摘要：為了解決常規(guī)冷拌冷鋪磨耗層技術(shù)缺陷，文章以特種改性乳化瀝青和礦料為原料，研究確定了一種新型超粘磨耗層的礦料級配、最佳含水量、最佳油石比和最佳灑布量等技術(shù)參數(shù)，并通過鋪筑試驗路段驗證了該超粘磨耗層的路用性能。研究結(jié)果表明，所開發(fā)的新型超粘磨耗層具有良好的路面養(yǎng)護效果。

關(guān)鍵詞：特種改性乳化瀝青;超粘磨耗層;路面養(yǎng)護

0 引言

隨著高速公路運營時間的延長和交通量的增加，路面使用性能會不斷降低。在路面整體性能良好，出現(xiàn)大量病害之前，采取主動的預(yù)防性防護措施能夠以較低的費用保持或提高路面使用性能，防止路面性能過快衰變[1-2]。常用的預(yù)防性養(yǎng)護措施是對既有路面加鋪一層磨耗層，填封路面微小裂縫、延緩路面老化速度、提高路面抗滑性能，從而達到提升路面性能、延長路面使用壽命、節(jié)約養(yǎng)護資金的目的。對于磨耗層的類型研究較多，曾夢瀾等人[3]曾對密級配、半開級配和開級配三種熱拌瀝青混合料磨耗層的抗滑、滲水等路面性能進行了試驗評價。磨耗層采用冷拌冷鋪施工工藝，施工方便，對集料規(guī)格要求不嚴格，可以實現(xiàn)煙氣零排放。然而，傳統(tǒng)的冷拌冷鋪磨耗層存在早期強度較低，水穩(wěn)定性能較差，路面性能衰減快，容易失效等問題[4-5]，需要不斷改進。黃文通等人[6]應(yīng)用一種具有高軟化點和良好彈性恢復(fù)能力的改性乳化瀝青開發(fā)了一種含玻璃纖維的新型磨耗層，試驗結(jié)果表明性能優(yōu)良。李寧等人[7]采用高性能的乳化瀝青增強混合料的粘結(jié)性能，改進了常規(guī)微表處的技術(shù)缺陷，實現(xiàn)了良好的路面養(yǎng)護效果。

本文以特種復(fù)合改性乳化瀝青和常規(guī)礦料為原材料，依據(jù)稀漿材料的試驗評價方法，通過一系列室內(nèi)試驗研究確定了一種超粘磨耗層混合料的配合比和灑布量等技術(shù)參數(shù)，并鋪筑試驗路段對其路用性能進行了跟蹤評價。

1 試驗原材料

1.1 乳化瀝青

超粘磨耗層粘結(jié)料采用一種具有高黏性、高彈性、高延展性的特種改性乳化瀝青慢裂快凝材料，檢測結(jié)果如表1所示，其各項技術(shù)指標(biāo)均符合《磨耗層和稀漿封層技術(shù)指南》（JTG/T F40-02-2005）及《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）的技術(shù)要求。

1.2 礦料

對礦料依照相關(guān)試驗規(guī)程進行檢測，試驗結(jié)果如表2所示，均滿足相關(guān)規(guī)范的技術(shù)要求。

2 技術(shù)參數(shù)與性能

按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004），對超粘磨耗層混合料進行稠度試驗來確定合適的用水量，利用濕輪磨耗試驗和負荷車輪粘沙試驗確定最佳油石比，利用擺式儀、手工鋪砂法和路面滲水儀確定合適的灑布量。

2.1 礦料級配

根據(jù)相關(guān)規(guī)范和指南的要求，采用微表處MS-3型級配。礦料級配曲線如圖1所示。

由圖1可見，篩分結(jié)果在各檔礦料中均符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，且接近于級配要求中各粒徑范圍的中值，試驗所用礦料級配較理想。

2.2 最佳用水量

稠度試驗的測試結(jié)果如圖2所示。當(dāng)用水量在4%～6%時，超粘磨耗層混合料的稠度為2～3 cm，具有適宜的和易性，符合瀝青路面施工規(guī)范。因此，本研究取適宜用水量范圍的中值5%為最佳用水量。

2.3 最佳油石比

2.3.1 濕輪磨耗試驗

通過濕輪磨耗試驗檢驗成型后材料的配伍性和抗水損害能力，確定超粘磨耗層混合料油石比的下限。試驗結(jié)果如表3所示。

由表3可知，隨著油石比的增加，磨耗值逐漸減小。按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，1 h的濕輪磨耗值≤540 g/m2，因此磨耗層混合料的油石比應(yīng)>6.0%。

