沥青路面超薄罩面层技术简介

曾宪辉 李强

摘 要：超薄罩面层是一种道路预防性养护技术，应用较为广泛，它能够修复原路面的轻微裂缝、车辙以及路面不平整等功能性病害，从而恢复路面的服务功能。本文针对沥青路面超薄罩面层技术的研究现状、施工工艺进行阐述，并对超薄罩面层的优劣势进行分析。

关键词：沥青路面; 超薄罩面层; 施工工艺

中图分类号：U416.1       文献标识码：A         文章编号：1006-3315（2021）10-227-003

自上世纪90年代以来，我国公路发展迅猛，截至2019年，全国公路总里程已达到501.25万公里，其中公路养护里程为495.31万公里，占公路总里程的98.8%[1]。多年的发展和使用后，中国公路已逐渐步入养护期，如何经济而有效地保持良好的道路状况将成为一项亟需研究的长期工作。

早期铺筑的许多沥青路面经过一定时间的使用，虽然路面结构性完整，但路用性能已大幅降低，具体表现在路面裂缝、车辙、坑槽、抗滑性能、平整度等性能的减弱。一般认为，当路面达到75%的设计寿命，工程性能下降约40%时，是最佳的预防性养护时机，如果维修延期，后期的维修费用将会是预防性养护费用的4-5倍[2]。研究表明[3，4]，超薄罩面层能够对新建路面或旧路起到良好的养护作用，可以用来处理路表表面磨光，轻微裂缝、车辙等路面的功能性病害，恢复原路面良好的平整度、抗滑性等路用性能，还能够显著降低行车噪音，并具有较低的建造成本，因此，超薄罩面层在国内的使用越趋广泛，在多地都有一定规模的工程应用。

超薄罩面层是一项应用广泛的预防性养护技术，它是在原路面上洒布一层粘层油，再在其上加铺一层沥青混合料面层，厚度在2.5cm以下。通常情况下，粘层油被要求采用高性能的改性沥青或黏度较高的改性乳化沥青，从而确保新加铺的超薄罩面层与原路面之间具有良好的黏结强度。超薄罩面层不属于路面结构层，基本上不起增加路面强度的作用，属于非结构性的路表面养护层，一般用来处理路表表面磨光，出现轻微裂缝、车辙、不平整等路面功能性病害，从而恢复路面原有的服务功能。同时，超薄罩面层技术与其他预防性养护技术相比，具有良好的工程适应性，在正确选择材料和进行混合料设计的条件下，超薄罩面层可以成功应用于严寒、炎热、干燥、潮湿等各气候区域，且在原路面结构强度良好、罩面层设计规范、施工质量合格的条件下，超薄罩面层可延长原路面8年之久，是一种路用性能和经济效益并重的预防性养护技术[5]。

1.沥青路面超薄罩面层在国内外的研究与发展

超薄罩面层加铺层技术的研究最早始于法国[6]，采用了间断式级配，其特点是粗集料量大，细集料和矿粉量少，沥青量大，有利于提高路面的平整度，增加路面的抗滑能力。后来，英国研究人员也在90年代对薄层加铺技术进行了研究和应用，铺筑了一批试验路面，包括单层薄层加铺、多层薄层加铺和薄层沥青混凝土层。90年代后期，超薄摩擦层（Novachip）成为德国应用最广泛的薄层覆盖技术，但多年的应用经验表明，Novachip技术具有造价昂贵的缺点。为了提高路面的抗滑性能和抗高温车辙性能，美国研究人员引入了Novachip技术，并借此机会对薄加铺层技术进行了全面的研究。我国自20世纪90年代中期开始研究超薄罩面层，到目前已有了较为全面的研究。

