超薄罩面技術在高速養護工程中的應用

徐志華

(福建省高速公路養護工程有限公司，福州 350018)

0 引言

超薄罩面技術作為一種經濟、快捷、有效的路面預防性技術，大量應用到我省高速養護工程。由我司承接超薄罩面工程總量近50 萬m2， 主要為隧道水泥路面上的罩面。 多年超薄罩面施工成效顯著， 最具代表性的工程為2013 年5 月實施的沈海高速公路福寧段路面超薄罩面工程。 經過5 年多時間的觀察與檢測，路面表觀質量優，路用性能顯著改善。

超薄罩面是一種一體化超薄磨耗層， 采用一臺噴灑攤鋪同步一體機將間斷級配熱拌改性瀝青混合料直接鋪筑在同步噴灑改性乳化瀝青的粘結層上， 厚度一般為15～25mm。超薄罩面混合料通常有3 種類型，包括A 型級配(厚度：1.0～1.5cm)、B 型級配(厚度1.6～2.0cm)和C 型級配(厚度2.1～2.5cm)，近幾年來在我省高速公路預防性養護及隧道白改黑工程應用中的超薄罩面均為C 型級配。

1 工程概況

本工程位于沈海高速公路福寧段， 于2003 年6 月29 日建成通車。 該段工程分為隧道和路基部分。 其中隧道部分為26cm 水泥混凝土路面結構， 路基部分由5cmAC-16C 上面層、5cmAC-20I 中面層、7cmATB-25I 下面層、20cm 的5%水泥穩定碎石基層與36cm 的3%水泥穩定碎石底基層組成，經過近10 年的使用，行車舒適性差、隧道內噪音大、粉層多，輪跡帶磨損大，汽車尾氣中的微小油污積碳顆粒沉積易形成油膜，路用抗滑性能低，特別是雨天，輪胎所帶來的水在隧道內易形成水膜，極大的增加了行車安全隱患。

2 超薄罩面材料和配合比設計

2.1 原材料

(1)集料

混合料礦料所占比例占95%以上， 因此礦料質量極其重要。 所選石料宜采用玄武巖或輝綠巖等質地堅硬的巖石。本工程選用閩清鐘山0～3mm，5～10mm 和10～15mm玄武巖石料。

(2)填料

超薄罩面所用填料必須采用石灰巖或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經磨細得到的礦粉，礦粉應干燥、潔凈。 本工程選用三明尤溪礦粉。

(3)改性瀝青和改性乳化瀝青

本工程采用殼牌瀝青有限公司鄂州庫生產的NovaBinderTM 改性瀝青和NovabondTM 改性乳化瀝青，兩者質量均符合 《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF40-2004)和《Novachip 超薄磨耗層設計要求》。 檢測結果見表1、表2。

2.2 配合比設計

2013 年3 月我司送樣至殼牌瀝青中國技術服務中心進行項目目標配合比設計，并將氣候條件、應用場合、使用要求、材料供應情況反饋給設計方。根據殼牌技術服務中心出具的目標配合比報告， 我司送樣至福建省公路工程試驗檢測中心站進行配合比復核工作。 各階段試驗結果均滿足技術要求，試驗結果見表3 和表4。

超薄混合料級配關鍵在于4.75mm，2.36mm 和0.075mm；從表3 可以看出，對照密級配AC-16C 級配，超薄罩面2.36～4.75mm 較少， 超薄罩面級配設計是采用間斷級配設計，對粗集料嵌擠能力要求高，級配在規定允許范圍內應寧粗勿細，級配越粗，空隙率越高，越有利于改性乳化瀝青的破乳速率。

超薄罩面最佳瀝青用量是通過綜合混合料體積性能及最小油膜厚度要求來確定的。從表3 和表4 可以看出，目標配合比設計階段與復核相比，復核階段級配更細，瀝青膜厚度更大。基于生產配合比級配比復核較細，因此在拌合樓生產時應加強除塵，適當使用潔凈的礦粉。

表1 改性瀝青檢測結果

表2 改性乳化瀝青檢測結果

表3 礦料配合比和合成級配

表4 混合料配合比試驗數據比較

3 原路面處治和施工前準備

3.1 原路面處治

超薄罩面厚度僅有2.5cm，受車輛輪胎直接作用，它與路面粘結強度和路面承載力成為影響其使用壽命的關鍵因素，為此，超薄罩面施工前應徹底處理舊路面的質量缺陷，消除質量隱患。 對于裂縫、坑槽、塊裂、松散以及擁包等病害應提前進行處理，確保路面結構完整，承載力滿足使用要求。

3.2 原材料的質量控制

原材料的生產質量控制主要是對石料生產的質量控制。 石料的生產控制主要是控制進入破碎機石料的含泥量、軟石含量以及破碎后的針片狀含量，只要以上幾項指標控制好就能保證石料的生產質量。