2.3.2 負荷車輪粘砂試驗

通過負荷車輪粘砂試驗來確定超粘磨耗層混合料中瀝青用量的上限。試驗結(jié)果見表4。

由表4可以發(fā)現(xiàn)，隨著油石比的增加，粘附砂量逐漸增大。按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）的技術(shù)要求，粘附砂量應(yīng)≤450 g/m2。因此，超粘磨耗層混合料的油石比應(yīng)<7.0%。

綜合分析濕輪磨耗試驗和負荷車輪粘砂試驗的結(jié)果可知，超粘磨耗層混合料油石比的合適范圍為6.0%～7.0%。本研究所選的五個油石比僅6.5%滿足要求，因此選6.5%為混合料設(shè)計的最佳油石比。

2.4 最佳灑布量

2.4.1 抗滑性能

由圖3（a）可知，隨著灑布量的增加，超粘磨耗層的構(gòu)造深度逐漸減小。當(dāng)灑布量>0.7 kg/m2時，超粘磨耗層撒布前后車轍板的構(gòu)造深度變化幅度趨于穩(wěn)定。由圖3（b）可以看出，灑布后的抗滑擺值均得到了不同程度的提高，隨著灑布量的增加，超粘磨耗層的抗滑擺值先增加后趨于穩(wěn)定，并在>0.7 kg/m2后基本保持不變。

2.4.2 滲水性能

從圖4可以看出，灑布超粘磨耗層后，車轍試件的防滲性能得到顯著提升。隨著灑布量的增加，超粘磨耗層滲水系數(shù)逐漸減小。灑布量為0.7 kg/m2時，滲水系數(shù)為零，滿足封水的效果。

綜上分析，超粘磨耗層混合料的灑布量選定為0.7 kg/m2，此時超粘磨耗層對抗滑性能顯著下降的原路面的抗滑性能、封水防滲性能均有較大的改善，同時材料使用較為經(jīng)濟。

3 試驗路性能評價

2018年，依托廣西欽崇高速公路鋪筑了2 km的超粘磨耗層試驗路并進行了連續(xù)的跟蹤測試，其路用性能指標(biāo)如圖5所示。

由圖5可以看到，在實施了超粘磨耗層后，試驗路段的抗滑性能較處治前（2017年）得到了大幅提升，同時修復(fù)了路面車轍病害，改善了路面平整度。在試驗路段實施一年后（2019年），路面的抗滑性能仍然非常優(yōu)良，路面車轍和平整度也仍然處于優(yōu)良狀態(tài)。

4 結(jié)語

（1）由稠度試驗可知，超粘磨耗層混合料在用水量為4%～6%時，具有較好的施工和易性。

（2）由濕輪磨耗試驗和負荷車輪粘砂試驗可知，超粘磨耗層混合料在油石比為6.5%時，具有較好的配伍性、粘附性、抗水損害性能。

（3）綜合考慮到瀝青面層的抗滑性能、防滲性能和材料的經(jīng)濟性，超粘磨耗層混合料灑布量確定為0.7 kg/m2較為適宜。

（4）對試驗路進行試驗的結(jié)果表明，超粘磨耗層能夠極大地提高路面抗滑性能，同時可以改善路面車轍病害。

參考文獻：

[1]蘇衛(wèi)國， 張肖寧，王端宜.道路預(yù)防性養(yǎng)護的概念、應(yīng)用及發(fā)展[J].廣東公路交通，2005（S1）：1-9.

[2]于慶革，田新宇，舒 躍.淺談超薄磨耗層瀝青混凝土在公路養(yǎng)護中的應(yīng)用[J].公路，2010（10）：233-237.

[3]曾夢瀾，彭良清，吳超凡，等.超薄磨耗層瀝青混合料使用性能試驗研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報，2012（4）：27-31.

[4]郝金海，盧先榮，陳 宇，等.浙江省典型養(yǎng)護措施路面性能長期衰變研究[J].公路工程，2019（1）：76-80.

[5]李麗慧，樊 凱.冷拌冷鋪瀝青混合料超薄磨耗層配合比設(shè)計[J].蘭州理工大學(xué)學(xué)報，2016（42）：139-142.

[6]黃文通，許良楷， 元澤宏， 等.冷拌冷鋪超粘磨耗層混合料路用性能研究[J]. 青海交通科技，2019（4）：88-91，97.

[7]李 寧，牛曉偉，朱富萬.超粘磨耗層技術(shù)在高速公路養(yǎng)護中的應(yīng)用研究[J].公路，2018，63（4）：243-247.

作者簡介：周志剛（1964—），高級工程師，研究方向：高速公路建設(shè)及養(yǎng)護管理。

基金項目：廣西科技計劃重點研發(fā)項目（桂科AB17292061）