屈甜等[7]采用多点支撑骨架状态的混合料体积设计方法，引入了7.1mm粒径筛孔，以期提高超薄罩面层的抗滑性能。吴后选等[8]提出了一种新的路面结构组合，他将原路面的中面层和下面层进行合并成7cm的新面层，再在其上加铺一层2.5cm厚的超薄罩面层，并对这一新路面结构的各项路用性能进行了检验，性能良好。之后铺筑了试验段，对这一新型路面结构的原材料、施工术要点以及社会经济效应等进行了总结;曹东伟等[9]探究了就地热再生工艺下超薄罩面层的路用性能，采用了四种不同结构形式的路面，结果表明，就地热再生可以用于超薄罩面层，不同结构对其性能影响不大，但施工工艺还需进一步优化。晏飞等[10]以依托实体工程，介绍了温拌超薄罩面层的应用，归纳总结了原路面的评价处治方法，温拌材料的选择原则，施工过程中的重点难点，以及如何管理施工的方法。史鹏鸿等[11]在超薄罩面层沥青混合料中加入了钢渣，研究了其化学性能，并对路用性能进行试验和分析，分析，为超薄罩面层的材料研究提供了新的思路。Hu等[12]采用开级配设计超薄罩面层，这种级配的好处是空隙较大，在排水、降噪和抗滑方面都有显著的提升，但高孔隙率也使超薄罩面层的抗松散剥落能力和承载力降低，因此选用了集料粒径较小的OGFC-5级配进行研究，结果表明OGFC-5超薄罩面层黏结力好于常用的OGFC-13等级配，但内摩阻力稍弱，为多孔超薄罩面层的研究提供了参考。Chen等[13]将超薄罩面层应用在飞机垂直起落路面，相比原本的路面可节省30%的成本，并且该超薄罩面层符合路面使用要求。

综上所述，国内外对超薄罩面层沥青混合料的设計方法、作用机理和路用性能等都有较为全面的研究，超薄罩面层沥青混合料也应用在越来越多的预防性养护工程之中。目前，我国对超薄罩面的研究主要集中于超薄罩面层的级配与结构设计、路用性能、沥青或黏结层材料等，在工程中未形成受全国范围认可的、成熟的、系统的应用技术体系和规范，此外，也还缺少超薄罩面的长期使用监测等。

2.沥青路面超薄罩面层的施工工艺

2.1沥青路面超薄罩面层施工技术类型分析

超薄罩面层技术按照拌和温度的不同，大致可分为以下三种类型：

（1）冷拌超薄罩面养护技术，一般是指使用乳化沥青或者改性乳化沥青在常温下拌和沥青混合料，并在常温下进行摊铺和碾压成型的超薄罩面层，这种技术可以显著减少烟尘污染等一系列问题。

（2）热超薄面层养护技术，此项技术应用较为常见，是指在高温（180-190℃）下拌和、摊铺和碾压超薄罩面层，其具有良好的平整度和路用性能。

（3）温拌沥青混合料超薄罩面养护技术。此技术能够使沥青路面更易压实，施工温度可比常规热薄层技术低20℃～30℃，增强了施工和易性。

2.2施工准备内容

施工准备内容大体可分为外部因素和路面因素。外部因素是指对施工地点的温度、交通状况和施工机械等因素进行准备。由于大部分超薄罩面层的摊铺温度要求较高，因此环境温度若低10℃，或处于雨季等不利天气，一般不进行养护施工，否则对超薄罩面层的摊铺、压实和长期的路用性能都会产生影响。要做好交通组织准备，根据该公路的交通情况，有针对性地制定出相应的管理措施，对施工路段进行封闭，并设置明显标志以提醒和疏导车辆，保证交通通畅，同时，保证封闭车道具有一定的宽度，确保顺利的施工。对相关施工机械应进行检验测试，避免安全事故的发生。

关于路面因素，由于超薄罩面层的铺筑是为了对原路面进行修复和养护，因此要对原路面进行提前的检查和预处理，以保证施工顺利和良好的路用性能。提前清理原路面的树叶、垃圾等杂物，之后在原路面上撒布黏层油，以保证原路面与超薄罩面层的黏结效果，若原路面平滑，表面紋理不丰富，还应当先对路面进行拉毛处理。如果出现较严重的裂缝时，要对裂缝进行灌胶处理，当路面出现严重的车辙、坑槽等病害时，需要对病害部分进行铣刨和填充。若未进行完善处理，则可能在施工时出现路面凹陷等问题，也会对罩面层的质量造成影响。施工前的准备工作较为繁琐，但良好的准备工作能够提高超薄罩面层的养护质量，延长使用寿命。

2.3沥青路面超薄罩面层施工步骤

2.3.1混合料拌和

混合料采用间歇式拌合机拌制，拌合站应建立在干燥、空旷、有良好的运输条件和排水设备的地点。拌和机有准确计量、分级上料、拌和均匀、智能调控、随时记录等功能。沥青混合料生产时应控制：矿料加热温度和拌和温度控制在180-200℃。严格控制沥青混和料的拌和时间，拌和的时间由试拌得出。沥青混和料出场时应有专人进行检查，保证成品混合料均匀一致，无花白料，无结块成团或严重离析现象产生，混合料出场温度应大于180℃，但不能超过210℃，否则应调整拌和温度重新进行拌和。

