劉 輝

（上海城建養(yǎng)護管理有限公司，上海200063）

1 超薄磨耗層概述

超薄磨耗層作為一種新型路面養(yǎng)護材料，主要應用于高等級瀝青或水泥混凝土路面的預防性養(yǎng)護和輕微病害的矯正性養(yǎng)護，也可作為新建道路表面磨耗層，具有抗滑、抗車轍、抗磨耗的優(yōu)良性能，是一種超長耐久的瀝青路面表面層。關于超薄磨耗層的研究最早始于法國，到20世紀80年代，其研究開發(fā)了一種厚度為20～25 mm的間斷級配瀝青磨耗層，該結構顯著改善了瀝青混凝土的宏觀構造，且通過使用改性瀝青和纖維，能夠達到提高瀝青混凝土耐久性的目的，具有構造深度大、抗滑性能好、行車噪聲低的特點，很適用于重交通道路的面層養(yǎng)護。我國高速公路正處于建設和養(yǎng)護并舉的高峰期，結合我國的實際情況，開展超薄磨耗層研究和推廣應用，對公路建設和路面預防性養(yǎng)護具有重要的意義。

2 原材料性能及配合比設計

2.1 原材料性能

由于超薄磨耗層處于瀝青混凝土路面上面層，直接承受行車荷載和自然界的影響，因此對瀝青與粗集料的要求較高。一般采用軟化點和60℃粘度指標較高的改性瀝青，對粗集料的壓碎值也有較高要求。一般采用SBS改性瀝青，其各項指標見表1所列，符合《公路瀝青路面施工技術規(guī)范（JTG F40-2004）》要求。

宜采用2.5～5.0 mm花崗巖碎石、0～2.5 mm玄武巖石屑及石灰?guī)r礦粉。粗集料沖擊值為3.5%，磨耗值為9%，壓碎值為12%。粗、細集料及礦粉主要技術指標和篩分試驗結果見表2和表3所列，符合《公路瀝青路面施工技術規(guī)范（JTGF40-2004）》的要求。

表1 SBS改性瀝青主要技術指標一覽表

表2 礦料主要技術指標一覽表

表3 礦料篩分試驗結果一覽表

纖維采用VLATOP80顆粒狀木質(zhì)素纖維，密度為0.45±0.05 g/cm3，其他指標符合《公路瀝青路面施工技術規(guī)范（JTG F40-2004）》的要求。

2.2 混合料配合比設計

為了減少配合比設計時的試配次數(shù)，保證骨架密實結構的形成，采用主骨料空隙體積填充法進行超薄瀝青混合料級配組成設計。由于超薄瀝青混合料需要摻加纖維且其摻量是按照混合料量外摻，故需要按照體積關系對主骨料空隙體積填充法的計算公式進行修正：

式中，ωc、ωf、ωp、ωa分別為粗集料、細集料、礦粉的質(zhì)量分數(shù)以及油石比；ωfib為纖維對混合料的摻加質(zhì)量比例；VCA、Vvs為主骨架空隙百分率和混合料目標空隙率；ρsc為粗集料搗實密度；ρtf、ρtp為細集料及礦粉的表觀密度；ρa、ρfib為瀝青及纖維的密度。

根據(jù)上述原材料試驗結果可知，粗集料毛體積相對密度為2.609，粗集料搗實密度ρsc為1.512 g/cm3；主骨架空隙百分率VCA為42%；細集料及礦粉的表觀相對密度(ρtf和 ρtp)分別為 2.580、2.674；瀝青及纖維的密度(ρa和 ρfib)分別為 1.026、0.45。取油石比=6.4%，礦粉用量=l2%，目標空隙率=4%，纖維對混合料的摻量=0.3%，代人式(1)、式(2)，計算得到粗集料用量=70.0%，細集料用量ωf=18.0%。由此得到，油石比為6.4%，2.5～5.0 mm花崗巖碎石用量、0～2.5 mm玄武巖石屑及石灰?guī)r礦粉配合比為 70∶18∶12，纖維摻量為 0.3%，計算得到的合成級配如圖1所示。同時將美國最大公稱粒徑為4.75 mm的SMA瀝青混合料級配范圍列出以作對比。

