林昌順

（貴陽市城市發(fā)展投資集團股份有限公司，貴州貴陽 550081）

0 引言

在瀝青路面尚未發(fā)生結構性破壞之前，通過養(yǎng)護能夠提高路面的平整度，從而提升行車的舒適性；提高路面的抗滑性能，保證行車安全。路面抗滑性能指標主要包括橫向摩擦系數(shù)和路面構造深度。當前研究濕熱環(huán)境下影響超薄瀝青混凝土抗滑性能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，還需經(jīng)由現(xiàn)場剖析濕度、溫度的具體影響及其程度?；诖耍恼陆Y合工程實踐對濕熱環(huán)境下高速公路超薄磨耗層配合比設計及抗滑性能進行以下探討。

1 工程概況

某高速公路位于南方省份，地處江南，屬亞熱帶氣候，全長37.45km，設計為雙向四車道，速度100km/h，部分路段速度為120km/h。該公路所處環(huán)境多雨較濕潤。本文依托該項目，分析并優(yōu)化濕熱環(huán)境下AC－8超薄磨耗層配比，通過研究濕度、溫度兩個變量，研究其影響超薄磨耗層抗滑性能情況。

2 增設超薄磨耗層的作用

超薄瀝青磨耗層是近年來發(fā)展起來的一種主要的預養(yǎng)護方式，是在不增加路面結構承載力的前提下，對出現(xiàn)功能性損害的路面采取特殊的施工工藝，以達到改進路面功能狀況的一種較經(jīng)濟的養(yǎng)護措施。

（1）超薄瀝青磨耗層是采用細粒式、斷級配瀝青混合料與乳化瀝青相結合攤鋪而成的一種路面結構，其厚度小于3cm，是一種具有良好抗滑功能的瀝青罩面層。超薄瀝青磨耗層與石屑封層、稀漿封層、微表處等罩面相比，具有強度高、表面紋理豐富、抗滑性能好等優(yōu)點。

（2）超薄瀝青磨耗層施工速度快，施工后可立即通車，并可以在一定程度上調(diào)整原路面的平整度，提高路面的排水性能。

（3）超薄磨耗層骨料粒徑均勻，空隙率大，具有一定降噪功能，很多國家將超薄瀝青磨耗層作為降噪面層。根據(jù)相關持續(xù)性研究成果還發(fā)現(xiàn)，對于路面非結構性損害、較為淺顯的車轍、抗滑性不足等瀝青路面常見病害，超薄磨耗層技術能夠很好地解決以上問題；超薄磨耗層在我國的一些高速公路瀝青路面上已經(jīng)得到了廣泛應用，但針對南方氣候條件下的特定地區(qū)應用較少。

3 原材料

超薄磨耗層作為路面結構層的最上層，直接與車輪和外界接觸，又因為其壓實后的厚度薄且混合料為骨架空隙型。粗集料含量占到混合料總量的70%～80%，是通過粗集料之間相互嵌擠作用形成的骨架結構。所以超薄磨耗面層集料的各項指標通常要高于其他面層的指標。因此在對原材料的選用上會有更高層次的要求來保證工程質(zhì)量。

3.1 瀝青

本項目使用SBS（1-C 級）瀝青作為超薄磨耗層，表1為檢測技術指標。

表1 SBS改性瀝青技術指標檢測結果

3.2 集料

超薄面層粗集料需采用玄武巖或輝綠巖，玄武巖的體積密度為2.8～3.3g/cm3，其壓縮強度很大，可達300MPa以上，其比重比一般花崗巖、石灰?guī)r、砂巖、頁巖都高。玄武巖是建設公路、鐵路所用石料中最好的材料，具有抗壓性好、壓碎值小、抗腐蝕性強、耐磨性好、瀝青黏附性強等優(yōu)點。瀝青混合料受集料特性的影響，會對其路用性能造成影響，因此設計瀝青混合料時應重視選擇的集料。本項目使用的瀝青混凝土集料質(zhì)量性能應滿足相關標準要求，使用的粗集料規(guī)格為5～10mm英安巖碎石；細集料在瀝青混合料中占比較小，但對混合料的性能影響非常明顯。細集料采用機制砂或石屑，細集料應干燥、無風化、無雜質(zhì)、顆粒級配要滿足施工標準要求，并與瀝青有良好的黏結能力。因為石灰?guī)r分布地域廣泛，巖性均一，易開采加工。本項目選擇細集料規(guī)格為0～5mm石灰?guī)r機制砂。