2.3.2摊铺

在进行全方位的摊铺之前，需要先进行试验路段的铺筑，并对试验路段各项路用性能进行检验，合格后方可进行正式段的铺筑。摊铺机应提前在接料斗内涂刷少量防止粘料的隔离剂，以防止沥青混合料的黏附。沥青混合料摊铺速度保持在3～4 m/min，摊铺宽度保持不变，并做到缓慢、均匀、不间断地摊铺。摊铺期间，施工人员一般不得进入摊铺路段，不得人工修补，如遇特殊情况，允许人工补料或更换混合料。摊铺过程中，应有工作人员控制摊铺温度在170-180℃，否则后期罩面将难以压实。摊铺遇雨时，应立即停止施工，并清除未碾压路段的沥青混合料，还未使用的沥青混合料也应当全部废弃。

2.3.3碾压

由于路面铺筑时沥青混合料热量散失很快，加上罩面层的厚度较薄，增加了压实难度，因此碾压工作尤为重要，碾压的温度和碾压方式都需严格控制。在摊铺完成后立刻进行碾压，碾压分为三个阶段：初压、复压和终压。初压：采用双钢轮振动压路机前静压后振压共2遍，并保证初压温度在150℃以上。复压，利用双胶轮压路机前后振动压实共4遍，在120℃以上温度时碾压完成。终压，由双钢轮振动压路机全幅静压共2遍，在90℃以上碾压完成。碾压采用由外到中，由低到高的顺序碾压，碾压机进行下一碾压带时，与原碾压带重叠1/2～1/3轮宽。压路机全程应匀速、缓慢行驶，启动和停止时不得急刹。路段边缘压实后不平整的部分和个别碾压存在缺陷的部分，可用小型压路机再次进行碾压。

2.3.4开放交通

超薄罩面层铺筑完成之后，尽量在天黑前开放交通，开放交通后，车流也可帮助罩面继续进行压实。当路面温度下降至40℃以下时便可以开放交通，若路面温度较高时，可以少量洒水以帮助降温。

3.沥青路面超薄罩面层的优劣势

3.1沥青路面超薄罩面层的优势

沥青路面超薄罩面层经过了长期的研究和使用，具有如下优势。

第一，超薄罩面层能够改善原路面的平整度，修复车辙、坑槽等功能性病害，同时，超薄罩面层具有优异的摩阻力和耐磨性能，提高了行车的舒适性和安全性。

第二，超薄罩面层作为预防性养护措施，防止了原有路面的车辙、裂缝、坑槽等病害的进一步恶化，延长道路使用寿命，同时，相对传统路面的厚度较薄，用料更少，具有良好的社会经济效益。

第三，超薄罩面层施工工期短，施工完成后可快速开放，对交通的影响小，施工组织简便。

3.2沥青路面超薄罩面层的劣势

超薄罩面层是一项经济且性能优良的预防性养护技术，但目前还存在以下问题。

第一，黏结层材料质量参差不齐。薄层沥青混合料厚度薄，车辆急刹会造成层间脱离风险，因此，罩面层与原路面的黏结性能尤为重要，超薄罩面层的使用效果与层间黏结材料的选择有着密切的关系。

第二，施工要求较高。超薄罩面层厚度较薄，热量散失较快，若施工碾压质量差，将会造成压实度较低，罩面厚度较厚，空隙率较大，进而导致早期水损害，还会造成抗滑能力的衰减。

第三，超薄罩面沥青混合料没有统一的设计体系和标准。目前，超薄罩面层沥青混合料大多采用传统马歇尔设计，即与普通沥青路面设计类似。虽然马歇尔设计满足普通热拌沥青混合料要求，但是采用普通沥青路面的标准来评价超薄罩面层，此方法有待进一步验证。

目前沥青路面超薄罩面层技术已有了广泛的研究与应用，但针对超薄罩面层的施工工艺与流程还未有配套的成套施工设备，也未形成受全国范围内认可的、成熟的、系统的应用技术体系和规范。

在沥青路面超薄罩面层施工前，要做好环境判断、机器调试、交通管理和路面预处理等步骤，在对路面预处理时，对路面较为严重的裂缝、坑槽等病害要进行提前修复和处理，由此可确保顺利施工，提高罩面层的路用性能和使用寿命。

沥青路面超薄罩面层能够修复原路面功能性病害，延长道路使用寿命，具有良好的社会经济效益，但是超薄罩面层也有黏结层材料质量参差不齐、施工要求较高、没有统一规范等问题，还需要进一步的研究。

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