冷拌碎石磨耗层在高速公路抗滑性能提升中的应用

刘保坤

（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司，石家庄 050000）

1 引言

现阶段，95%以上的高速公路路面采用沥青混凝土材料，相较于其他类型的路面， 沥青路面的行车舒适性较高、 噪声低、抗滑性强，因此应用较多。 沥青路面主要由沥青胶结料及碎石集料等构成，在外界环境和行车荷载的长期影响下，沥青路面长时间运营后难免出现病害问题，包括车辙、裂缝、沉陷等[1]，因此，沥青路面在使用一定周期后需进行必要的养护维修处理。 冷拌碎石磨耗层常用来进行高速公路沥青路面养护，其厚度较小，一般约为0.5 cm，且养护成本较低，能较好地应用于高速公路罩面养护施工，无任何废料产生，且能耗排放量较低，满足绿色施工要求，可实现散点施工。

本文重点研究了冷拌碎石磨耗层原材料设计、 施工技术要点等，并在具体工程中进行应用。

2 路面抗滑性能提升处治技术方案对比分析

高速公路在运营一段时间后， 由于沥青路面长时间暴露在外，且不断受到行车荷载和车辆的磨耗影响，使其抗滑性能不断降低，在雨季、雪天等天气条件下容易导致交通事故，使行车舒适性和安全性大打折扣[2]。 目前，高速公路沥青路面抗滑性能提升方案主要是采用磨耗层。 根据施工工艺、 材料构成、适用范围等不同，磨耗层可分为冷拌碎石磨耗层、纤维超粘磨耗层、极薄磨耗层以及超薄磨耗层等，具体分析如下。

2.1 冷拌碎石磨耗层

冷拌碎石磨耗层的级配特征以单一粒径为主， 厚度约为0.5 cm，主要施工原材料为高性能胶结料底层、胶结料上封层、单一粒径碎石等，借助同步磨耗层车进行施作，预期的使用年限在3～5 年。 冷拌碎石磨耗层的厚度较小，可有效降低沥青胶结料和碎石集料的使用，因此，养护成本较低，能较好地应用于公路单车道和罩面养护施工，无任何废料产生，且能耗较低，满足绿色施工要求，但在施工中对碎石和胶结料的质量要求较高。据统计，冷拌碎石磨耗层的单价在28～38 元/m2，主要适用于病害较少且程度较轻路段的养护，可以实现散点施工。

2.2 纤维超粘磨耗层

纤维超粘磨耗层的级配特征以连续密级配为主， 厚度在1.0 cm 左右，主要施工原材料为纤维，借助纤维改性专用摊铺机进行施作，预期的使用寿命在3～5 年。 纤维超粘磨耗层抗滑封水效果良好，由于纤维的掺入，能确保路面抗裂性能，施工速度较快且对交通影响较小，能较好地应用于公路单车道和罩面养护施工，且能耗较低，但噪声较大，层间黏结效果不佳[3]。据统计，纤维超粘磨耗层的单价在30 元/m2以内，主要适用于病害较少且程度适中路段的养护。

2.3 极薄磨耗层

极薄磨耗层的级配特征以间断密级配为主，厚度约1.2 cm，主要施工原材料为改性沥青胶结料、改性乳化沥青等，借助一体化摊铺机进行施作，预期的使用年限在4～5 年。 极薄磨耗层可有效减少行车水雾现象的产生，结合其较大的构造深度，能降低路面噪声，较好地适用于标高限制路段，然而在使用中只能用作罩面，且需要专门的设备和材料，成本较高[4]。 据统计，极薄磨耗层的单价在60 元/m2以内， 主要适用于病害较少且程度适中路段养护。

2.4 超薄磨耗层

超薄磨耗层的级配特征以间断密级配为主，厚度约2.0 cm，主要施工原材料为不粘轮乳化沥青、复合增效剂等，借助常规摊铺机进行施作，预期的使用年限在5～6 年。 超薄磨耗层对的噪声低、抗滑耐久性好，施工设备简单，能较好地应用于公路单车道和罩面养护施工，但成本较高。 据统计，超薄磨耗层的单价在53 元/m2以内， 主要适用于病害较多且程度较大路段养护。

