渗水系数、平整度、横向力系数、层间黏结强度。 具体标准见表8。

经现场检测和评定,施工路段路表外观均匀,接缝平顺；构造深度＞0.7mm、渗水系数＜200mL/min；路面行车噪音(100km/h)63dB 小于原路面噪音68dB；平整度、横向力系数满足设计要求；层间黏结强度大于混合料自身强度,80%以上薄层未被黏起。通过检测结果可知:Superlayer 磨耗层路面有效提高了路面抗滑、高温稳定性、结构排水、平整度等指标,改善了路面的行驶性能[4]。

表8 Superlayer 磨耗层工程验收质量要求

南平高速于2019 年9-12 月成功地在浦南高速公路中修养护施工中采用超薄磨耗层(Superlayer)沥青混合料罩面技术, 施工过程中重点加强了各项控制指标的控制,原材料满足体系相关要求； 混合料生产严格按照设计验证配合比执行； 出料温度、 级配及油量控制符合技术要求；混合料松铺与压实厚度准确稳定,摊铺层表面均匀细腻、无离析；接缝平顺美观；验收指标合格。 Superlayer 磨耗层实施效果达到预期。 为下一步在高速公路路面养护中推广提供了第一手的资料。

5 结语

Superlayer 磨耗层是一种具有快速施工、 高磨耗、噪音小、排水性能好、造价低等优点的新型道路养护和建设施工技术。 作为高等级沥青路面的预防性养护方案,在防止路面渗水、增大路面摩擦系数、提高沥青路面综合力学强度、降低噪音、延长路面使用寿命等方面具有较高的使用意义,符合现代高速公路快速养护发展的方向。 推广应用前景十分广阔, 将有力支持道路工程建设和养护质量向又好又快的方向发展。