超黏磨耗層技術的應用與分析

王瓊喬

（海南省萬寧市地方公路管理站，海南 萬寧 571500）

0 引言

瀝青路面具有耐水性差、耐久性較短的特點，同時瀝青路面的平整度的保持性差、材料的軟化會使路面形成車轍。微表處技術和超薄磨耗層技術都是瀝青路面的養護方法。微表處具有防水、耐磨、提高防滑性能等特點，但其持久性較差；超薄磨耗層技術是功能完善的預防性養護技術方案，但其價格昂貴不適于普遍性應用。超黏磨耗層技術結合了微表處和超薄磨耗層兩種技術的優點，其采用乳化瀝青粘層、摻有玻璃纖維的乳化瀝青混合料，超黏磨耗層技術是在瀝青路面表面形成新的磨耗層，增強了路面的耐磨性、防水性和穩定性。本文通過分析超黏磨層混合料的配合比和其在路基養護應用中的關鍵技術，研究出適合于江西省高速公路施工環境的養護方案[1-4]。

1 超黏磨耗層混合料的配合比

1.1 乳化瀝青混合料

乳化瀝青混合料按其粒徑大小可分為兩類瀝青混凝土（AC）和瀝青碎石混合料（AM）。AC的最大粒徑為4.76 mm，其適用于交通量少到中等的高速公路。AM的最大粒徑為9.6 mm，其適用于交通量較大的高速公路和路面車轍的填充。本文主要以江西省施工環境為依據，選擇瀝青碎石混合料級配，由于所研究的道路等級較高，所以選擇AM粒徑的中值級配，見表1。

表1 超黏磨耗層所選用級配置

1.2 玻璃纖維用量

乳化瀝青中添加玻璃纖維可以增加混合料的穩定性，乳化瀝青與玻璃纖維形成網狀結構，通過壓實成型，可以有效防止骨料的滑落。本文通過改變玻璃纖維的用量進行混合料的性能試驗。以0.1%、0.15%、0.2%用量分析混合料的耐磨性和抗害性，試驗結果見表2。

表2 不同纖維用量下混合料性能

由圖1可得，玻璃纖維的用量為0.2%時，混合料的水害磨耗達1108g/m2，抗水害性能變差。這是因為過多的玻璃纖維用量形成網狀結構的力學體系，粘結了一部分瀝青使得路基表面的瀝青膜較薄，使得路基表面的耐磨性降低。玻璃纖維用量為0.1%時，混合料水害磨耗值最低為922.6g/m2，玻璃纖維0.1%和0.15%用量下，車轍變形量均為5.3%且最低。綜合混合料的抗水害和抗車轍性能，選擇玻璃纖維的用量為0.1%。

圖1 不同纖維用量的水害磨耗和車轍變形

1.3 油石比列

根據微表處磨耗層的濕輪磨耗值和黏砂值范圍，以浸水1 h和一周（w）的磨耗值作為參考指標，其中 h≤542 g/m2，w≤805 g/m2，黏砂值 n ≤450 g/m2。路基表面的瀝青用量的范圍以濕輪磨耗值h≤542 g/m2下的最大瀝青用量作為瀝青用量的最小值，以黏砂值n≤450 g/m2下的最小瀝青用量作為瀝青用量的最大值。油石比例根據路基表面的瀝青用量的范圍決定，合適的油石比可以保證混合料的各項技術指標滿足要求。對于超黏磨耗層混合料的油石比例以濕輪磨耗值w≤805 g/m2下車轍寬度變化范圍作為檢驗標準，若不符合要求時要調整油石比。

實驗中瀝青用量選擇為 8.5%、9.5%、10%、10.5%，即油石比例為5.71%、6.5%、6.86%、7.22%，混合材料中玻璃纖維占用比例為0.1%、水泥用量1.5%、水占用比例6.5%，進行1 h濕輪磨耗試驗和黏砂試驗，試驗結果見表3。

表3 不同石油比下的磨耗值和黏砂值

根據圖2隨著石油比增加濕輪磨耗值呈下降趨勢，黏砂值呈上升趨勢，由瀝青用量的范圍決定石油比，及濕輪磨耗值h≤542 g/m2，黏砂值n≤450 g/m2，選取石油比為6.5%。將所選石油比混合料浸在水中一周分析其濕輪磨耗值和車轍的變化率，濕輪的磨耗值為650.6 g/m2＜800 g/m2，車轍變形率3.6%＜5%均符合要求，所以最佳油石比為6.5%。因此超黏磨耗層混合料的成份比例為玻璃纖維∶瀝青∶水泥=0.1%∶9.5%∶1.5%。

