ARC超韌磨耗層在“白改黑”復合式路面中的應用研究

李尚彬

(武漢綜合交通研究院有限公司 武漢 430015)

我國傳統的瀝青路面結構采用半剛性基層瀝青路面，半剛性基層容易發生開裂破壞，從而會引起瀝青路面出現反射裂縫等損害，進而影響路面的美觀性、舒適性及安全性。另外，我國在對早期修建的水泥混凝土路面進行“白改黑”處置時，原水泥混凝土路面的橫向接縫也容易導致加鋪的瀝青罩面出現反射裂縫等損害[1]。

目前常用的防止路面出現反射裂縫的手段是加鋪傳統的熱拌熱鋪薄層。由于傳統的熱拌熱鋪薄層韌性較差，在承受較大形變時會出現裂縫。因此，在開放交通數月后下承層的裂縫便會慢慢地反射到罩面層，導致路面出現反射裂縫，導致這類防治技術的效果并不理想[2]。抗反射裂縫(anti-reflective cracking，ARC)超韌磨耗層是一種新興的路面防治手段，其加鋪時采用超韌和超高彈性的特種瀝青，具有較強的抵抗變形的能力，有望有效解決路面出現反射裂縫問題。

ARC超韌磨耗層是一種采用高性能聚合物改性瀝青和高性能黏結劑為熱拌瀝青混合料的瀝青混凝土加鋪結構層(厚度為1.2～2.0 cm)，其攤鋪工藝便捷靈活，既可采用分步攤鋪工藝，也可采用同步攤鋪工藝。與傳統防治技術相比，ARC超韌磨耗層表面粗糙，具有優異的抗滑性能；另外，其混合料中具有較高的油石比，且瀝青油膜厚度較厚，使得其具有優異的抗裂性能、抗拉拔性能、抗扭剪性能，以及較長的使用壽命。除此之外，ARC超韌磨耗層的降噪效果也較為優異。

基于ARC超韌磨耗層的以上性能特點，其可廣泛應用在瀝青混凝土路面和橋面的養護罩面、水泥混凝土路面和橋面的養護罩面中。本文利用自制的PG82型高韌高彈復合改性瀝青配制了ARC超韌磨耗層的混合料，并在武漢市G318國道奓山段的原路面加鋪了ARC超韌磨耗層。下文主要介紹ARC超韌磨耗層所用原料性能指標、攤鋪工藝，以及工程應用評價結果。

1 ARC超韌磨耗層原料選定

1) 瀝青。為保證ARC超韌磨耗層優異的韌性，混合料所用的瀝青膠結料需具有較高的彈性和韌性。瀝青為自制的PG82型高韌高彈復合改性瀝青，相應性能指標見表1。

表1 PG82型高韌高彈復合改性瀝青性能指標

續表1

試驗證明，所采用瀝青軟化點高達85 ℃，25 ℃下，5 min內彈性回復率高達95%，可以保證高韌磨耗層的高彈性和高韌性。

2) 黏層油。本工程中ARC超韌磨耗層施工工藝采用分步攤鋪工藝，在施工過程中需噴灑黏結層。所采用的黏層油為專用的不黏輪且具有高滲和高黏特性的黏結劑，相應性能指標見表2。

表2 高滲高黏黏結劑技術性能指標

3) 粗集料。粗集料需要具有較為優異的耐磨性、黏附性。本文采用優質反擊破加工成型集料，所用輝綠巖粗集料的性能指標見表3。

表3 粗集料技術性能指標

4) 細集料。細集料必須是完全破碎加工而成，要求潔凈、無雜質、粒徑為0～3 mm，巖性與粗集料一致。本文所涉及細集料采用反擊破加工生成的輝綠巖石屑，所用細集料性能指標見表4。

