高性能超薄磨耗層在市政道路養護中的應用

李恒楠

（沈陽建筑大學，遼寧 沈陽 110168）

高性能超薄磨耗層在市政道路養護中的應用

李恒楠

（沈陽建筑大學，遼寧 沈陽 110168）

普通超薄磨耗層在市政道路養護過程中存在掉粒、水損嚴重等問題。基于此，本文分析高性能超薄磨耗層原材料的嚴格要求，進行配合比設計與路用性能驗證，依托工程案例，現場予以驗證。結果表明，高性能超薄磨耗層具有良好的性能，能夠進行推廣和應用。

道路工程；高性能；超薄磨耗層；市政道路養護

近年來，我國高速道路事業不斷發展，與此同時，各種重交通或者重載現象使路面的表面使用功能嚴重下降，大部分的路面也隨之進入養護維修階段。除此之外，在市政道路養護發展的同時，發現瀝青路面的表面使用性能與當地所具有的氣候條件密切相關。因此，尋求適合相應條件的市政道路瀝青路面養護維修技術成為目前的一種研究與發展趨勢。

養護維修技術的需求，也導致瀝青超薄磨耗層維修技術的產生。經過大量實踐，證明該技術的出現應用與發展對路面抗滑性能、行駛質量、使用安全、降低噪音等路面功能性指標方面有很大改善作用［1］。在磨耗層維修技術發展的基礎上，新的瀝青路面結構類型、材料類型及工藝類型也不斷出現。超薄磨耗層（Ultra-thin wear lay?er）作為一種路面養護維修技術，在20世紀70年代后期，首次于法國在新鋪路面表面層以及舊路面的養護維修中使用。根據法國相應標準NFP98-137中的定義［2］：非常薄的面層（BBTM）的厚度為20～30mm；超薄的面層（BBUM）的厚度為15～25mm。我國引進超薄磨耗層的技術相對較晚，在20世紀90年代中后期，北京、廣州等城市才嘗試采用埃索改性瀝青鋪設了超薄瀝青混凝土的試驗段。但是，因為技術缺乏，設計的級配偏差過大，其穩定性存在一定問題，實際效果不盡如人意［3］。

1 高性能超薄磨耗層技術

高性能超薄磨耗層技術是指采用高黏結瀝青和普通超薄磨耗層技術相結合，實現優勢互補的薄層養護技術。該技術對所采用的瀝青、集料等都有嚴格的要求。

1.1 高性能改性瀝青

本研究采用的高性能改性瀝青，以維他橡膠粉作為外摻劑，由基質瀝青經過合適的摻配比例和工藝組合而成。本文選擇基質瀝青為殼牌70#道路A級石油瀝青。通常所稱的維他橡膠粉即為橡維聯，它是由橡膠粉和維他聯接劑TOR經過一定工藝進行加工制成的成品橡膠粉。該種橡膠粉的制備工藝與傳統的干法和濕法橡膠瀝青基本一致，通過將維他聯接劑進行改性，具有良好的優點，其產生的有毒氣體減少、濃煙大幅降低、施工和易性較高。

1.2 粗集料

超薄磨耗層作為路面表面層，對抗滑性能和承載能力要求很高。對粗集料的技術指標要求嚴格，品質的好壞直接影響瀝青混合料的路用性能。其中，磨耗損失是衡量粗集料使用性能的重要標志，直接關系瀝青路面的耐久性、耐磨性和抗車轍能力。一般情況下，集料的磨耗損失值越小，集料就相對越堅硬、越耐磨，耐久性也就越好。在試驗過程中或者現場施工過程中，優選石料時，必須符合該項技術指標的要求。此外，顆粒的形狀與表面紋理也在一定程度上影響混合料的穩定性，所以針片狀顆粒含量應小于10%。本研究試驗選用優質玄武巖，級配最大粒徑為9.5mm，集料均出自陜西省戶縣石料加工廠。經檢測該粗集料滿足超薄磨耗層的性能指標要求。

1.3 細集料

高性能超薄磨耗層所選細集料應有適當的顆粒級配，而且要干燥、無風化、潔凈、無雜質。工程中能夠作為細集料的人工砂、石屑和天然砂在瀝青混合料的使用性能上存在較大的不同之處。其中，天然砂，粗糙性能較差，人工砂是由制砂機生產，對于工程應用來講，其成本相對較高。石屑則是在采石場的石料破碎過程中石塊的剝落或表面棱角的相互撞擊而形成的。它具有棱角性好、表面粗糙、與瀝青的黏附性好等特點，具有良好的指標性能，而且來源廣泛，目前在我國市政道路瀝青路面的攤鋪中有著較為普遍的應用。本文中的細集料采用的同樣是陜西省戶縣石料加工廠產的玄武巖石屑。經嚴格試驗檢測，滿足高性能超薄層對細集料的要求。