3.3 設備的維護和保養

設備的完好和正常運行直接關系到瀝青路面的施工質量，在使用過程及使用后要加強對設備的維護和保養。

超薄罩面采用專用設備進行施工。 攤鋪機必須包含接料斗、傳送帶、改性乳化瀝青儲罐、改性乳化瀝青噴灑和計量系統、寬度可調節的振動熨平板等部分。設備能夠一次性完成改性乳化瀝青噴灑、 熱瀝青混合料攤鋪及熨平。可在改性乳化瀝青噴灑后5s 內進行熱瀝青混合料攤鋪。因此，攤鋪機設備的維護和保養成為決定施工質量成敗關鍵。

此外，正式施工前需對拌和樓的計量系統進行校準，對機械傳動和傳送部分進行檢修和潤滑， 以保證計量的準確； 對除塵設備進行檢修及對需要更換的耗件進行更換，以保證生產的穩定和連續。

4 超薄罩面施工質量控制

4.1 攤鋪過程控制

攤鋪施工過程各工序銜接是超薄罩面施工質量控制的關鍵環節。 操作手和施工工人操作的熟練程度直接影響路表美觀和路面質量。

(1)改性乳化瀝青噴灑量約為1.00L/m2，改性乳化瀝青在60～80℃的溫度下噴灑，噴灑量必須精確計量，以保證路面攤鋪均勻。

(2)超薄罩面正常攤鋪速度是每分鐘12～18m，與熱瀝青的攤鋪速度每分鐘2～4m 有較大的區別。 在攤鋪施工時，要特別注意起步的控制和起步、接頭的攤鋪速度，乳化瀝青的噴灑量不宜過多，宜緩慢起步，控制好攤鋪厚度。

(3)重視厚度、平整度、寬度及順直度的控制。 攤鋪厚度控制一般是使用攤鋪機的等厚控制系統， 在攤鋪過程中檢查松鋪厚度， 如出現偏差則采用調整厚度的方法進行調控； 平整度靠攤鋪機的自身系統進行控制是完全可以達到設計要求的。當然，在攤鋪施工的過程中要盡量避免變換攤鋪速度、停機等影響平整度的現象發生；寬度的控制是靠施工前的放樣來進行的， 施工過程中的攤鋪寬度變化可以通過攤鋪機的液壓活動板來調整； 攤鋪過程應密切關注對順直度控制。

4.2 碾壓、養生及開放交通

碾壓必須在路面溫度降至90℃之前進行。 用9～12t的雙鋼輪壓路機碾壓三次。 壓路機不能靜止停留在剛剛攤鋪好熱瀝青混合料表面上。 必須在NovaChip 攤鋪后立刻進行壓實。 壓路機必須維護良好， 具備可靠操作穩定性，裝備有皂液水添加系統和刮板，防止新鋪熱瀝青混合料粘輪。 碾壓通常以靜態方式進行。

新鋪的瀝青路面碾壓后要做好交通維護工作， 防止行人和車輛進入，在溫度冷卻到50℃以下后開放交通，正常情況下1h 后可以開放交通。

5 超薄罩面使用效果評價

超薄罩面工程完工后， 選擇不用時間對其路用性能進行檢測，檢測結果示于表5。

表5 超薄罩面工后檢查結果

從表5 可以看出，超薄罩面在剛通車后，構造深度為1.70mm，擺值59BPN，顯著改善了路面的抗滑性能。 超薄罩面通車1 年和5 年后構造深度和摩擦系數檢測數據較通車后檢測數據有所降低，但仍然維持較高抗滑性能。目前路面表觀整體良好，部分反射裂縫及時通過封縫處理。這說明超薄罩面在相當長的時間內維持很好的抗滑性能。

6 結語

通過沈海高速公路福寧段路面超薄罩面技術的應用實踐，得出以下結論：

(1)超薄磨耗層施工時間短，攤鋪速度快，開放交通快，對交通影響較小。超薄磨耗層具有良好的抗滑性能和減少水霧的作用，噪音低，具有較高的構造深度，提高行車安全。

(2)改性乳化瀝青噴灑及攤鋪混合料同步施工，一方面防止了傳統粘層作為一道單獨的工序先施工， 然后再在其上開展下一步工序施工收到的交叉污染或破壞，使粘層能形成一層致密的防水層及完整無缺粘結層； 另一方面，改性乳化瀝青的預熱溫度為60～80℃，當改性乳化瀝青灑布后， 熱拌瀝青混合料在剛灑完的改性乳化瀝青的工作面上攤鋪， 這樣使得改性乳化瀝青能在混合料的熱力作用下迅速破乳，發泡膨脹并上升，填充超薄磨耗層下部約5mm 范圍內的空隙，并裹覆在混合料周圍，使得超薄磨耗層能與原路面牢固地粘結在一起， 同時起著防水層保護原路面免受水損害的破壞。

(3)超薄磨耗層可以延緩路面的大中修時間，節省路面養護和維修費用。

(4)對于超薄罩面的原材料、混合料配合比以及施工工藝技術指標要求有別于普通熱拌瀝青混合料， 在工程應用時必須進行嚴格控制，以保證施工質量。