HET-Y(B)高性能超薄罩面在广韶高速公路养护中的应用

张琪元彤，豆莹莹，许新权，伍 宇

(1.广东省路桥建设发展有限公司，广州 510623；2.广东交科技术研发有限公司，广州 510550)

0 引言

近年来，随着交通经济的快速增长，重载、超载车辆的交通量也随之增加，加速了沥青路面病害的发生，缩短了路面的服役期限[1-2]。为进一步延长重交通高速公路的使用寿命，提升路面耐久、耐磨、降噪、抗高温、抗开裂、抗水损害等性能，同时降低施工经济成本[3-4]，道路工作者开展了薄层罩面加铺技术的研究，并逐步在实际工程中推广应用。

广东省2005年以后开始研究和使用超薄薄层技术，用于矫正高速公路的裂缝和轻微车辙，以及抗滑能力不足等问题，如UTAC-10等[5-6]。由于相关工艺和技术不成熟，相关工程的技术效果不能令人满意。在此背景下，广东高速公路管理部门逐渐放弃了UTAC-10，转而大量采用技术相对成熟的NovaChip技术。然而，由于NovaChip存在专利限制、施工成本高昂等问题，该技术在广东的推广应用并不是很理想[7-8]。近年来，吴传海[9]等针对广东湿热地区重载交通的环境，研发了HET(High Performance and Economical Thin Layer Techonology)系列抗滑耐久薄层，已在广东多个新建道路及养护工程中得到了推广应用，并取得了良好的效果。

本文根据以往的理论研究及工程应用，以广韶高速公路养护工程为依托，着重对HET-Y(B)高性能经济薄层罩面混合料的配合比设计及路用性能进行研究，通过现场施工对施工工艺及应用效果进行评价，期望更好地为HET系列薄层罩面的推广应用提供参考。

1 HET薄层罩面的优点

根据近年来广东省内高速公路沥青路面预防养护措施的应用情况，主要针对薄层罩面的养护类型、加铺厚度、使用年限、主要功能等进行调研对比(表1)。

表1 不同类型的薄层罩面使用情况对比

经调研对比，HET薄层罩面具有以下优点：

(1)针对不同应用场景，可量身定制。对于营运公路提出了HET-Y型薄层罩面，针对不同工况及应用场景分为2.0～2.5cm HET-Y(A)型、1.0～1.5cm HET-Y(B)型和2.0～2.5cm HET-Y(C)型[9]。

(2)性能优良，经济耐久。HET混合料所用沥青为自主研发的专用高粘弹改性沥青，需满足沥青60℃动力粘度≥350 000Pa·s的要求，HET薄层罩面使用寿命可达4～8年。

(3)施工便捷，路面质量可有效控制。HET高性能沥青混合料易于加工，施工和易性好，施工后路面质量均匀、密实，性能优异。

2 广韶高速公路薄层罩面结构设计方案

京港澳高速公路粤境韶关甘塘至广州太和段(简称“广韶高速”)北起韶关甘塘，接京港澳高速公路粤境北段，起点桩号为K1951+840，终点桩号为K2150+420，全长198.58km。2005年9月对原六车道路基四车道路面进行扩建，2006年10月对全线进行罩面大修，其中韶关段水泥砼路面进行了白加黑工程，目前全线主要为沥青路面。

经过近几年的持续养护维修，京港澳高速公路粤境韶关至广州段路面状况得到了较大幅度的提升，总体状况良好。但局部路段仍存在坑槽密集、连续横纵裂缝等病害，亟待处治解决。

近年来，广韶高速交通量呈逐年快速递增的趋势，且重车比例大，在行车荷载及雨水作用下，部分沥青路面出现了不同程度的病害，个别位置存在粗集料散失的情况。经广韶高速原路面病害状况检测，对车辙深度在10mm范围内的路段，设计加铺1.0cm HET-Y(B)高性能超薄罩面，所采用的路面处治结构如图1所示。

图1 路面处治结构

3 HET-Y(B)超薄罩面配合比设计及性能要求

结合重交通高速公路薄层体系的主要功能需求和结构性能，薄层体系一般对抗滑、密水、耐久和稳定性能等有较高的技术要求[10-11]。采用马歇尔配合比设计方法进行骨架密实型HET-Y(B)沥青混合料级配设计，通过适配的3组不同矿料初选级配，确定了最终的矿料合成级配组成和合成级配曲线，分别见表2和图2所示。

图2 HET-Y(B)矿料合成级配曲线

根据选定的级配，分别以6.3%、6.3%±0.3%的油石比进行马歇尔击实试验。HET-Y(B)混合料的拌和温度为175℃～185℃，击实温度为170℃～180℃，双面击实75次成型试件。通过测试马歇尔试件的体积指标确定最佳油石比为6.6%，其中颗粒木质纤维掺量为沥青混合料质量的0.3%，同时对混合料的析漏损失和飞散损失进行了测试，测试结果均满足规范技术要求(表3)。

表3 HET-Y(B)混合料试验结果

通过对HET-Y(B)高性能沥青混合料的水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能进行综合分析，提出了HET-Y(B)高性能沥青混合料的技术要求(表4)。

