淺談超薄磨耗層(Superlayer)瀝青混合料技術指標的控制

李月麗

（南平高速咨詢監理有限公司，南平 353400）

0 引言

由華特集團技術中心開發瀝青混合料超薄磨耗層(Superlayer)是一種新型路面預防性養護技術,是將Superlayer 改性瀝青混合料同步鋪筑于高黏改性乳化瀝青黏層之上所形成的薄層(1.5±0.3cm)瀝青混合料罩面結構。適用于高速公路、 城市主干道等各類道路的預防性養護和輕度病害修復,以恢復路表功能、提高路面通行能力、延長道路服務壽命為宗旨, 同時也可作為新建道路的表面磨耗層使用。 福建省高速集團南平管理分公司在2019年浦南高速瀝青路面中修養護中, 針對已通車高速公路路表貧油掉粒現象明顯、車道有輕微車轍,存在輕度橫縱裂縫等常見病害的局部路段,實施預防性養護施工,推廣使用瀝青混合料超薄磨耗層(Superlayer),實現了路面系統保養、延緩損壞、保持或改進路面功能狀況的目的。

1 混合料組合材料指標的控制

由礦料與瀝青結合料拌合而成的混合料[1],其結構強度主要受礦料顆粒的強度和相互間的嵌擠、摩擦作用以及瀝青膠結料與礦料間的黏附力兩方面影響。施工前對進場的改性瀝青和礦料進行抽樣檢測,確保其規格、性質等各項指標符合技術要求是瀝青混合料質量控制的前提。

(1)改性瀝青膠結料

瀝青混合料抵抗溫度及疲勞開裂的能力主要取決于瀝青膠結料, 同時其高溫穩定性對瀝青膠結料也具有較高依賴。 超薄磨耗層采用的混合料級配特殊,單一粒徑的粗集料占到整個集料的50%以上,其選用的改性瀝青膠結料必須具有超強的粘結力和良好的耐久性。本次施工所用改性瀝青由廈門華特集團有限公司生產的Superlayer 磨耗層專用改性瀝青。 進場后抽樣試驗檢測結果見表1。

(2)粗集料

對于超薄磨耗層瀝青混合料中的粗集料, 要求其必須具有足夠的強度、耐磨耗性、耐腐蝕性、抗破碎性，以及與瀝青良好的粘附性,其壓碎值、磨耗值、針片狀、清潔度、級配等都要滿足一定要求。本次施工采用的碎石為松溪長巖山采石場的細粒輝長巖經反擊破碎、 整形而來的2.36～4.75mm、4.75～8.0mm 碎石。 經現場抽樣檢測后,各項指標符合技術要求。 試驗結果見表2。

(3)細集料

細集料應堅硬、潔凈、干燥、無風化和其他有害雜質,并有良好的顆粒形狀和級配。 本次施工采用的細集料為松溪長巖山采石場輝長巖加工而來的0～2.36mm 石屑。 經現場抽樣檢測后,各項指標符合技術要求。 試驗結果見表3。

(4)礦粉

礦粉作為瀝青混合料的一種填料, 應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,不應含泥土雜質和團粒[2]；應干燥、潔凈,流動性好。 本次施工采用永安市建華工貿有限公司生產的石灰巖磨細礦粉,經現場抽樣檢測后,各項指標符合技術要求。試驗結果見表4。

表1 Superlayer 磨耗層專用改性瀝青技術要求和檢測結果

表2 Superlayer 改性瀝青混合料用粗集料技術要求

表3 Superlayer 改性瀝青混合料用細集料技術要求

表4 Superlayer 改性瀝青混合料用礦粉技術要求

2 混合料配合比技術指標的控制

Superlayer 改性瀝青混合料配合比設計按目標配合比、生產配合比和試驗段驗證三個階段進行[3]。 其關鍵控制指標包括礦料級配和油石比。

(1)礦料級配

超薄磨耗層瀝青混合料的礦料級配初擬了3 種礦質集料級配方案, 將礦質集料按照礦粉、0～2.36mm、2.36～4.75mm 及4.75～8.0mm 分成4 組,針對每組礦料選用不同的搭配比例,形成3 種礦質集料具體(將0～2.36mm、2.36～4.75mm、4.75～8.0mm3 個規格集料及礦粉按不同的搭配比例組合成3 種)設計方案,進行馬歇爾試驗。最終確定并推薦滿足技術要求的級配曲線。Superlayer 改性瀝青混合料礦料級配見表5。

(2)油石比

通過馬歇爾試驗確定瀝青混合料最佳油石比。 采用馬歇爾擊實儀對試件在規定的溫度和濕度等條件下標準擊實,測定瀝青混合料的穩定度和流值等指標,經一系列計算后,分別繪制出油石比與穩定度、流值、密度、空隙率、飽和度的關系曲線,最后確定出瀝青混合料的最佳油石比。 壓實瀝青混合料試件的毛體積相對密度采用體積法計算,理論最大相對密度采用計算法。 瀝青混合料配合比設計相關技術指標見表6。

表5 Superlayer 改性瀝青混合料礦料級配設計

表6 Superlayer 改性瀝青混合料馬歇爾試驗結果

3 瀝青混合料路用性能指標的控制

對于Superlayer 改性瀝青混合料,應在配合比設計的基礎上依據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)對所設計瀝青混合料進行水穩定性、高溫穩定性和抗凍性試驗, 檢驗超薄磨耗層瀝青混合料的路用性能。 檢測結果見表7。

表7 Superlayer 改性瀝青混合料路用性能指標

4 成品檢測和驗收指標

超薄磨耗層(Superlayer)瀝青混合料罩面施工完成后,根據質量檢驗與評定的規定,對成品進行檢測和驗收。 主要指標包括構造深度、滲水系數、平整度、橫向力系數、層間黏結強度。 具體標準見表8。

經現場檢測和評定,施工路段路表外觀均勻,接縫平順；構造深度＞0.7mm、滲水系數＜200mL/min；路面行車噪音(100km/h)63dB 小于原路面噪音68dB；平整度、橫向力系數滿足設計要求；層間黏結強度大于混合料自身強度,80%以上薄層未被黏起。通過檢測結果可知:Superlayer 磨耗層路面有效提高了路面抗滑、高溫穩定性、結構排水、平整度等指標,改善了路面的行駛性能[4]。

表8 Superlayer 磨耗層工程驗收質量要求

南平高速于2019 年9-12 月成功地在浦南高速公路中修養護施工中采用超薄磨耗層(Superlayer)瀝青混合料罩面技術, 施工過程中重點加強了各項控制指標的控制,原材料滿足體系相關要求； 混合料生產嚴格按照設計驗證配合比執行； 出料溫度、 級配及油量控制符合技術要求；混合料松鋪與壓實厚度準確穩定,攤鋪層表面均勻細膩、無離析；接縫平順美觀；驗收指標合格。 Superlayer 磨耗層實施效果達到預期。 為下一步在高速公路路面養護中推廣提供了第一手的資料。

5 結語

Superlayer 磨耗層是一種具有快速施工、 高磨耗、噪音小、排水性能好、造價低等優點的新型道路養護和建設施工技術。 作為高等級瀝青路面的預防性養護方案,在防止路面滲水、增大路面摩擦系數、提高瀝青路面綜合力學強度、降低噪音、延長路面使用壽命等方面具有較高的使用意義,符合現代高速公路快速養護發展的方向。 推廣應用前景十分廣闊, 將有力支持道路工程建設和養護質量向又好又快的方向發展。