1.4 填料

在混合料拌和過程中，產生的對集料有極強的黏附作用的薄膜是瀝青吸附在填料表面而形成的。礦粉對于混合料整體強度的形成有著至關重要的作用。規范要求，親水系數小于1的石灰石礦粉，能夠與瀝青形成良好的黏附性，但礦粉中含量大于0.075mm的部分不應超過15%。本文采用陜西戶縣生產的石灰巖礦粉，它是由石灰巖經過一定的工藝磨細而成。

2 高性能超薄磨耗層配合比設計與路用性能驗證

高性能超薄磨耗層作為舊瀝青路面養護維修的一種重要措施，設計厚度為超薄，因此，其集料最大公稱粒徑不宜過大，一般不超過13mm。

2.1 配合比設計

本研究采用的礦料級配為Nova Chip?Type B-10的級配設計。級配設計范圍見表1。

表1 Nova Chip?Type B-10級配設計

通過體積參數測試和計算，最終獲取Nova Chip?Type B-10級配下的油石比為5.0%。

2.2 路用性能驗證

對高性能超薄磨耗層混合料的高溫性能、低溫性能和水穩定性能進行路用性能驗證。

2.2.1 高溫性能。《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20-2011）所規定的對混合料高溫性能測試的方法包括馬歇爾穩定度法和車轍試驗。前者在進行油石比確定時，已經進行過測定，滿足相應規范要求。因此，本節對其進行車轍試驗。將混合料車轍性能試驗分3個平行試驗進行，所得的動穩定次數分別為2 658.223、2 850.697、2 903.226次/mm，取其均值為2 804.049次/mm。滿足相應規范的要求，其高溫性能良好。

2.2.2 低溫性能。瀝青路面的低溫開裂作為路面的主要病害，與瀝青混合料的低溫抗裂性密切相關。目前國內外對其測定方法有很多。本研究采用小梁彎曲破壞試驗方法，評價其低溫拉伸性能。試驗溫度為-10℃，加載速率為50mm/min。測試結果，其抗彎拉強度為5.6MPa，勁度模量為2 166.3MPa。其低溫性能明顯較好，較規范規定范圍有較好提升。

2.2.3 抗滑性能。車輛處于較高速度行駛的狀態時，如果抗滑性低，汽車在制動時容易失控發生交通事故。混合料級配對抗滑性能影響較大。本研究采用擺式儀法對試件進行構造深度測試。通過6個平行試驗，測得構造深度為1.39mm，高于規范規定的1.0mm。

2.2.4 水穩定性。本研究采用浸水馬歇爾方法，將標準馬歇爾擊實試件在60℃水中浸泡48h，然后和配合比設計中標準馬歇爾穩定度試驗相同。經測定，其殘留穩定度為92.3%，高于規范規定的值。這也說明，采用高性能改性瀝青能夠提高高性能超薄磨耗層的水穩定性。

3 結論

①高性能改性瀝青維他橡膠粉摻量為2%，反應溫度為170℃，反應時間為60min。

②高性能超薄磨耗層的高溫穩定性、低溫抗裂性、抗滑性能和水穩定性均高于規范要求，具有良好性能。

③高性能超薄磨耗層能夠顯著提高路面的耐久性、降噪性和安全性。

［1］曹衛東，沈建榮.超薄瀝青混凝土面層技術研究及應用簡介［J］.石油瀝青，2005，19（4）：56-59.

［2］李自光，黃有林.NovaChip超薄磨耗層在高速公路養護中的應用［J］.公路與汽運，2010（4）：141-144.

［3］毛成，許金華，張曉華，等.薄磨耗層SMA-10在南武高速公路上的應用［J］.西南公路，2011（1）：46-55.

Application of High Performance Ultra-thin Wear Layer in Municipal Road Maintenance

Li Hengnan
（Shenyang Construction University，Shenyang Liaoning 110168）

There are some disadvantages such as drop particles,water damage of ordinary ultra-thin wear layer in the municipal road maintenance.Based on this,raw materials and their strict requirements of highperformance ultra-thin wear layer were analyzed,the mix design and road performance verification were car?ried out,the project case was cited.The results showed that the high performance ultra-thin wear layer has good performance and could be popularized and applied.

road engineering；high performance；ultra-thin wear layer；municipal road maintenance

U414

A

1003-5168（2017）12-0085-02

2017-11-02

沈陽市科技計劃項目（17-231-1-26）。

李恒楠（1983-），男，碩士，工程師，研究方向：市政道路養護。