李雪娟

摘要 超薄磨耗層通常采用高黏彈改性瀝青作為黏結(jié)材料，在高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用日益廣泛。文章結(jié)合具體工程實(shí)例，以超薄瀝青磨耗層為研究對(duì)象，從原材料選擇、配合比設(shè)計(jì)、混合料路用性能等方面進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明：2.36 mm篩孔通過率是影響瀝青混合料空隙率的主要原因，空隙率隨2.36 mm篩孔通過率降低而增大；最佳油石比與細(xì)集料的通過率有關(guān)，集料越細(xì)，影響越大；做超薄磨耗層級(jí)配設(shè)計(jì)時(shí)，在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，2.36 mm篩孔通過率變化能顯著影響構(gòu)造深度；間斷級(jí)配骨架型瀝青混合料，其摩擦系數(shù)與粗集料的含量有很好的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞 公路養(yǎng)護(hù)；超薄磨耗層；配合比；路用性能

中圖分類號(hào) U418.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）06-0119-03

0 引言

隨著公路交通量的持續(xù)增長和交通荷載的加重，高速公路路面經(jīng)常面臨多種病害，如龜裂和裂縫等，不僅影響道路的平穩(wěn)性和使用壽命，還可能帶來嚴(yán)重的安全隱患。在此背景下，超薄瀝青磨耗層技術(shù)作為新興的養(yǎng)護(hù)方法，憑借其優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性，成為改善和維護(hù)高速公路路面性能的有效手段[1]。因此，深入研究超薄瀝青磨耗層技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用，不僅對(duì)提高公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)水平具有重要意義，也對(duì)確保道路安全和提高交通效率具有深遠(yuǎn)影響。

1 工程概況

某高速公路始建于2014年，路線全長28.46 km，隨著公路承載的交通流量持續(xù)增長，經(jīng)過近10年的運(yùn)營，瀝青路面性能逐漸降低。經(jīng)系統(tǒng)路面檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前路面的破損指數(shù)處于中等水平，強(qiáng)度系數(shù)偏低，表明路面存在輕微病害問題。根據(jù)《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG 5142—2019）的要求，針對(duì)此類狀況，應(yīng)實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施。為有效提高公路的性能并預(yù)防病害問題的進(jìn)一步發(fā)展，該高速公路采用超薄磨耗層技術(shù)進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

2 超薄瀝青磨耗層材料

超薄瀝青磨耗層為雙層結(jié)構(gòu)：上層為高黏彈改性瀝青混合料層，下層為聚合物改性乳化瀝青黏結(jié)層。每層均有其特定的材料技術(shù)要求和配合比設(shè)計(jì)，以確保最終施工質(zhì)量和性能。

2.1 高黏彈改性瀝青

高黏彈改性瀝青具有極高的黏附能力，使得骨料之間的黏結(jié)強(qiáng)度顯著提高，從而確保整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性，與傳統(tǒng)瀝青混合料相比，這種改性瀝青對(duì)性能的要求更為苛刻[2]。60 ℃時(shí)的動(dòng)力黏度值應(yīng)超過50 000 Pa·s，其技術(shù)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果如表1所示。

2.2 黏層瀝青

由于超薄罩面上部瀝青混合料結(jié)構(gòu)層的厚度較薄，對(duì)黏層瀝青的性能要求更為嚴(yán)格，因此，選擇合適的黏層瀝青材料至關(guān)重要。聚合物改性乳化瀝青具有破乳速度快、固化后的高黏結(jié)強(qiáng)度和強(qiáng)大的抗剪能力等優(yōu)點(diǎn)，保證了罩面層在施工和使用過程中的穩(wěn)定性和耐久性[3]。在傳統(tǒng)的道路施工中，施工車輛常常對(duì)黏結(jié)層造成損害，從而影響道路的整體質(zhì)量和壽命，聚合物改性乳化瀝青具有不黏附車輪的特性，能有效避免這一問題，其主要指標(biāo)測(cè)試結(jié)果如表2所示。

2.3 改性劑

該文改性劑采用高黏高彈改性劑和SBS改性劑，高黏高彈改性劑型號(hào)為YH-791，SBS改性劑通過增強(qiáng)瀝青的彈性和韌性，能夠顯著提高瀝青的性能，特別是在增強(qiáng)其黏結(jié)強(qiáng)度和彈性方面，尤其適用于承受頻繁和重載交通的公路。

3 超薄磨耗層級(jí)配設(shè)計(jì)

級(jí)配類型對(duì)超薄罩面瀝青混合料的性能影響十分顯著[4]，該文采用超薄罩面級(jí)配CB段級(jí)配骨架密實(shí)型。該次試驗(yàn)級(jí)配類型及組成如表3所示。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，選定油石比5.3%，成型馬歇爾試件，得到各級(jí)配的馬歇爾試件基本體積指標(biāo)如圖1（a）、（b）、（c）所示。

