摘要 高速公路中使用超薄磨耗層，提升路面性能，增加路面抗滑能力。文章依托南方某高速公路施工實踐，優(yōu)化超薄層配比設(shè)計，確定符合南方濕熱環(huán)境的油石比;同時開展試驗，研究濕度、溫度兩變量環(huán)境下超薄耐耗層最佳配比，提出優(yōu)化瀝青面層相關(guān)性能的措施，主要包括溫度和濕度對抗滑性能的影響、油石比對抗滑性能的影響、提高瀝青路面抗滑性能的措施。

關(guān)鍵詞 濕熱環(huán)境;超薄磨耗層;配比設(shè)計;抗滑性能

中圖分類號 U416.2 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）11-0154-03

引言

路面抗滑性能指標(biāo)主要包括兩部分，一部分為橫向摩擦系數(shù)，另一部分為路面構(gòu)造深度。當(dāng)前研究濕熱環(huán)境下影響超薄瀝青混凝土抗滑性能的因素的研究成果較多，但多數(shù)為依托室內(nèi)試驗開展研究，還須由現(xiàn)場剖析濕度、溫度的具體影響程度。

1 工程概況

某高速公路位于南方省份，屬亞熱帶氣候，全長37.45 km，設(shè)計為雙向四車道，速度100 km/h，相關(guān)路段速度為120 km/h。該公路所處環(huán)境多雨較濕潤。該文依托該項目，分析并優(yōu)化濕熱環(huán)境下AC—8超薄磨耗層配比，研究濕度、溫度兩個變量對超薄磨耗層抗滑性能的影響。

2 原材料

2.1 瀝青

該項目使用SBS（1-C級）瀝青作為超薄磨耗層，表1所示為檢測技術(shù)指標(biāo)。

2.2 集料

瀝青混合料受集料特性的影響，會對路用性能造成影響，因此設(shè)計瀝青混合料時應(yīng)重視選擇的集料。該項目使用的瀝青混凝土集料質(zhì)量性能應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，使用的粗集料規(guī)格為5～10 mm英安巖碎石，細(xì)集料規(guī)格為0～5 mm石灰?guī)r機制砂[1]。

2.3 礦粉

按照國家相關(guān)要求進行測試，得出其表觀密度為2.754 g/cm3，規(guī)范要求為2.5 g/cm3，滿足施工要求。

2.4 原材料試驗環(huán)境

對原材料進行試驗，充分模擬南方濕熱環(huán)境，設(shè)定濕度介于40%～60%，設(shè)定溫度介于20～30 ℃。

3 濕熱環(huán)境下超薄磨耗層配比設(shè)計及性能分析

3.1 礦料級配組成要求

3.2 礦料級配合成計算

瀝青混凝土礦料級配使用水洗法開展篩分試驗，得出篩分試驗結(jié)果及級配;根據(jù)實際需求，該項目設(shè)定級配如下：粗集料∶細(xì)集料∶礦粉=61∶30∶9。礦料級配曲線如圖1所示。

3.3 馬歇爾試驗

表3和圖2所示為經(jīng)由馬歇爾試驗測得的細(xì)粒式瀝青混凝土AC—8結(jié)果情況，由圖可知，瀝青混合料最佳油石比時，混合料的空隙率為6%。使用差分法，空隙率為6%時，計算油石比結(jié)果為6.35%。即油石比最佳為6.35%。

3.4 路用性能試驗

通過凍融劈裂試驗和行車轍試件，分析6.35%油石比的混合料情況，表4及表5所示為具體試驗結(jié)果。讀表可知，細(xì)粒式瀝青混凝土各指標(biāo)滿足規(guī)范要求，目標(biāo)配合比選擇粒徑5～10 mm碎石為粗集料，0～5 mm機制砂為細(xì)集料及礦粉，具體比例為61∶30∶9[2]。

4 濕熱環(huán)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(shè)置6種不同的濕度、溫度環(huán)境，在設(shè)定環(huán)境中養(yǎng)護試塊，對AC—8混合料的構(gòu)造深度進行測定。共制作試塊48個，即單一變量設(shè)試塊4個。表6所示為不同濕度、溫度環(huán)境下混合料的構(gòu)造深度[3]。