表4 HET-Y(B)高性能沥青混合料技术要求

4 施工工艺及工程应用效果

4.1 施工工艺

4.1.1 混合料生产

HET-Y(B)高性能超薄罩面使用的是专用的高粘弹改性沥青。不同于普通混合料的温度，高粘弹改性沥青混合料对温度的要求较高，要求高粘弹改性沥青混合料的生产温度应控制在185℃～195℃，沥青加热温度控制在175℃～185℃，集料加热温度控制在190℃～210℃。施工单位在沥青拌和楼设置专人测温，对每一车混合料的温度进行检测，并详细、准确地记录，供拌和楼及时调整温度使用。混合料生产时设定合理的干拌和湿拌时间，对于高粘沥青混合料的拌和时间相对于普通改性沥青混合料应适当延长，干拌时间控制在15s～20s，湿拌时间控制在55s～60s，每一锅沥青混合料的拌和时间应为70s～80s。采用直排式下料，料车装料时不能堆太高，采用五点装料法，避免混合料在车厢内产生离析。

4.1.2 混合料摊铺

HET-Y(B)高性能超薄罩面采用专用设备福格勒1800-3 SJ同步摊铺机进行施工，即沥青混合料和乳化沥青同步摊铺,如图3所示。该设备可一次性完成乳化沥青喷洒、热沥青混合料摊铺及熨平。

图3 高性能薄层罩面现场同步摊铺施工

沥青混合料摊铺前，必须调整好摊铺机的各项施工参数，包括摊铺系数、行走速度、螺旋高度以及夯锤的振捣频率等关键参数，以满足薄层路面良好的施工效果。根据现场路面的实际摊铺效果，建议摊铺速度为4～5m/min。为了使摊铺机更均匀地布料，防止路面出现离析现象，可在摊铺机两侧加装螺旋叶片，使螺旋布料器末端距物料档板的距离控制在20～30cm。摊铺机的后部及两侧均设置洒布粘层油的喷嘴，混合料与粘层油同步施工,如图4所示。薄层罩面的粘层油设计用量为1.0kg/cm2，路面洒布均匀。建议将改性乳化沥青的温度提升到70℃左右，四周的管道全部疏通，以提高粘层油洒布的均匀性，增强层间的黏结。

图4 粘层油均匀洒布

4.1.3 混合料碾压

HET-Y(B)高性能沥青混合料的和易性较好，混合料容易碾压成型，一个作业面配备2台13t双钢轮压路机即可完成碾压作业。经施工现场采用不同的碾压工艺进行对比，碾压效果分析见表5。

表5 薄层罩面碾压工艺效果对比

1号碾压工艺共4遍，碾压效果良好，骨架结构明显，沥青油膜保护较好，表面的光泽度良好；2～4号碾压工艺均有过压现象，其中3～4号碾压工艺过压明显，导致路面发黄，油膜被刺破。最终推荐采用1号碾压工艺进行HET-Y(B)高性能经济薄层罩面的碾压。现场单幅路面、双幅路面施工碾压作业如图5和图6所示。

图5 单幅路面施工碾压作业

图6 双幅路面施工碾压作业

4.2 工程应用效果

在广韶高速养护工程中，采用了1.0cm HET-Y(B)高性能超薄罩面，通过芯样厚度、平整度、渗水系数、构造深度等指标对加铺的HET-Y(B)超薄罩面性能进行了测试，测试结果见表6。

由表6可知，HET-Y(B)厚度检测轮迹带位置摊铺厚度为14～15mm，车道中间及车道外侧厚度为13～14mm，实测厚度大于设计厚度。这主要是由于轮迹带位置处原路面车辙较深，未经车辙处治直接加铺1.0cm HET-Y(B)不能满足需求。根据工程应用效果得出：车辙深度小于6mm时，采用1.0cm HET-Y(B)摊铺效果稍好；车辙深度在6～10mm之间时，建议对车辙处治后再加铺或采用1.2cm HET-Y(B)薄层罩面。试验路渗水系数共检测6点，其中轮迹带位置检测3点，车道中间位置检测3点，均满足渗水系数≤120mL/min的设计要求。试验路碾压情况良好，构造深度基本为1.0mm左右，均满足设计要求。

表6 HET-Y(B)试验路性能检测试验结果

5 结论

以广韶高速养护工程为依托，通过对HET-Y(B)高性能混合料配合比设计、路用性能评价、施工工艺及工后应用效果分析，主要结论：

(1)原沥青路面车辙深度小于6mm时，建议采用1.0cm HET-Y(B)薄层罩面；车辙深度在6～10mm之间时，建议对车辙处治后再加铺或采用1.2～1.5cm HET-Y(B)薄层罩面。

(2)采用马歇尔配合比设计方法，确定了HET-Y(B)高性能混合料矿料合成级配，得到最佳油石比为6.6%，其中颗粒木质纤维掺量为混合料质量的0.3%。经过测试验证，混合料的路用性能满足要求。

(3)通过工程应用，对施工质量关键的控制参数进行了研究，形成HET-Y(B)高性能混合料生产、碾压、摊铺施工工艺。经工后路面性能指标检测，工程应用效果良好。