級(jí)配A、級(jí)配B的4.75 mm篩孔通過率分別為32.5%、37%，級(jí)配中粗集料比例逐漸增加，其相應(yīng)的混合料密度逐漸增大，空隙率、礦料間隙率隨之減小，瀝青飽和度則逐漸增大。體積指標(biāo)的變化表征了混合料組成結(jié)構(gòu)的變化過程。級(jí)配C、級(jí)配D的0.075 mm篩孔通過率分別為5.8%、7.5%，該篩孔的通過率表示混合料中礦粉的用量，礦粉與瀝青形成的膠漿可以填補(bǔ)混合料內(nèi)部的空隙，影響集料之間的黏結(jié)性能，礦粉用量的不同在混合料體積指標(biāo)上會(huì)呈現(xiàn)明顯差異。隨著礦粉用量的增加，其相應(yīng)的混合料空隙率、礦料間隙率減小，瀝青飽和度則增大。

4 超薄瀝青磨耗層路用性能

穩(wěn)定度可反映出瀝青混合料抗剪切性能的優(yōu)劣，低黏高彈瀝青混合料以5.3%油石比變化關(guān)鍵篩孔，各級(jí)配的穩(wěn)定度與流值均能滿足規(guī)范要求[5]。由圖2可知，級(jí)配A和級(jí)配B在礦粉用量相對(duì)固定的情況下，4.75 mm篩孔通過率增加會(huì)導(dǎo)致混合料撓度變形的增大，同時(shí)也使最大破壞應(yīng)變?cè)龃?。這表明篩孔通過率的提高可能會(huì)增加混合料的柔性，但同時(shí)也可能降低其抗裂性能，導(dǎo)致其在承受重載時(shí)更易發(fā)生破壞。對(duì)比級(jí)配C和級(jí)配D的結(jié)果可知，當(dāng)?shù)V粉用量為8.0%時(shí)，混合料表現(xiàn)出顯著的低溫抗裂性能，適量的礦粉可以有效增強(qiáng)混合料在低溫條件下的穩(wěn)定性，減少因溫度變化導(dǎo)致的裂縫發(fā)生。該研究采用BC級(jí)配為間斷級(jí)配，其特點(diǎn)是利用高黏高彈改性瀝青和礦粉組成的膠漿填充間斷級(jí)配的空隙，膠漿的填充量需精確控制，合適的填充量能夠確保良好的黏結(jié)和骨架穩(wěn)定性，從而優(yōu)化混合料的力學(xué)性能和耐久性。

級(jí)配C以油石比5.0%、5.2%、5.4%、5.6%、5.8%成型馬歇爾試件，級(jí)配D以油石比5.2%、5.4%、5.6%成型馬歇爾試件，其相應(yīng)的瀝青混合料體積指數(shù)試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，車轍試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，在高溫條件下，對(duì)于級(jí)配C和級(jí)配D瀝青混合料而言，隨著油石比的增加，其動(dòng)穩(wěn)定度呈現(xiàn)出相似的變化趨勢(shì)，這主要是由于油料過量導(dǎo)致混合料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低。在級(jí)配C、D的混合料中，隨著油石比的遞增，車轍總變形量呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢(shì)，這表明在一定范圍內(nèi)增加油石比能夠有效減少混合料的車轍變形。

5 結(jié)語

綜上所述，超薄瀝青磨耗層技術(shù)在高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用具有顯著效果。適當(dāng)?shù)牟牧线x擇和配合比設(shè)計(jì)能夠確?；旌狭线_(dá)到最佳性能，從而延長公路使用壽命，提升道路安全性和舒適性。研究結(jié)果表明：瀝青混合料的性能受多種因素影響，其中篩孔通過率、油石比以及改性劑的選擇和應(yīng)用影響較大，適當(dāng)調(diào)整油石比和篩孔通過率可以顯著改善混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性能，尤其是在油石比達(dá)到最佳值時(shí)，混合料的高溫穩(wěn)定性和抗車轍性能表現(xiàn)最佳，高黏彈改性瀝青和聚合物改性乳化瀝青在提升混合料黏結(jié)強(qiáng)度和耐久性能等方面較為顯著。

參考文獻(xiàn)

[1]陸建華. ECA-10超薄罩面與Novachip超薄磨耗層的路用性能對(duì)比研究[J]. 交通世界， 2020（3）： 80-81.

[2]張琪元彤， 豆瑩瑩， 許新權(quán)， 等. HET-Y（B）高性能超薄罩面在廣韶高速公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J]. 廣東公路交通， 2022（6）： 21-26.

[3]賈荷柱. Novachip型罩面瀝青混合料的試驗(yàn)研究及應(yīng)用[J]. 山東交通科技， 2022（2）： 41-44.

[4]許秋香， 潘昊宇. BC-13超薄罩面混合料在南北高速公路的應(yīng)用分析[J]. 西部交通科技， 2022（7）： 84-86.

[5]孔令紳， 李雪萍， 馮志強(qiáng). 超黏精薄層罩面瀝青混合料性能研究[J]. 長沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2021（4）： 9-15.