高黏彈超薄磨耗層技術在福建省高速公路養護中的應用

陳長敏

(福建省高速公路集團有限公司莆田管理分公司，莆田 351100)

1 工程概況

莆永高速公路莆田段是沈海高速公路福建段和沈海高速公路復線在莆田境內的重要聯絡干線， 是福州、莆田、寧德通往龍巖、廣東北部山區的最便捷通道。 該路段自2012 年通車至今7 年，繁重的交通量加速了瀝青面層的破壞，部分路段路面出現了橫向裂縫、麻面等病害，且隨時間推移病害有進一步擴大跡象。經檢測，該路段并無結構性破壞，破損主要發生在瀝青路面上面層，在考慮附屬設施標高、路面抗滑性能、封水性能、耐久性、施工速度等多方面因素后， 決定采用加鋪超薄磨耗層對病害路段進行維護，以期能夠延緩路面破損的發展，從而達到延長公路使用壽命，提高公路質量和服務水平的目的。

2 磨耗層加鋪方案比選

超薄磨耗層技術有傳統的瀝青磨耗層如AC-13、SMA-13 等，有自成體系的NovaChip 磨耗層，也有新工藝高韌超薄瀝青磨耗層，本項目將幾種磨耗層的施工厚度、原材料、性能效果等重要指標進行對比分析，結果如表1所示。

表1 磨耗層加鋪性能比較

經考慮附屬設施標高、路面抗滑性能、封水性能、耐久性、施工速度等多方面因素后，最終決定采用高韌超薄磨耗層對莆永高速莆田段BK73+280～BK71+500 路段進行加鋪。

3 原材料性能檢驗

瀝青粘結料采用廣東高通達道路材料科技有限公司生產的高粘彈改性瀝青，對該瀝青的物理性能進行檢測，檢測結果見表2。

表2 高粘彈改性瀝青檢測結果

用于GT TECH 高韌超薄瀝青磨耗層的粗集料要求具有良好的耐磨耗性和粘附性。 本項目所用粗集料由福建漳平集料場生產，檢測結果見表3。

表3 粗集料性能檢測結果

細集料為機制砂，100%破碎加工而成，潔凈無雜質，檢測結果見表4。

表4 細集料性能檢測結果

粘層油為PCR 高黏改性乳化瀝青， 其檢測結果見表5。

表5 粘層油檢測結果

4 生產配合比驗證

4.1 混合料級配

各檔集料篩分結果見表6。

表6 礦料篩分結果

根據篩分結果，以合成的級配作為初試級配，以表7所列各檔集料的比例進行摻配， 摻配后混合料的合成級配如圖1 所示。

表7 各種礦料組成比例

圖1 混合料級配曲線圖

4.2 油石比的確定

采用馬歇爾擊實儀成型試件，擊實溫度190℃，擊實次數為75 次。 GT TECH 高粘彈混合料采用改進型主骨料空隙填充法(CAVF 法)作為級配設計方法，油石比范圍以7.2%～8.0%為宜，因此，根據設計級配下各檔料的組合狀況， 分別采用7.2%、7.5%、7.8% 3 種油石比成型試件，各油石比下混合料的體積特性見表8。

綜合超薄磨耗層體積特性的要求， 初步認為油石比為7.5%(瀝青含量6.98%)比較合理。

4.3 混合料性能驗證

以油石比為7.5%拌和混合料進行車轍試驗、水穩定性試驗、凍融劈裂劈裂試驗、低溫彎曲試驗、析漏試驗、飛散試驗、粘結強度試驗和滲水試驗，結果見表9。

表8 混合料體積特性

表9 混合料在最佳瀝青用量下的性能驗證

從混合料性能驗證試驗結果可知， 該混合料性能能滿足高粘彈混合料性能要求，也能滿足JTG F40-2004 對改性瀝青混合料的性能要求。

5 施工技術要點

5.1 原路面病害處治

(1)裂縫類病害處理

對輕度裂縫，縫寬較小，可直接采用熱瀝青灌縫。 對重度裂縫處治，采用銑刨回鋪的處治方案。若下承層裂縫為輕度時，應采用“刻槽灌縫+抗裂貼”方案進行處治，回鋪熱拌瀝青混合料AC-16C。 若下承層裂縫為重度時，裂縫則應繼續加深處治至下面層， 回鋪熱拌瀝青混合料AC-16C。

(2)龜裂、沉陷、坑槽等病害處理

采用銑刨回鋪的處治方案， 即沿病害深度方向將病害結構層完全銑刨， 回鋪熱拌瀝青混合料AC-16C 后壓實。 局部病害處治采用“圓洞方補、斜洞正補”的原則，銑刨深度、面積根據現場病害情況確定，原則上深度不得小于原病害的最大深度，面積不得小于病害面積。

5.2 施工工藝

施工流程為： 銑刨過渡段→清掃干凈→噴灑乳化瀝青→混合料溫度檢測→攤鋪→碾壓→處理好橋頭(或原路面)接縫→自然降溫至50℃以下→檢測→開放交通。

(1)銑刨接頭過渡段

罩面路段的兩端頭銜接處都應與原路面保持順接，兩端頭的銜接處銑刨時過度段長度為12 m、銑刨深度0～12 mm 進行銑刨， 利于重新鋪設的瀝青混凝土路面與老路面能平順銜接過渡，以免行車跳車。

(2)攤鋪過程中質量控制

①為了適應12 mm 厚高黏彈超薄磨耗層施工質量要求， 采用攤鋪機具備加熱熨平板、 自動找平及夯實裝置。 啟動速度盡可能放慢，接頭時要進行人工找補，以保證接頭混合料溫度和新老路面相接平順。 在整個攤鋪過程中要勻速、緩慢、平穩、連續攤鋪，控制好平整度。

②攤鋪溫度專人負責，宜控制在160℃～170℃，不得低于160℃。

(3)碾壓

碾壓分為初壓、復壓和終壓3 種方式；為明確初壓、復壓和終壓區位置， 碾壓時采用三旗碾壓法對碾壓方式進行確定， 壓路機操作手根據前方三旗的位置來確定碾壓的方式，避免出現漏壓和過壓現象。

(4)接縫

開始及結束的橫向接縫采用平接縫， 在攤鋪前將原路面清理干凈，涂刷粘層瀝青，在輪組后部，熨平板的下部放置起墊板， 起墊板的厚度等于混合料松鋪厚度與路面壓實厚度之差。用熨平板或其它加熱器加熱接茬處，鋪筑新到瀝青混合料， 橫向初步壓實后用3 m 直尺認真檢查平整度，進一步找補后進行縱橫復壓和終壓。在人工接縫沒有結束前，暫緩攤鋪。

6 路面技術狀況檢測與分析

通車一個月后對BK73+280～BK71+500 路段采用多功能路面檢測車分別檢測施工前后的路面技術狀況指標(IRI、RD、SFC、RQI、RDI、SRI)，并進行評估，結果見表10。

表10 超薄磨耗層路面技術狀況評定

由表10 檢測結果可知，加鋪超薄磨耗層后的路段橫向力系數明顯增加，路面抗滑性能得到大幅提升，路面行駛質量得到明顯改善。

7 結論

加鋪12 mm 高黏彈超薄磨耗層段落的路面通車1年后，試驗檢測該段路面各項性能指標，均無明顯下降。該技術引進到福建省高速公路的預防養護項目中是一個很好的嘗試， 能夠很好地解決瀝青路面各項性能指標下降等問題，延長瀝青路面使用壽命，保障交通運輸的安全順暢及舒適性，且施工方便、速度快，是經濟有效的路面養護手段，其應用前景十分廣泛。