3.3 礦粉

礦粉是超薄磨耗層混合料的重要組成部分。粗集料相互之間的黏結力一方面來自包裹在集料表面高黏、高彈的改性瀝青本身，另一方面來自礦粉與改性瀝青交互作用形成的瀝青膠結料。礦粉的主要作用機理：一是堿性礦粉能與瀝青之間產(chǎn)生化學吸附作用；二是礦粉的比表面積大，與瀝青混合攪拌后減小了瀝青潤滑性，使摩阻力增大。本項目選用的是石灰?guī)r石料磨細的礦粉，各項指標檢測按照國家相關標準進行測試，得出其表觀密度為2.754g/cm3，規(guī)范要求為2.5g/cm3，滿足施工要求。

3.4 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，設定濕度介于40%～60%，設定溫度介于20～30℃。

4 濕熱環(huán)境下超薄磨耗層配比設計及性能分析

4.1 礦料級配組成要求

表2所示為本項目瀝青混凝土礦料級配情況。

表2 細粒式瀝青混凝土AC－8的礦料級配

4.2 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，得出篩分試驗結果及級配；根據(jù)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 細粒式瀝青混凝土AC－8的礦料級配曲線

4.3 馬歇爾試驗

表3 細粒式瀝青混凝土AC－8馬歇爾試驗結果

圖2 細粒式瀝青混凝土AC－8馬歇爾試驗曲線

4.4 路用性能試驗

通過凍融劈裂試驗和車轍試件，分析6.35%油石比的混合料情況，表4 及表5 所示為具體試驗結果。通過表中數(shù)據(jù)可知，細粒式瀝青混凝土各指標滿足規(guī)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4 細粒式瀝青混凝土AC－8車轍試驗結果

表5 細粒式瀝青混凝土AC－8凍融劈裂試驗結果

5 濕熱環(huán)境下超薄磨耗層抗滑性能分析

5.1 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(huán)境，在設定環(huán)境中養(yǎng)護試塊，對AC－8 混合料的構造深度進行測定。共制作試塊48 個，即單一變量設試塊4 個。表6 所示為不同濕度、溫度環(huán)境下混合料的構造深度。

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造深度造成影響。相同濕度環(huán)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(huán)境下的構造深度比1℃環(huán)境下的構造深度低0.37mm，分析數(shù)據(jù)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(huán)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，但變化幅度不斷縮小，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。

表6 不同溫度、濕度下AC-8混合料構造深度測試結果

5.2 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，降低路面構造深度。

對不同油石比混合料進行馬歇爾擊實試驗，制備單個混合料試件3個，對其構造深度進行檢測。實施輪碾試驗，完成試驗后根據(jù)輪跡切割為矩形，對其構造深度進行測量。對比前后構造深度。根據(jù)相關計算公式進行計算深度殘留率。表7所示為不同油石比下構造深度殘留情況。

表7 AC-8混合料油石化-構造深度試驗結果

通過表7中數(shù)據(jù)可知，油石比不同則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(jīng)本項目試驗，可使用6.35%的油石比。

5.3 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，本文認為采取以下三項措施，可全面提升瀝青路面抗滑性能。

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

（2）優(yōu)選瀝青。根據(jù)試驗情況看，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。鑒于此，本文認為需將瀝青和集料間的黏附性進一步提升。

6 結論

通過試驗可知，在濕熱環(huán)境下，高速公路超薄磨耗層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，油石比最佳為6.35%。

（1）混合料深度受濕度、溫度的影響。相同濕度下，溫度與試件構造深度存在負相關關系，即溫度降低，試件構造深度提升；相同溫度下，濕度與構造深度呈正相關關系，即增加溫度，構造深度增大；

（2）構造深度殘留率受油石比影響，二者存在典型的負相關關系，即增加油石比，構造深度殘留率降低。因此在使用超薄磨耗層的過程中應嚴格控制油石比；

（3）瀝青路面油石比在濕度、熱度較高環(huán)境下呈現(xiàn)出一定的不穩(wěn)定性，提高了瀝青路面構造深度衰減率?？蓮挠褪取⒏咂焚|(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。