公路項目超薄磨耗層配比設計及抗滑性能分析

郭理

（湖南省交通建設工程監理有限公司，湖南長沙 410000）

超薄磨耗層技術廣泛應用于即有老舊道路改造和新建道路路表處理中，其能夠用效改善路面抗滑性能。實踐調查發現，超模磨耗層構造深度易受環境因素影響，尤其是高溫、高濕環境易對超薄磨耗層構造深度造成影響。當前，學術界通過多種室內試驗手段，開展了較多濕熱環境下超薄磨耗層技術性能變化的研究，現場研究相對缺乏。基于此，該文以某工程為依托，通過現場試驗的方式，分析溫度、濕度、混合料油石比對超薄磨耗層抗滑性能的影響，具有十分重要的現實意義。

1 工程概況

某高速公路全長37.45Km，雙向4 車的設計，設計限速120 Km/h。該道路全線分布在我國東南沿海某省，該區域屬亞熱帶海洋性氣候區，夏季為雨期，降雨充沛，冬季氣溫溫和、降雨少。該文分析以此工程實踐為依托，進行AC－8 超薄磨耗層配比設計，研究此類濕熱環境對其抗滑性能的影響。

2 原材料

2.1 瀝青

本項目使用SBS（1-C 級）瀝青作為超薄磨耗層，表1所示為檢測技術指標。

表1 SBS 改性瀝青技術指標檢測結果

2.2 集料

瀝青聚合物的集料占比超過90%，集料性能對混合料穩定性、承載力性能、抗滑性能等均具有重要影響，故混合料配比設計階段的集料選擇及級配設計是混合料配比的重要環節。現選擇混合料粗、細集料分別為5～10mm 英安巖碎石、0～5mm 石灰巖機制砂，符合技術規范的質量標準。

2.3 礦粉

按照現行公路集料試驗標準，檢測出礦粉的表觀密度為2.754g/cm3＞2.5g/cm3，滿足規范要求。

2.4 原材料試驗環境

對原材料進行試驗，充分模擬南方濕熱環境，設定濕度介于40%～60%，設定溫度介于20～30℃。

3 超薄磨耗層配比設計及性能分析

3.1 礦料級配組成要求

表2 所示為本項目瀝青砼礦料級配情況。

表2 細粒式瀝青砼AC－8 的礦料級配

3.2 礦料級配合成計算

水洗法進行篩分試驗，篩分試驗結果、級配見表3；根據實際需求，本項目設定級配如下：粗集料:細集料:礦粉＝61:30:9。礦料級配曲線如圖1 所示。

圖1 細粒式瀝青砼AC－8 的礦料級配曲線

表3 細粒式瀝青砼AC－8 的礦料級配合成計算

3.3 馬歇爾試驗

表4 和圖2 至圖5 所示為經由馬歇爾試驗測得的細粒式瀝青砼AC－8 結果情況。

由表4、圖2 至圖5 可知，基于最佳油石比，其聚合物的空隙率為6.0%。使用差分法，空隙率為6%時，計算油石比結果為6.35%。即油石比最佳為6.35%。

表4 細粒式瀝青砼AC－8 馬歇爾試驗結果

圖2 油石比與毛體積密度的關系

圖3 油石比與礦料間隙的關系

圖4 油石比與瀝青飽和度的關系

圖5 油石比與空隙率的關系

3.4 路用性能試驗

通過凍融劈裂試驗和行車轍試驗，檢測6.35%油石比的聚合物，表5 及表6 所示為具體試驗結果。表5、表6可知，細粒式瀝青砼各指標滿足規范要求，目標配合比選擇粒徑5～10mm 碎石為粗集料，0～5mm 機制砂為細集料及礦粉，具體比例為61:30:9。

表5 細粒式瀝青砼AC－8 車轍試驗結果

表6 細粒式瀝青砼AC－8 凍融劈裂試驗結果

4 濕熱環境下超薄磨耗層抗滑性能分析

4.1 溫度和濕度對抗滑性能的影響

選擇濕度、溫度兩個變量，各設置6 種不同的濕度、溫度環境，共制作試塊48 個，即單一變量設試塊4 個。

無論是濕度還是溫度均會對混合料的構造深度造成影響。相同濕度環境下，試件構造深度與溫度呈負相關關系，即溫度增加，構造深度降低，50℃環境下的構造深度比1℃環境下的構造深度低0.37mm，分析數據可知，溫度對試件構造深度有一定影響，但影響力較低。相同溫度環境下，濕度與試件構造深度呈正相關關系，即濕度越小，試件構造深度越小，濕度為零及濕度81%以上，構造深度均小于0.05，可知濕度對試件構造深度影響較低。

4.2 油石比對抗滑性能的影響

在高濕度、高溫度環境下，油石比指標因素的變化，會降低路面構造深度。

4.2.1 對不同油石比混合料進行馬歇爾擊實驗，檢測試件一組為3 個，對其構造深度進行檢測。對比前后構造深度。根據計算公式進行計算深度殘留率（H=H2/H1）；

4.2.2 根據試驗結論數據及統計計算可知：油石比不同，存在不同的試件構造深度殘留，油石比對試件殘留率有所影響。油石比增加，深度殘留顯著降低。同時可知，油石比越大，對超薄磨耗層性能越有利，可有效提升其抗滑性，因此在具體施工中應嚴格控制油石比。經本項目試驗，可使用6.35%的油石比，取得良好效果。

4.3 提高瀝青路面抗滑性能的措施

根據該高速公路具體情況，本文認為采取以下三項措施，將瀝青路面抗滑性能全面提升。

4.3.1 依據項目場地工況，結合油石比情況進行調整，經項目現場施工實踐，論證了油石比可適當降低。

4.3.2 優選瀝青。根據試驗情況看，使用I-D 級改性瀝青制備超薄磨耗層。

4.3.3 改善黏附性。瀝青路面受車輛荷載作用，輪胎接觸范圍的瀝青量不斷增加，影響了路面抗滑性。有鑒于此，本文認為需將瀝青和集料間的黏附性進一步提升。

5 結論

該文依托具體工程，研究了濕熱環境下公路項目超薄磨耗層配比為：粗集料：細集料：礦粉＝61:30:9，最佳油石比為6.35%；通過現場試驗研究了濕熱環境下超薄磨耗層抗滑性能，結論如下：

5.1 環境溫度、濕度均會對超薄磨耗層構造深度造成影響；相同濕度環境下，隨環境溫度升高，試件構造深度隨之降低；相同溫度環境下，隨環境濕度增加，試件構造深度隨之增大；試件深度變化受環境溫度影響更大。

5.2 經試驗分析，隨試件油石比增大，聚合物深度殘留明顯降低，超薄磨耗層性能越優良，表明通過適當增加油石比的方式，可在一定程度上改善超薄磨耗層抗滑性能。

5.3 濕熱環境會增加瀝青道路構造深度衰減速度，可通過調整油石比、優選瀝青、改善瀝青與集料黏附性等方式，改善濕熱環境下瀝青路面抗滑性能。