表4 細集料技術性能指標

5) 填料。填料不能是拌和機回收粉料。所用填料應潔凈、干燥、無雜質，且應為堿性石灰巖經研磨所得的礦粉。其技術性能指標見表5。

表5 填料技術性能指標

6) 熱拌和瀝青混合料。混合料級配設計范圍見表6。

表6 ARC超韌熱拌瀝青混合料級配設計范圍

經檢驗，該設計方案符合JTG F40-2004 《公路瀝青路面施工技術規范》附錄C中、SMA混合料配合比設計要求。混合料的技術性能指標見表7。

表7 ARC超韌磨耗層混合料技術性能指標

2 ARC超韌磨耗層的施工

本工程實施工藝采用分步攤鋪工藝，即先進行高性能黏結劑的灑布，再進行熱混合料的攤鋪。也就是說，在施工過程中，需要預先在原路面上灑布一層高滲髙黏的高性能黏結劑，用以對原路面進行密封防水處理，確保防止路表水向下滲透；除此之外，該高性能黏結劑能夠提高ARC超韌磨耗層與原路面之間的結合強度。本工程中加鋪的ARC超韌磨耗層平均厚度為1.5 cm。結構鋪裝示意圖見圖1，施工階段質量控制要求見表8。

圖1 工程路段鋪裝結構示意圖

表8 施工階段質量控制要求

續表8

3 工程應用及評價

G318武漢段為“白改黑”復合式路面結構，2009年在舊水泥路面上加鋪了10 cm厚的瀝青路面，下面層采用6 cm厚AC-20瀝青混凝土，上面層采用4 cm厚AC-16瀝青混凝土，隨著通車年限的增長，加鋪的瀝青混凝土層無法抵抗下承層導致的反射裂縫，瀝青路面出現非常明顯的橫向裂縫和縱向裂縫，嚴重影響路面的美觀性和行車的安全性、舒適性。

針對路面現狀，本工程采用分步攤鋪工藝，在原路面加鋪了1.5 cm厚的ARC超韌磨耗層。超韌磨耗層與原路面之間的黏結劑具有優異黏結性、滲透性及不黏輪性，加鋪超韌磨耗層后的路面圖見圖2。

圖2 加鋪ARC后的路面圖

施工完成并開放交通1個月后，對加鋪的超韌磨耗層進行了工程質量驗收，超韌磨耗層工程質量驗收參數見表9。由表9可知，加鋪的超韌磨耗層路表均勻、平整、無明顯裂縫出現。超韌磨耗層路面表面密實、無松散、無花白料、無輪跡、無刮痕，且邊線、橫縱向對接平順。超韌磨耗層的厚度、平整度均符合質量驗收標準。

表9 ARC超韌磨耗層工程質量驗收

在工程通車后1年內對所加鋪超韌磨耗層的橫向力系數、摩擦系數擺值和構造深度進行跟蹤觀測，在通車1個月后均值分別64，68和1.2 mm，通車12個月后均值分別61，65和1 mm，說明超韌磨耗層的橫向力系數、摩擦系數擺值和構造深度在1年內均滿足工程質量驗收標準。隨著時間的增長略有衰減，但是仍然保持良好的性能指標，通車后1年內加鋪超韌磨耗層外觀仍符合驗收要求，無明顯裂縫。

4 結語

本文利用自制的PG82型高韌高彈復合改性瀝青配制了ARC超韌磨耗層瀝青混合料，并將其應用于武漢市G318國道奓山段的瀝青路面超薄層鋪裝，工程所用熱拌混合料嚴格按照《公路瀝青路面施工技術規范》配制，具有優異的力學性能和耐高低溫性能。黏結層采用高滲髙黏的高性能黏結劑，施工采用先灑油后攤鋪工藝。加鋪ARC超韌磨耗層后，路面的各項路表性能指標均得到提升，且具有優異的防滑性能，通車1年內無明顯裂縫，試驗段應用表明，超韌磨耗層具有十分優異的路面防滑及防反射裂紋性能，是一種應用性能優良的磨耗層。