超粘磨耗层用材改性优化对沥青路面性能的影响研究

摘要：沥青路面的抗滑性和耐磨损性能对于道路使用寿命、行车安全和行车舒适度都起着至关重要的作用。本研究以通过超粘磨耗层改善沥青路面性能为目的，将基质沥青、乳化剂、盐酸、稳定剂以及降粘剂作为超粘磨耗层基本材料，并加入苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（SBS）改性剂，制备粘接用材料，将矿料、水泥、纤维、乳化沥青、水按照100∶1.0∶0.2∶11.0∶6.0配比制备拌合材料。在沥青路面均匀散开粘接材料，并摊铺超粘磨耗层拌合料，测试其优化性能。经检验可知：应用该材料的最低渗水系数保持在400～450 mL/min之间，平整度检测均保持在1.0 mm以下，车辙变形未超过3.0%，抗压强度在27～28 MPa之间，最高破损率未超过5%，且耐磨与防滑效果较好，具有较强的防水雾性与降噪性，且道路运营的影响较小。

关键词：沥青路面；养护工程；超粘磨耗层；平整度；抗车辙；抗压能力

中图分类号：TQ522.65；U416文献标志码：A文章编号：1001-5922（2025）01-0067-04

Influence of material modification optimizationof superviscous abrasion layer on the performanceof asphalt pavement

DING Dewei1，LIU Xiaoyu1，XUE Yaodong2

（1.CCCC First Harbor Engineering Company Co.，Ltd.，Tianjin 300461，China；

2.Nanjing Runcheng Transportation Science Research Institute Co.，Ltd.，Nanjing 211500，China）

Abstract：The slip and wear resistance of asphalt pavement plays a crucial role in road longevity，driving safety and driving comfort.for the purpose of improving the performance of asphalt pavement through superviscousabra⁃sion layer，matrix asphalt，emulsifier，hydrochloric acid，stabilizer and viscosity reducer were used as the basic ma⁃terials of superviscous abrasion layer，and styrene-butadiene-styrene terpolymer（SBS）modifier was added to pre⁃pare bonding materials，and ore，cement，fiber，emulsified asphalt and water were prepared according to the ratio of 100∶1.0∶0.2∶11.0∶6.0.The adhesive material was evenly spread on the asphalt pavement and the super-adhesive abrasion layer mixture was paved to test its optimal performance.The effect test showed that the minimum permea⁃bility coefficient of the applied material was kept between 400～450 mL/min，the flatness detection was kept below1.0mm，the rut deformation did not exceed 3.0%，the compressive strength was between 27～28 MPa，the highest damage rate did not exceed 5%，and the wear resistance and anti-slip effect were good，with strong effects of water⁃proof fog and noise reduction，and the impact of road operation was small.

Key words：asphalt pavement；maintenance engineering；superviscous wear layer；flatness；rutting resistance；resis⁃tance to pressure

沥青路面在长时间的车辆行驶和气候环境的作用下，容易出现磨损、龟裂、变形等问题，降低了路面的使用性能和安全性[1-2]。对于车流量大、负荷重的道路，需要更耐磨的路面材料来满足其高强度、高速度通行的要求，以延长路面的使用寿命[3]。超粘磨耗层的添加能够显著增强路面的抗磨损能力，特别适用于高负荷、高频次车辆通行的道路[4-6]。

张海涛等人[7]探讨排水性沥青混合料的各向异性和力学性能，并通过优化排水性沥青磨耗层来提高其性能，采用车辙板渗水系数测试仪，模拟雨水在路面中渗流的过程，从而展开力学性能试验。许忠印等人[8]通过比较玄武岩、煅烧铝矾土超薄磨耗层的水稳定性、低温抗裂性能和抗滑性能，得到超薄磨耗层的性能与集料的微结构密切相关，具有更复杂表面微结构和较高晶相硬度的集料，其超薄磨耗层的路用性能越优异。为解决以上方法的问题，提出超粘磨耗层对沥青路面性能的优化效果研究。

1试验部分

1.1材料制备

准备超粘磨耗层用原材料，分别制备路面超粘磨耗层使用的2种材料，分别为粘接用材料与拌合用材料，在沥青路面撒一层粘接用沥青材料，增强路面粘度，再均匀摊铺拌合沥青材料，从而测试改性超粘磨耗层对路面性能优化的效果。