圖1 SMA-5級配比較曲線圖

可以看出，合成級配處于美國推薦的級配范圍之內(nèi)，且2.36～4.75 mm的集料占了63%，充分體現(xiàn)出小粒徑、多碎石、斷級配的特點。根據(jù)集料組成設計結果，初步選定油石比為5.8%、6.1%、6.4%、6.7%、7.0%進行馬歇爾試驗，試驗結果見表4所列。根據(jù)馬歇爾試驗，初定最佳油石比為6.3%。

2.3 最佳油石比的驗證

按初步選定的油比6.3%成型試件，分別進行謝倫堡瀝青析漏試驗、肯塔堡飛散試驗、浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗和車轍試驗等，試驗結果見表5所列。根據(jù)驗證結果，最終選定超薄磨耗層瀝青混合料的最佳油石比為6.3%，其各項路用性能能滿足規(guī)范要求，可以作為預防性養(yǎng)護維修的超薄罩面，也可作為新建路面的表面層。

表4 SMA一5瀝青混合料馬歇爾試驗結果一覽表

表5 最佳油石比下超薄磨耗層瀝青混合料的性能驗證一覽表

3 超薄磨耗層的應用

3.1 超薄磨耗層應用場合

3.1.1用于瀝青路面的預養(yǎng)護

瀝青路面在使用一段時間后，在還沒有出現(xiàn)明顯病害之前，路面結構尚處于穩(wěn)定狀態(tài)時采用超薄磨耗層實施預養(yǎng)護，能使路況長期保持良好狀態(tài)，減少道路使用營運費用。超薄磨耗層由于路面薄，投資費用不大，適時地進行預養(yǎng)護非常有益，它可有效地改善表面紋理和抗滑性，提高路面耐久性。

3.1.2用于高速公路路面表面層維修

高速公路路面的表面紋理、平整度等會隨時間有所衰減，與采用碎石封層、稀漿封層、微表處等技術相比較，加鋪超薄磨耗層能有效地改善路面紋理構造和平整度。同時，對于高速公路瀝青路面不存在結構性問題的情況下，在原路面上直接加鋪超薄磨耗層，可能是一種更好的選擇，而不一定要非將上面層銑刨后再加鋪不可。

3.1.3用于改善水泥路面行車的舒適性

在水泥路面板塊穩(wěn)定的情況下，上面加鋪超薄瀝青磨耗層，能改善行車的舒適性和安全性，降低交通噪聲，改善交通環(huán)境。由于超薄磨耗層僅20 mm，對路面標高影響不大，因此特別適合新建城市道路水泥路面上應用。

3.2 超薄磨耗層的應用實例

某高速公路鋪筑了超薄磨耗層路面?；旌狭显O計級配為SMA-5，粗碎石為顆粒形狀很好的花崗巖碎石，結合料為SBS改性瀝青，纖維采用顆粒狀木質(zhì)素纖維?；旌狭峡紫堵蕿?%，油石比為6.3%，析漏試驗與松散試驗均滿足要求，動穩(wěn)定度為6 488次/mm，凍融劈裂強度比（TSR）為94.4%。

為防止發(fā)生磨耗層發(fā)生脫層現(xiàn)象，要特別注意做好粘層，使上下層牢固粘結，這是超薄磨耗層成敗的關鍵之一。為此噴灑改性乳化瀝青，灑布量約為0.4～0.5 kg/m2。超薄磨耗層設計厚度25 mm，采用一般的瀝青攤鋪機就能施工。因為薄，熱量容易散失，故攤鋪后立即進行緊跟碾壓。

