ARC超韧磨耗层在“白改黑”复合式路面中的应用研究

李尚彬

(武汉综合交通研究院有限公司 武汉 430015)

我国传统的沥青路面结构采用半刚性基层沥青路面，半刚性基层容易发生开裂破坏，从而会引起沥青路面出现反射裂缝等损害，进而影响路面的美观性、舒适性及安全性。另外，我国在对早期修建的水泥混凝土路面进行“白改黑”处置时，原水泥混凝土路面的横向接缝也容易导致加铺的沥青罩面出现反射裂缝等损害[1]。

目前常用的防止路面出现反射裂缝的手段是加铺传统的热拌热铺薄层。由于传统的热拌热铺薄层韧性较差，在承受较大形变时会出现裂缝。因此，在开放交通数月后下承层的裂缝便会慢慢地反射到罩面层，导致路面出现反射裂缝，导致这类防治技术的效果并不理想[2]。抗反射裂缝(anti-reflective cracking，ARC)超韧磨耗层是一种新兴的路面防治手段，其加铺时采用超韧和超高弹性的特种沥青，具有较强的抵抗变形的能力，有望有效解决路面出现反射裂缝问题。

ARC超韧磨耗层是一种采用高性能聚合物改性沥青和高性能黏结剂为热拌沥青混合料的沥青混凝土加铺结构层(厚度为1.2～2.0 cm)，其摊铺工艺便捷灵活，既可采用分步摊铺工艺，也可采用同步摊铺工艺。与传统防治技术相比，ARC超韧磨耗层表面粗糙，具有优异的抗滑性能；另外，其混合料中具有较高的油石比，且沥青油膜厚度较厚，使得其具有优异的抗裂性能、抗拉拔性能、抗扭剪性能，以及较长的使用寿命。除此之外，ARC超韧磨耗层的降噪效果也较为优异。

基于ARC超韧磨耗层的以上性能特点，其可广泛应用在沥青混凝土路面和桥面的养护罩面、水泥混凝土路面和桥面的养护罩面中。本文利用自制的PG82型高韧高弹复合改性沥青配制了ARC超韧磨耗层的混合料，并在武汉市G318国道奓山段的原路面加铺了ARC超韧磨耗层。下文主要介绍ARC超韧磨耗层所用原料性能指标、摊铺工艺，以及工程应用评价结果。

1 ARC超韧磨耗层原料选定

1) 沥青。为保证ARC超韧磨耗层优异的韧性，混合料所用的沥青胶结料需具有较高的弹性和韧性。沥青为自制的PG82型高韧高弹复合改性沥青，相应性能指标见表1。

表1 PG82型高韧高弹复合改性沥青性能指标

续表1

试验证明，所采用沥青软化点高达85 ℃，25 ℃下，5 min内弹性回复率高达95%，可以保证高韧磨耗层的高弹性和高韧性。

2) 黏层油。本工程中ARC超韧磨耗层施工工艺采用分步摊铺工艺，在施工过程中需喷洒黏结层。所采用的黏层油为专用的不黏轮且具有高渗和高黏特性的黏结剂，相应性能指标见表2。

表2 高渗高黏黏结剂技术性能指标

3) 粗集料。粗集料需要具有较为优异的耐磨性、黏附性。本文采用优质反击破加工成型集料，所用辉绿岩粗集料的性能指标见表3。

表3 粗集料技术性能指标

4) 细集料。细集料必须是完全破碎加工而成，要求洁净、无杂质、粒径为0～3 mm，岩性与粗集料一致。本文所涉及细集料采用反击破加工生成的辉绿岩石屑，所用细集料性能指标见表4。

表4 细集料技术性能指标

5) 填料。填料不能是拌和机回收粉料。所用填料应洁净、干燥、无杂质，且应为碱性石灰岩经研磨所得的矿粉。其技术性能指标见表5。

表5 填料技术性能指标

6) 热拌和沥青混合料。混合料级配设计范围见表6。

表6 ARC超韧热拌沥青混合料级配设计范围

经检验，该设计方案符合JTG F40-2004 《公路沥青路面施工技术规范》附录C中、SMA混合料配合比设计要求。混合料的技术性能指标见表7。

表7 ARC超韧磨耗层混合料技术性能指标

2 ARC超韧磨耗层的施工

本工程实施工艺采用分步摊铺工艺，即先进行高性能黏结剂的洒布，再进行热混合料的摊铺。也就是说，在施工过程中，需要预先在原路面上洒布一层高渗髙黏的高性能黏结剂，用以对原路面进行密封防水处理，确保防止路表水向下渗透；除此之外，该高性能黏结剂能够提高ARC超韧磨耗层与原路面之间的结合强度。本工程中加铺的ARC超韧磨耗层平均厚度为1.5 cm。结构铺装示意图见图1，施工阶段质量控制要求见表8。

图1 工程路段铺装结构示意图

表8 施工阶段质量控制要求

续表8

3 工程应用及评价

G318武汉段为“白改黑”复合式路面结构，2009年在旧水泥路面上加铺了10 cm厚的沥青路面，下面层采用6 cm厚AC-20沥青混凝土，上面层采用4 cm厚AC-16沥青混凝土，随着通车年限的增长，加铺的沥青混凝土层无法抵抗下承层导致的反射裂缝，沥青路面出现非常明显的横向裂缝和纵向裂缝，严重影响路面的美观性和行车的安全性、舒适性。

针对路面现状，本工程采用分步摊铺工艺，在原路面加铺了1.5 cm厚的ARC超韧磨耗层。超韧磨耗层与原路面之间的黏结剂具有优异黏结性、渗透性及不黏轮性，加铺超韧磨耗层后的路面图见图2。

图2 加铺ARC后的路面图

施工完成并开放交通1个月后，对加铺的超韧磨耗层进行了工程质量验收，超韧磨耗层工程质量验收参数见表9。由表9可知，加铺的超韧磨耗层路表均匀、平整、无明显裂缝出现。超韧磨耗层路面表面密实、无松散、无花白料、无轮迹、无刮痕，且边线、横纵向对接平顺。超韧磨耗层的厚度、平整度均符合质量验收标准。

表9 ARC超韧磨耗层工程质量验收

在工程通车后1年内对所加铺超韧磨耗层的横向力系数、摩擦系数摆值和构造深度进行跟踪观测，在通车1个月后均值分别64，68和1.2 mm，通车12个月后均值分别61，65和1 mm，说明超韧磨耗层的横向力系数、摩擦系数摆值和构造深度在1年内均满足工程质量验收标准。随着时间的增长略有衰减，但是仍然保持良好的性能指标，通车后1年内加铺超韧磨耗层外观仍符合验收要求，无明显裂缝。

4 结语

本文利用自制的PG82型高韧高弹复合改性沥青配制了ARC超韧磨耗层沥青混合料，并将其应用于武汉市G318国道奓山段的沥青路面超薄层铺装，工程所用热拌混合料严格按照《公路沥青路面施工技术规范》配制，具有优异的力学性能和耐高低温性能。黏结层采用高渗髙黏的高性能黏结剂，施工采用先洒油后摊铺工艺。加铺ARC超韧磨耗层后，路面的各项路表性能指标均得到提升，且具有优异的防滑性能，通车1年内无明显裂缝，试验段应用表明，超韧磨耗层具有十分优异的路面防滑及防反射裂纹性能，是一种应用性能优良的磨耗层。