根據(jù)表6所示的數(shù)據(jù)可知：無論是濕度還是溫度均會對混合料的構(gòu)造深度造成影響。相同濕度環(huán)境下，試件構(gòu)造深度與溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，即溫度增加，構(gòu)造深度降低，50 ℃環(huán)境下的構(gòu)造深度比1 ℃環(huán)境下的構(gòu)造深度低0.37 mm，分析數(shù)據(jù)可知，溫度對試件構(gòu)造深度有一定影響，但影響力較低。相同溫度環(huán)境下，濕度與試件構(gòu)造深度呈正相關(guān)關(guān)系，即濕度越小，試件構(gòu)造深度越小，但變化幅度不斷縮小，濕度為0及濕度81%以上，構(gòu)造深度均小于0.05，可知濕度對試件構(gòu)造深度影響較小[4]。

4.2 油石比對抗滑性能的影響

在高濕度、高溫度環(huán)境下，會對瀝青面層油石比造成較大影響，降低路面構(gòu)造深度。

對不同油石比混合料進行馬歇爾擊實試驗，單個混合料制備試件3個，對其構(gòu)造深度進行檢測。實施輪碾試驗，完成試驗后根據(jù)輪跡切割為矩形，對其構(gòu)造深度進行測量。對比前后構(gòu)造深度，見公式（1），H2為輪碾試驗后構(gòu)造深度值，H1為輪碾試驗前構(gòu)造深度值，計算深度殘留率H，表7所示為不同油石比下構(gòu)造深度殘留情況。

（1）

通過表7中數(shù)據(jù)可知，不同油石比存在不同的試件構(gòu)造深度殘留，油石比對試件殘留率有影響。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(yīng)嚴(yán)格控制油石比。經(jīng)該項目試驗證明，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(jù)該高速公路具體情況，該文認(rèn)為可采取以下三項措施，提升瀝青路面抗滑性能。

（1）根據(jù)施工現(xiàn)場現(xiàn)狀，結(jié)合油石比情況實施調(diào)整，經(jīng)施工實踐表明，油石比可適當(dāng)降低。

（2）優(yōu)選瀝青。根據(jù)試驗結(jié)果，使用I-D級改性瀝青制備超薄磨耗層。

（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，該文認(rèn)為需將瀝青和集料間的黏附性進一步提升[5]。

5 結(jié)論

通過試驗可知，南方環(huán)境高速公路超薄磨耗層目標(biāo)配合比選擇粒徑5～10 mm碎石為粗集料，0～5 mm機制砂為細(xì)集料及礦粉，具體比例為61∶30∶9，油石比最佳為6.35%。

（1）混合料構(gòu)造深度受濕度、溫度的影響。相同濕度下，溫度與試件構(gòu)造深度存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，即溫度降低，試件構(gòu)造深度提升;相同溫度下，濕度與時間構(gòu)造深度呈正相關(guān)關(guān)系，即增加溫度，構(gòu)造深度增大。

（2）構(gòu)造深度殘留率受油石比影響，二者存在典型的負(fù)相關(guān)關(guān)系，即增加油石比，構(gòu)造深度殘留率降低。因此在使用超薄磨耗層的過程中應(yīng)嚴(yán)格控制油石比，選擇最佳油石比。

（3）瀝青路面油石比在濕度、溫度較高環(huán)境下呈現(xiàn)出一定的不穩(wěn)定性，提高了瀝青路面構(gòu)造深度衰減率?？蓮挠褪?、高品質(zhì)瀝青、集料間黏附性三方面采取措施，將超薄磨耗層的抗滑性能不斷提升。

參考文獻

[1]王麗， 李文凱， 齊力源.超薄磨耗層路面使用性能與層間剪切試驗研究[J]. 公路與汽運， 2018（1）： 102-105.

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[4]高偉. 溫拌超薄磨耗層的施工技術(shù)在高速公路養(yǎng)護中的作用[J]. 科技經(jīng)濟導(dǎo)刊， 2020（9）： 65.

[5]孫正東. 抗滑薄層在高速公路瀝青路面中的應(yīng)用[J]. 交通世界， 2021（20）： 64-66.

收稿日期：2022-04-06

作者簡介：蘇賢芬（1980—），女，本科，高級工程師，從事工程技術(shù)管理工作。