黏结性超薄磨耗层在沥青混凝土路面病害处置中的应用

（山西交通控股集团有限公司大同北高速公路分公司，山西 大同 037000）

一、超薄磨耗层的优势

相较于传统沥青混凝土路面病害处置技术而言，超薄磨耗层处置技术的出现还不足20年，但超薄磨耗层处置技术凭借较高的经济性、良好的预养护能力、较高的施工效率及可靠的处置质量，在养护行业得到广泛推广。相较于传统处置技术，超薄磨耗层养护处置技术具备显著优势，如表1所示。

二、山西省内沥青混凝土路面常见病害分析

（一）沥青混凝土路面开裂病害

沥青混凝土路面开裂广泛存在于各个等级的公路中，且其分布不具备明显的地域、环境特点，主要受局部交通量陡增、高轮压、冲击荷载、冻融循环等因素影响。沥青混凝土路面开裂形式一般包括：横裂缝、纵裂缝、龟裂及网状裂缝等，且开裂多以两种以上形式组合出现。

以山西省沥青混凝土路面开裂病害为例，诱发多种开裂的主要原因集中在反射开裂及不均匀沉陷开裂两方面。路面反射开裂主要受累于路基层缺陷，由于路基层平整度、刚度下降，在缺陷对应的路面位置出现较大的应力集中效应，受其影响，路面沿薄弱位置开裂，且多以横向裂缝为主，随着反射裂缝的发展，最终将贯穿整个路面路基结构层。此外，因路基不均匀沉陷引起的面层拉裂，也是造成路面开裂的主要原因之一。

（二）沥青混凝土路面车辙病害

以山西省内综合工况为例，长大纵坡与重载叠加因素是诱发沥青混凝土路面车辙病害的主要原因。在长大纵坡路段，大型载重车辆为了控制车速，加强制动有效性，必然增加荷载对路面的冲击时间，长时间重载作用最终引起车辙病害。此外，车辙病害路段一般伴随随混合料离析问题，这多与施工阶段混合料拌和不充分有关。因此，施工质量也是引起车辙病害的一大原因。

三、黏结性超薄磨耗层在病害处置中的应用

（一）黏结性超薄磨耗层主材性能要求

罩面层是车辆荷载和不良环境的直接作用面，因此必须从根本上保证黏结性磨耗层的质量，尤其应控制好超薄磨耗层的主材——沥青材料的质量。

之所以强调超薄磨耗层的黏结性，主要取决于超薄磨耗层的材料组成及老化特性。考虑到超薄磨耗层罩面的厚度较低，为了满足同等条件下的承载要求，必然要提高粗集料比重，从而发挥粗集料的骨架承载优势。但由于缺乏细集料，导致粗集料骨架空隙无法被填充密实，粗集料边界无法被有效约束，在荷载长期作用下，必然出现荷载大变形、车辙等病害。因此，必须依靠高黏结性沥青材料，弥补集料约束能力不足的缺陷，增强沥青磨耗层表面薄膜厚度和强度，延长沥青的老化时限。针入度和黏度是表征超薄磨耗层用沥青材料综合性能的主要指标。如表2所示为黏结性超薄磨耗层沥青材料的特性要求。

表2 黏结性超薄磨耗层沥青材料的特性要求

为了兼顾沥青超薄磨耗层弹性及黏性双重指标，工程上对黏性沥青混合料进行弹性改性，最终开发出高黏高弹沥青混合料。目前，橡胶改性是使用最普遍的改性技术之一，一方面能够明显优化基质的弹性，另一方面能够消耗大量的废旧橡胶材料，有利于低碳环保。

经试验研究发现，经弹性改性的黏结性沥青基质材料，不仅不影响沥青基质的黏结性，反而显著增强了其弹性特性，实现了普通沥青基质的黏结性和弹性改性。为了获取最佳的橡胶材料添加比例，工程上采用半经验半理论试验法，选取若干试验参数，并对其弹性指标进行对比分析，从而获取最佳的添加比例。经试验证明，橡胶粉改性剂占比达到17%附近时，沥青超薄磨耗层材料的弹性指标最佳。

（二）沥青混凝土路面黏结性超薄磨耗层处置施工工艺分析

与普通沥青混凝土路面施工工序类似，沥青混凝土路面黏结性超薄磨耗层施工工序主要包括：混合料拌和、混合料运输、罩面层摊铺及罩面层压实4个基本环节。

1.混合料拌和

目前，公路养护行业广泛使用的拌和方式为湿法拌和，由于湿法拌和与普通沥青混合料工艺类似，具有良好的过渡性，受到施工单位的积极推广。湿法拌和尤其应控制拌和温度，宜尽量缩短黏结剂与沥青拌和仓的距离，最大程度控制黏结剂的热损失。整个拌和阶段温度应控制在175℃～195℃范围内，且温度应与混合料黏度实现联动，拌和黏度超过2.5Pa·s时，混合料在原基础上应适当提高5℃～10℃。如果作业区域环境温度较低或拌和仓初始温度不足，则应提前加热沥青集料。

2.混合料运输

运输必须与摊铺作业相匹配，运量应能满足摊铺连续作业要求，运输车料斗内应均匀喷洒防黏剂，防止混合料与料斗粘连。为了避免因运输造成的混合料离析，条件允许的情况下，可在运输车与摊铺机之间增设二次拌和环节，以保证混合料的均匀性。单次运输完毕，运输车料斗应彻底清洁，防止高弹橡胶沥青混合料残余凝固于车辆料斗内。

3.罩面层摊铺

由于罩面厚度较小，摊铺阶段混合料热量散失较快，为了保证摊铺质量，严控摊铺温度是摊铺作业的核心，摊铺机熨平板应提前预热。黏结性高弹磨耗层摊铺作业环境温度不能小于15℃这一临界值，且处理层温度、磨耗层厚度与摊铺作业温度存在负相关关系。处理层温度、磨耗层厚度与摊铺作业温度之间的关系如图1所示。

图1 处理层温度、磨耗层厚度与摊铺作业温度之间的关系

超薄罩面层摊铺松铺系数应现场根据试验段数据比选确定，考虑到黏结性高弹磨耗层材料的压实空间较小，且在弹性作用下的压实难度较高，故其松铺系数应略低于普通沥青混合料。摊铺作业应保证连续稳定推进，具体推进速率应结合现场供料情况综合确定，一般应介于时速60m～180m之间。

4.罩面层压实

由于罩面层弹性特性明显，给压实施工质量造成一定的影响和干扰，故其压实施工标准应高于普通沥青混合料。黏结性高弹磨耗层压应使用钢轮压实机械，以最大程度避免混合料粘连。压实施工同样划分为初压实、复压实及终压实3个环节，初压实以“动静结合”的形式推进，复压实为振动压实，终压实则以静压结束并做好收面。此外，应严格控制压实作业温度，原则上初压实温度不低于155℃，复压实不低于90℃。