1.1.1粘接用材料

粘接用材料可以增强超粘磨耗层与沥青路面之间的附着力[9]，确保两者能够紧密地结合在一起，可以有效地提高路面的耐磨性、抗滑性和耐久性，保护沥青路面免受车辆的直接冲击和环境的侵蚀[10]，减少路面的损坏。超粘磨耗层采用以下原料制成粘接用材料：

（1）基质沥青：选取泰国IR-PC70号道路石油沥青，其软化点不小于47℃，溶解度不小于99.9%。

（2）乳化剂：选用进口阳离子快裂乳化剂，其遇热时更容易融化。

（3）苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（SBS）改性剂[11-12]：采用李长荣3501型改性剂作为粘接用改性剂。

（4）助剂：包括盐酸、稳定剂以及降粘剂。

利用以上材料制成改性超粘磨耗层粘接用材料，制成的粘合用SBS改性乳化沥青相关指标均符合测试标准。

1.1.2拌合材料

制备路面养护工程所用的拌合材料，具体如下：

（1）基质沥青：采用新加坡壳牌70号道路石油沥青，该沥青闪点不小于320℃，溶解度不小于99.9%。

（2）乳化剂：采用进口阳离子快裂乳化剂。

（3）SBS改性剂：采用岳石化791-H线型改性剂作为拌合料的改性剂，能够使沥青更具弹性，增加路面的变形能力，有助于改善沥青的弹性和黏度，提高其在超粘磨耗层中的适用性，增加路面的耐久性。

（4）助剂：采用盐酸、稳定剂等作为助剂。

（5）水泥：PO52.5水泥具有较好的耐磨性能，适合作为超粘磨耗层拌合材料中的填料使用[13]。

（6）纤维：将聚丙烯纤维掺入拌合材料中，可以提高路面的抗压性能，提高韧性，降低内部裂缝端部的应力集中系数。

（7）矿料：拌合料制备中的矿料选用灰绿岩，其中包括粗集料5～10 mm碎石、细集料3～5 mm碎石与石粉0.3 mm。灰绿岩具有较高的硬度和较好的耐磨性，适合作为超粘磨耗层的矿料使用，有助于提高路面的耐久性和抗磨损能力[14-15]。不同级别矿料的筛分与级配情况如表1所示。

按照表1矿料合成级配结果，制备超粘磨耗层改性用拌合料。为满足拌合料的施工要求，将矿料、水泥、纤维、乳化沥青、水按照100∶1.0∶0.2∶11.0∶6.0配比，确定拌合料的详细配比。当完成不同材料的准备后，即可开始进行沥青路面性能效果测试。

1.2性能测试

双向四车道公路长度为21.6 km，由于其所处位置流量较大，需要承受更高的负荷和更频繁的使用，且车辆的行驶速度和方向变化频繁，使得交通状况更加复杂，导致如裂缝、车辙等问题出现。因此对这种公路的研究有助于评估超粘磨耗层对这些问题的改善效果。在该路面中选取3 000 m试验段评估沥青路面性能。

向沥青路面试验段内撒一层粘接用SBS改性乳化沥青材料，均匀散开后，摊铺超粘磨耗层拌合料[16]。准备好摊铺所需的设备，包括摊铺机、辅助设备等。通过摊铺机将混合料均匀地铺设在路面上，完成摊铺后，展开以下试验：

（1）现场渗水。对公路路面桩号K1～K9段渗水试验，每间隔100 m设置一个测点，在试验过程中，在不同日期下向路面倾倒适量水，分析路面在不同日期下的渗水系数情况；