3 工程概况

某高速公路建设项目全线长94.689 km，设计行车速度为80 km/h，路基宽度为26 m，沥青混凝土路面，按照公路-Ⅰ等级，双向四车道，属于早期修建的高速公路，运营使用年限为30 年。该高速公路前期经过了大中修养护，现阶段通过全线勘察发现，公路局部路段存在部分病害问题，且路面抗滑性能较差，影响行车舒适度，现阶段建设单位拟组织养护队伍实施小修养护，综合考虑下决定采用冷拌碎石磨耗层进行施作，并对其施工技术要点进行重点研究。

4 冷拌碎石磨耗层原材料设计分析

4.1 集料

本项目冷拌碎石磨耗层集料选用粒径为5 mm 的玄武岩，其主要技术指标见表1。 结合表中数据可得，所选用的集料满足规范要求。

表1 冷拌碎石磨耗层集料技术标准

4.2 胶结料

沥青路面中冷拌碎石磨耗层采用的高性能黏结剂技术标准以及检测结果见表2。

表2 高浓改性乳化沥青技术标准

5 冷拌碎石磨耗层施工技术要点

5.1 预拌碎石

本项目选用的碎石为3～5 mm、5～10 mm 玄武岩碎石，并采用4 mm 筛网进行过筛，筛余即为冷拌碎石磨耗层中碎石集料，该方法还可以起到除尘的作用。 利用MARINI300 拌和楼进行碎石预拌，确保沥青胶结料可均匀包裹碎石表面[5]。

5.2 乳化沥青洒布

首先，在既有路面表面均匀撒布一层改性乳化沥青，乳化沥青的洒布量控制在0.5 kg/m2， 要求乳化沥青彻底破乳完成后再展开下步工序。

5.3 同步施工

采用同步碎石封层车进行施工， 以确保碎石封层和黏结剂可有效黏结。 将预拌后的玄武岩碎石和改性乳化沥青同步铺洒于既有路面， 确保玄武岩集料碎石可与改性乳化沥青之间充分接触，两者间的裹附面积需满足施工要求[6]。再采用30 t胶轮压路机进行3 遍左右的碾压施工， 以形成冷拌碎石磨耗层。 施工完毕后采用路面清扫车将多余碎石进行清理，确保足够整洁。 该施工环节中玄武岩碎石洒布量在8 kg/m2左右，改性乳化沥青洒布量在1.3 kg/m2左右。

5.4 乳化沥青再次洒布

同步碎石封层车施工完毕后， 待改性乳化沥青完全破乳完成，进行改性乳化沥青二次喷洒，洒布量在0.5 kg/m2。

5.5 施工质量检测

为改善该高速公路沥青路面抗滑性能， 拟采用冷拌碎石磨耗层技术进行养护处理， 施工完毕后选择合适路段进行施工质量检测，并选用抗滑摆值作为评价指标，采用摆式摩擦系数仪检测检测路段路面的抗滑性能[7]，其检测结果见表3。并选择6 个检测点位分别检测冷拌碎石磨耗层渗水系数、 构造深度以及摩擦系数等指标，具体检测结果见表4。

表3 冷拌碎石磨耗层路面试验段抗滑摆值检测结果

表4 冷拌碎石磨耗层路面施工效果

根据表3、表4 结果可知，采用冷拌碎石磨耗层技术进行公路养护处理后，路面抗滑性能得到有效提高，且病害问题得到了有效改善。

6 结语

本文就冷拌碎石磨耗层在高速公路抗滑性能提升中的应用进行研究，结合实际高速公路路面工程，围绕冷拌碎石磨耗层原材料设计、施工技术要点进行展开，并对其施工质量进行检测。 研究结果表明，采用冷拌碎石磨耗层技术进行公路养护处理后，路面抗滑性能得到有效提高，且病害问题得到有效改善，延长了公路使用寿命。