圖2 石油比曲線

2 超黏磨耗層技術應用

本文以江西省高速S36段進行超黏磨耗層試驗，并根據氣候條件、原病害現象、交通流量等來分析超黏磨耗層技術對江西省高速公路的適應性。如圖3所示，該路段主要病害有路面老化、裂縫和坑洼，其中裂縫方向主要為橫向，裂縫導致滲水，從而在路面形成坑洼。裂縫可以采用灌膠方式，針對路面形成坑洼采用冷補料填平的方式養護，但是經一段時間后裂縫和坑洼繼續出現并且范圍有所擴大，且積水現象較嚴重。

圖3 高速S36段路面病害狀況

針對裂縫和坑洼病害養護后維持時間較短這一現象，對該路段進行超黏磨耗層試驗。首先對路面進行清掃，采用SNC-12000型攤鋪設備進行黏層噴灑，碰灑乳化瀝青后，同時攤鋪添加玻璃纖維的超黏磨耗層冷拌混合料，攤后保證路面平穩、紋理均勻規則。

抽取超黏磨耗層冷拌混合料，從表4得出油石比為6.86%，略高最佳石油比，篩孔尺寸與混合料通過率相差較小。混合料中摻加玻璃纖維，抽取超粘磨耗層混合料后，將玻璃纖維剔除的過程中，其黏結性會附帶一部份細集料，從而導致通過率較低。

表4 混合料抽取油石比和通過率

3 超黏磨耗層應用效果評估

（1）路面各項性能指標

分析路面狀況，施工前路面瀝青膜嚴重脫落、集料也有部分脫落現象，施工后，脫落現象得到完全覆蓋，同時路面的平整度顯著提升，路面結構得到明顯改善，見圖4。

圖4 施工前后路面結構

超黏磨耗層試驗經一季度后，通過多功能檢測車對該路段路用性能進行分析與評價，主要針對路面平整度、車轍深度、耐磨性等指標，見表5。

表5 試驗路用性能檢測數據

從表5中得到經超黏磨耗層技術攤鋪后，路面的平整度和車轍深度的變化范圍都不大，但其相對于施工前指標均有所改善。其中原路面的平整度系數施工前較高，改善幅度較小；車轍深度監測數據表明，超黏磨耗層技術對路面車轍處置能力較弱，改善幅度約為10.5%，不能對路面車轍這一危害得到良好治理，但對于車轍深度較大處可以起到填補效果。摩擦系數監測數據表明，摩擦力系數提升約18%，經施工后路面的耐磨抗滑性得到明顯改善。

（2）裂縫改善程度

施工完成后，經過一季度車輪碾壓、雨水沖擊，該施工路段裂縫數量由65條減少至9條，9條裂縫已經反射至超黏磨耗層表面，其中裂縫主要出現在c車道，a車道無裂縫出現，分析該路段的交通量，c車道交通車輛流量相對有a、b車道較多，故在同一路面狀況下，重載交通會加大路面裂縫數量。

根據路面裂縫度指標分析超黏磨耗層對裂縫改善程度：

計算施工前裂縫度CDa=18.5，施工后裂縫度CD1=2.8，故超黏磨耗層對于裂縫的改善效果明顯。由于通車時間較短，較長周期下對裂縫的改善效果還需進一步研究。

4 結論

本文通過試驗確定黏磨耗層混合料的配合比，選擇乳化瀝青，在瀝青中添加玻璃纖維增加混合料的穩定性，其適宜摻量為0.1%；通過濕輪磨耗試驗和黏砂試驗確定最優油石比為6.5%。對比分析超黏磨耗層技術施工前后路面各項性能指標和裂縫改善程度，從路面的應用效果來看，超黏磨耗層技術對路面的平整度和車轍深度影響范圍較小，對路面抗滑、裂縫及表面病害處治較明顯。根據超黏磨耗層技術試驗結果分析其適用條件：

（1）適用于路基表面老化嚴重及抗滑耐磨性較弱的高速公路路面。

（2）需要對車轍深度較大處及裂縫數量較多需要填補時。

（3）路面出現坑洼需要預先修補時。

（4）需要對路面局部結構進行補強時。