（2）路面平整度。采用精密水平仪沿路面表面测量高度差，操作员在路面上移动水平仪，并读取仪器上的高度差读数，获取路面表面的平整度数据；

（3）路面车辙变形。利用挂载在车辆底部的传感器设备，在实际行驶过程中自动测量车辙的深度、形状和尺寸等参数，从而实现路面车辙变形测试；

（4）路面抗压能力。在已摊铺超粘磨耗层的路面上实际行驶，观察路面对车辆荷载的承受能力，并计算路面的抗压强度与路面破损率；

（5）路面耐磨与防滑性能。通过湿轮磨耗试验可以评估使用超粘磨耗层的路面的耐磨性能，在现场不同桩号位置处取出路面材料试样，将试样固定到旋转盘磨损装置上，使用适当的润湿剂将试样表面湿润，以模拟实际使用中的湿润条件。设定试验时间为1 h，观察试样表面的砂粒沉积情况；

（6）基础性能。评估摊铺超粘磨耗层的路面的使用寿命、舒适性等效果，以此检验所制备材料对路面的性能优化效果。

2结果讨论

2.1路面渗水系数

由于水分的渗透会加速路面的老化和损坏，渗水系数的测定可以反映出路面的抗龟裂性能，较低的渗水系数通常代表着材料中的孔隙结构较少，有利于减少水污染。在摊铺超粘磨耗层后的不同日期下，测定路面每一桩号的渗水系数，以此评估路面的抗渗性能，测试结果如图1所示。

由图1可知，该路面经过超粘磨耗层施工后可以保持良好的渗水系数，路面的渗水能力更强。

2.2路面平整度

路面平整度是评价路面安全性的关键指标之一。平整度越小能减少车辆在行驶过程中的颠簸和震动，提高行车的平稳性。对比摊铺超粘磨耗层前原路面的平整度情况，分析结果如表2所示。

由表2可知，所制备的超粘磨耗层具有较高的优势，可以改善路面的平整性。

2.3路面车辙变形情况

路面车辙变形可以反映路面在交通荷载作用下的稳定性和变形情况，以判断材料的耐久性和长期稳定性。从沥青路面中选取桩号K1、K2、K3，分析路面使用日期与车辙变形情况，如图2所示。

由图2可知，在采用超粘磨耗层下，可以明显改善路面的车辙变形情况，从而增强路面的路用性能。

2.4路面抗压能力分析

为了进一步评估超粘磨耗层材料对路面优化性能，分析其抗压能力和稳定性，及时发现路面的破损、塌陷等问题，应用超粘磨耗层后测试路面每一桩号位置的抗压强度与路面破损率，测试结果如图3所示。由图3可知，在该施工技术下，可以保持较低的路面破损率，从而延长路面的使用寿命。

2.5路面耐磨与防滑性能

负荷轮粘砂量可以评估路面材料的耐磨性能，了解路面在车辆行驶过程中受到的磨损程度，而湿轮磨耗值反映了路面在潮湿条件下的抗滑性能，通过此指标能够预测路面在湿滑环境下的抗滑能力，有助于预防车辆在潮湿天气下的滑动问题。因此，评估施工路面的耐磨与防滑性能，测试结果如图4所示。

由图4可知，不同桩号的沥青路面负荷轮粘砂量明显保持在200 g/m2以下，而不同桩号下的湿轮磨耗值同样也保持在较低水平。由此可以看出，应用所制备的超粘磨耗层后的路面具有较高的耐磨与防滑效果。

2.6路面基础性能

为了验证所制备超粘磨耗层的应用性能，选取文[7]的基于力学性能和各向异性的超粘磨耗层与文[8]的基于集料类型的超粘磨耗层，展开以下对比试验。测试路面施工后的基础性能情况，并对比其他施工技术的施工工艺，结果如表3所示。

由表3可知，对比其他施工技术，所提技术具有良好的抗滑、防水雾效果，能够提升路面的抗噪性与舒适性，保证路面质量，具有良好的可靠性。

3结语

研究超粘磨耗层对沥青路面性能的优化效果，施工材料选择是超粘磨耗层制备的关键因素，将SBS改性剂添加至超粘磨耗层的制备中，形成了具有多种功能性能的粘合结构材料和拌合材料，体现了对超粘磨耗层原材料配比及操作工艺的优化研究。经检测，该超粘磨耗层的性能表现良好，低渗水系数、平整度、车辙变形、抗压强度、破损率均在可接受范围内，且耐磨与防滑效果良好，具备较强的防水雾性和降噪性，体现了该研究的科学性和实用性。

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（责任编辑：张玉平）