超薄磨耗層技術在路面預防性養護中的應用

林子灃 丘俊南 劉庚華 丘宇峰

（蕉嶺縣地方公路管理站，廣東 梅州 514100）

超薄瀝青磨耗層（UTFC-10）是由細粒式、斷級配瀝青混合料和乳化瀝青結合攤鋪而成的一種路面結構，厚度<3cm，該瀝青罩面層抗滑功能較好[1]。與石屑封層、稀漿封層等罩面層相比，超薄瀝青磨耗層的強度、耐久性和抗滑性更好。超薄瀝青磨耗層不僅在施工后可以立刻通車，還可以同時調整原路面的平整度，提升道路的排水性能。因此，研究超薄磨耗層技術在瀝青路面預防性養護中的應用具有十分重要的現實意義[2]。該文以某農村瀝青道路為例，從配合比設計、施工工藝方面對超薄磨耗層（UTFC-10）技術的應用進行分析，以期為相關工程案例提供參考。

1 工程概況

該公路為農村公路，全長3km，設計公路技術等級為二級標準，隨著交通流量增加，瀝青路面的性能逐漸降低。根據調查得知路面局部出現松散、裂縫等病害，道路整體性能下降，根據《公路瀝青路面養護技術規范》（JTG 5142—2019）中的要求，對該公路采取預防性養護措施。為有效改善現有路面的情況，緩解路面損壞，決定采用同步攤鋪超薄磨耗層（UTFC-10）技術預防性養護該路段。原路面結構見表1。

表1 原路面結構

2 設計配合比

2.1 原材料技術指標及檢測結果

2.1.1 超薄磨耗層用黏層油

對超薄磨耗層來說，黏層油應采用SBS改性乳化瀝青，技術指標見表2。

表2 黏油層技術指標要求

2.1.2 集料

粗、細集料分別以玄武巖、石灰巖機制砂為主且各項指標須符合瀝青路面混合用集料質量技術要求，篩分檢測結果見表3。SBS改性瀝青指標見表4。

表3 粗、細集料篩分檢測參數

表4 SBS改性瀝青檢測結果

2.2 設計目標配合比

2.2.1 確定混合料級配

以表3的數據信息為基礎，根據施工設計方案的瀝青混合料級配范圍計算調整，并按照相應的比例摻配，合成的目標級配結果見表5。

表5 目標配比合成級配

2.2.2 最佳油石比

根據上述設計級配，分別對5.2%、5.5%、5.8%和6.1%這4個油石比進行馬歇爾試驗，測試在不同油石比下，混合料的提及指標和水穩定性，見表6。

表6 試驗結果

綜合分析后，確定最佳油石比為5.8%。

2.3 驗證配合比

在確定最佳油石比后，對UTFC-10瀝青混合料配合比進行檢驗，檢驗方法包括馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗等，驗證結果見表7。

表7 配合比驗證結果

由分析可知，混合料各項性能符合設計要求。

2.4 設計生產配合比

在對拌與篩分后，根據比例得到生產配合比，見表8。混合料合成級配見表9[3]。目標級配與生產級配對照，如圖1所示。

圖1 目標級配與生產級配對照

表8 生產配合比

表9 混合料合成級配

3 超薄磨耗層施工工藝

施工流程如圖2所示。

圖2 施工流程圖

3.1 施工準備

準備制備UTFC-10瀝青混合料材料，并整理原路面[4]。

3.2 拌和UTFC-10混合料

由于UTFC-10瀝青混合料主要在拌合站中制備，拌合站環境、安全和消防等須符合國家規定，因此須在拌和站中增設相應的材料存儲場地，并完善防雨和通風等設施[5]。當拌和磨耗層混合料時，須采用機械式拌合機，在拌和前，須校正拌合機的計量裝置與測溫裝置，并檢查篩網是否符合規范要求。在拌和過程中，須按照UTFC-10瀝青混合料配合比規定的順序摻入原料，并嚴格控制拌和溫度，通常瀝青溫度不應低于175℃，礦粉溫度不應低于190℃，拌和時間不應＜45s。在拌和結束后，須檢驗混合料是否均勻，如果出現離析、花白等情況，就需要及時分析原因，并做出調整。在符合設計要求后，再將其運輸至施工現場[6]。

3.3 混合料運輸

與公路瀝青混合料面層相比，超薄磨耗層厚度小，攤鋪速度較快，為防止在施工過程中出現材料工藝不足的情況，運輸須采用4臺以上運輸車。在每次運輸后，須清除車廂中殘留的混合料，并在車廂內部涂刷相應的隔離劑，防止混合料黏附在車廂內部，增加清除難度。在清除干凈車廂后，按照從車頭至車尾再中間的順序，依次裝載混合料，防止在裝載過程中，混合料出現離析的情況。

在運輸過程中，須根據預先設定的路線，并且采取相應的保溫防潮措施，可采用在車廂上方覆蓋篷布等方式，防止混合料內部溫度散發。運輸車保持勻速狀態，在混合料運輸至施工現場后，須由專業人員檢測車廂外側的溫度以及混合料溫度，若混合料溫度未達到施工標準，則嚴禁施工。