為了檢驗試驗路的施工質(zhì)量和實際路用效果，在試驗路施工結束后，進行了取樣抽提試驗，對試驗路進行了抗滑性能(構造深度、摩擦系數(shù))和滲水性能(滲水系數(shù))檢測。

3.2.1抽提試驗

依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTJ052-2000)T0722-1993和 T0725-2000進行抽提試驗并檢驗礦料級配。瀝青含量：4.72%。

3.2.2構造深度

瀝青路面的抗滑性能是一項重要的路用性能，它取決于集料自身的表面紋理結構 (微觀結構，現(xiàn)用粗集料的加速磨光值PSV表述)，以及混合料的級配所決定的表面構造深度(宏觀結構)。

采用《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTJ059-95)T096 l-95試驗檢測路面表面構造深度。從檢測數(shù)據(jù)可以看出，磨耗層的表面構造深度比密級配瀝青路面提高許多，顯著提高了路面的抗滑能力。

3.2.3摩擦系數(shù)

采用《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程)(JTJ059-95)T0964-95試驗方法，應用擺式摩擦系數(shù)測定儀測定瀝青路面的抗滑值，用以評定路面在潮濕狀態(tài)下的抗滑性能。從檢測數(shù)據(jù)可以看出，磨耗層的擺值高于密級配瀝青路面，提高了路面的抗滑能力?？够阅軝z測結果見表6所列。

表6 抗滑性能檢測結果一覽表

3.2.4滲水系數(shù)

采用《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》(JTJ059-95)T0971-95試驗方法，應用路面滲水儀測定瀝青路面的滲水系數(shù)。經(jīng)試驗，SMA-13密級配混合料路面滲水系數(shù)為10 mL/min，磨耗層路面直接透水，無法進行滲水系數(shù)測定。

由于試驗路中瀝青路面下層的SMA-13密級配混合料基本不透水，可防止水向下滲透，并且磨耗層的車轍、水穩(wěn)定性和抗凍性指標均滿足規(guī)范要求，因此可為路表提供優(yōu)良的服務功能。

該路段原計劃將舊路面銑刨后加鋪4 cm瀝青面層，現(xiàn)改為鋪筑2.5 cm超薄磨耗層，雖超薄磨耗層單價高，但因為厚度減薄，單位面積的費用反而有所降低。同時超薄磨耗層預計使用壽命比普通瀝青混凝土長，使用效果好，所以性價比高，綜合社會經(jīng)濟效益好。

4 結語

通過以上研究和分析，可以得出以下結論：

（1）超薄磨耗層構造深度大，具有抗車轍、抗水損壞、抗疲勞等技術性能，適用于提高表面層服務功能的養(yǎng)護維修工程，也適用于新建公路的磨耗層。

（2）磨耗層一般厚度為20 mm～25 mm左右，混合料宜采用斷級配、改性瀝青，以提高其抗滑性和水穩(wěn)性，必須鋪筑在路面結構強度和下承瀝青面層的高溫抗形變能力滿足要求的路面上。

（3）磨耗層的下層應采用密實、不透水的密級配形式，以利于突出其表面功能作用，將路面的使用功能與瀝青面層整體的受力有機地結合在一起。

[1]劉朝暉，沙慶林.超薄層瀝青混凝土SMA-5礦料級配比較試驗研究[J].中國公路學報，2005,(1).

[2]呂偉民，孫大權.新型路面養(yǎng)護材料超薄瀝青磨耗層的特性與應用[J].上海公路，2007,(3).

[3]資建民，等.超薄瀝青混凝土面層配合比設計混合正交分析[J].公路，2007,(1).

[4]曹衛(wèi)東，沈建榮，韓恒春.超薄瀝青混凝土面層技術研究及應用簡介[J].石油瀝青，2005,(4).

[5]汪建峰，汪輝，楊偉華.超薄瀝青混凝土不同配合比設計的試驗研究[J].公路，2oo7,(11).