3.4 攤鋪及碾壓混合料

在施工過程中，碾壓與攤鋪混合料主要以機械施工為主，攤鋪機型號為VOGELESUPER1800-2。在攤鋪前，先預熱熨平板，使其溫度達到100℃，并根據施工要求調整熨平板溫度。在熨平板溫度調節至符合要求后，再對螺旋布料器進行調整，確保兩側的自動料位器轉速相同，并嚴格控制布料器中的混合料的高度，約為螺旋布料器2/3，最后根據實際施工需求調整攤鋪機的夯錘以及振動頻率[7]。

在攤鋪過程中，須一次性攤鋪成型，因此采用兩臺攤鋪機同步施工。須嚴格控制兩幅路段的搭接寬度在30cm～50cm，并且攤鋪機間的前后的搭接距離須控制在6m～10m。超薄磨耗層的厚度相對較小，在實際攤鋪過程中，每平方米的攤鋪量應為0.9kg，若攤鋪過程中出現局部混合料多或少的情況，施工人員須現場修補，保證路面的平整度[8]。

UTFC-10瀝青混合料屬于骨架密集型結構。攤鋪完成后，須對其進行碾壓，提升混合料間的密集型，因此采用雙鋼輪壓路機。在碾壓過程中，須對超薄磨耗層進行靜壓，完成靜壓1～2遍后，再進行振壓4～6遍。在實際碾壓過程中，須嚴格控制碾壓機的振動頻率在15Hz～50Hz，振幅在0.3～0.5mm。當振壓完成后，再采用靜壓的方式收面1次。為有效提高碾壓質量，碾壓過程嚴禁碾壓機在成型的道路上掉頭、停車，并且在碾壓結束前，嚴禁車輛通過，當UTFC-10瀝青混合料溫度冷卻至50℃以下后，可以通行[9]。

3.5 控制施工質量

3.5.1 控制溫度

在實際施工過程中，溫度是影響施工質量的重要因素，當混合料溫度超過施工要求時，混合料間的黏結性會增加，混合料攤鋪不均勻。因此，為提高施工質量，施工單位須嚴格控制混合料的溫度，在混合料出廠前，須確保溫度在170℃～185℃；在實際攤鋪過程中，須確保混合料溫度＞160℃，在碾壓過程中，混合料溫度應控制在90℃～160℃，增加壓遍數，混合料溫度逐漸降低。因此，當碾壓結束后，混合料溫度低于50℃時，才允許車輛通行。

3.5.2 控制黏層施工

超薄磨耗層攤鋪在路面最上方，若在其與路面間不添加相應的優質材料，則磨耗層與面層間難以形成整體，層間的結合面強度相對較低，在車輛行駛過程中，容易出現路面層間滑移的情況。研究表明，路面層間滑移深度約在路面表層的2cm～3cm處。在這種情況下，容易造成路面病害。因此，在施工過程中，施工單位須嚴格控制黏結層的施工，噴灑高黏度的改性乳化瀝青，噴灑量約為0.8L/m2～1.0L/m2，以此增加層間的黏性。

3.5.3 控制施工過程

為有效提高施工質量，施工單位須嚴格遵循施工規范拌和混合料，可采用在混合料中添加適量外加劑的方式，改善混合料的性能，并嚴格控制混合料的拌和質量。當發現拌和過程中混合料出現離析現象時，須采取相應的措施。

在施工過程中，須嚴格控制攤鋪機與碾壓機間的距離，并確保在溫度符合要求的情況下碾壓混合料，同時連接好磨耗層，保證其整體性。

4 應用效果評價

為評價超薄磨耗層技術在該工程瀝青路面的養護效果。在路面施工前選擇5個監測點，按照《公路技術狀況評定標準》（JTG H20—2019）中的規定，對路面養護的結構強度和抗滑性能等效果進行評價，并在完成預防性養護一年后，再次評價效果，通過對比兩次評價結果，分析超薄磨耗層技術在該工程路面中的養護效果，評價結果見表10。

表10 路面性能評價結果

根據表10可知，在未進行預防性養護措施前，原路面的結構強度（PSSI）均值為90.56，抗滑性能（SRI）均值為92.38，損壞情況（PCI）為83.76。在采用超薄磨耗層技術養護后，路面的結構強度（PSSI）、抗滑性能（SRI）和損壞情況（PCI）均有顯著提升，分別為94.92、94.90和94.58。路面的性能明顯提升，說明該技術對瀝青路面預防性養護效果較好。

5 結語

為有效提升瀝青路面質量，該文對超薄磨耗層養護技術在瀝青路面預防性養護中的應用進行分析。由應用效果得知，該技術具有較強的養護效果。由于溫度對施工的影響相對較大，因此為保證施工質量符合設計要求，在養護技術施工過程中，相關單位須嚴格控制材料質量以及對應的施工溫度，進而提升超薄磨耗層養護水平，延長公路的使用壽命。