试论超粘磨耗层技术在高速公路养护中的适用性

王海霞

山西晋北高速公路养护有限公司 山西太原 030000

当前我国经济发展速度较快，城市之间的联系不断加强，这对于高速公路有着更高的要求，需要其具备较强承载力，提升公路运输的效率和质量。但是我国大多高速公路没有合理开展养护工作，特别是预防性养护，使得一些路面出现破损情况，通行服务水平与设计要求不符，不具备良好社会影响。当前在沥青路面中应用超粘磨耗层技术，可改善高速公路状况，提升路面的抗滑性能，解决路面中存在的温度裂缝、疲劳裂缝以及轻微车辙等问题，使高速公路性能提升，同时还能够节省养护维修成本。

1 超粘磨耗层技术特点

应用超粘磨耗层技术时需要配备专用设备，并进行沥青洒布以及纤维切割掺入，拌和超粘磨耗冷拌混合料，同时摊铺混合料，落实超粘磨耗层施工，这一连续施工工艺能够将养护沥青道路的时间缩短。超粘磨耗层技术，基于微表处以及超薄磨耗层技术的结合开发出第三代冷拌冷铺养护技术，第一代养护技术为稀浆封层，第二代养护技术为微表处技术，而超粘磨耗层技术的特征有以下几点：

1.1 耐磨性强

应用超粘磨耗层设备进行施工，超粘磨耗冷拌骨料和掺入的乳化沥青结合料以及纤维构成交错网状结构，在压实成型之后，网状结构会粘结、缠绕磨耗冷拌骨料，构成一个复合力学嵌锁体系，与微观领域分子结构物理模型相似，骨料与沥青和纤维紧密相连，可限制骨料出现脱落和滑移等情况。从而使用超粘磨耗层技术进行施工，可将路面耐磨性提升，进一步延长公路的使用寿命。

1.2 粘附性强

在旧路面上应用乳化沥青，可构成超强粘结层，并且粘结掺有纤维的微表处拌合料，旧路面裂缝中有乳化沥青流入，并反向流入超粘磨耗的冷拌骨料缝隙中，构成具有立体网络结构的粘结层。这样能够将旧路面层和新铺后膜层粘结性提高，避免有新铺磨耗层脱落的情况出现。

1.3 防水性强

超粘磨耗层使用掺有纤维超粘磨耗冷拌结合料以及乳化沥青进行连续施工这一工艺，构成物料互相作用的网络缠绕结构，连续洒布沥青，提升封层密闭性。由于纤维大于表面积，在沥青结合料之中具有较强吸附作用，可将其粘付力以及年度增加，防止沥青流动。可在原有路面上构成致密保护膜，将磨耗层防水性能加强。

1.4 应力吸收、扩散能力以及抗裂能力较强

在超粘磨耗层中，纤维的主要特性是抗拉伸强度以及弹性模量值较高，可将磨耗层抗剪、抗拉、抗冲击以及抗压等强度提升。超粘磨耗层的粘结层能够作为应力吸收中间层，在新沥青面层与旧沥青面层，或者是新建沥青面层和新建路基间进行铺设，即可吸收摊铺层之中应力，或车辆荷载产生集中应力，可再次分布与扩散，将覆层承受张力减少，对产生的裂缝进行有效抑制[1]。此外，其可对旧沥青路面裂缝和路基反射应力进行吸收与扩散，使旧沥青路面裂缝中应力集中情况消除，避免出现反射裂缝，防止受到过大车载负荷影响出现破坏路面的情况。

1.5 稳定性强

在有较低温度的情况下，沥青路面耐磨层可选用超粘磨耗层进行养护施工。其具有较高弹性模量值和较强延伸力，温度变化产生的收缩拉应力以及拉应变没有抗拉强度大，这可使面层低温脆裂性降低，可对沥青道路中经常出现的龟裂缝以及低温缩裂缝出现进行抑制，将面层抗水损坏能力提高。

1.6 施工较为便捷

超粘磨耗层运用专用设备，可将撒布沥青切割掺入纤维的工作同时完成，拌和超粘磨耗冷拌混合料，摊铺混合料，完成超粘磨耗层施工，这可将养护沥青道路的时间大大缩短，为施工提供更加便利的条件。

2 超粘磨耗层技术的施工工艺

铺筑超粘磨耗层的流程具体如下：①使用标线器对摊铺路线进行控制。②在超粘磨耗层设备中装上各种原材料，并开至施工起点，准确对上走向控制线，接着对摊铺箱宽度和厚度加以调整。③将超粘磨耗层设备辅助发动机启动，并打开纤维剪切机等料门控制开关，根据规定数量将纤维和各类原材料依次传送至搅拌缸中快速拌和，使其形成稀浆混合料。同时通过分料器向各摊铺箱内分布，接着通过摊铺箱内搅笼均匀分布混合料制摊铺箱全宽范围中。④摊铺设备启动后将乳化沥青粘层同步喷洒，以每小时3.6km的速度缓慢均匀前行，操作人员结合现场具体施工情况加以控制和指挥。⑤需要人工在摊铺后修整存在缺陷的位置，主要是对纵向接缝、起点以及终点等部位进行修整。⑥完成摊铺后，提起摊铺箱对预料加以处理，同时清理摊铺箱。结束每车料摊铺工作后，需要及时清理潭铺乡。⑦在一定的时间养护后，使混合料达到相应强度，这时可开放交通。

3 超粘磨耗层冷拌混合料配合比设计

3.1 矿料级配的选择

根据框料公称的最大粒径不同，将冷拌乳化的沥青混合料分为MS-Ⅱ型及MS-Ⅲ型。其中MS–Ⅱ型粒径最大是4.75mm，在中等交通量的高速公路以及一级和二级公路罩面中比较适用；而MS-Ⅲ型粒径最大是9.5mm，在高速公路车辙填充和一级公路罩面中比较适用。本文以某沿江高速其中一段作为参考，因为所选择的道路等级较高，需要将微表处和稀浆封层技术指南作为参考，并结合工程经验选择MS–Ⅲ型中职级配。

3.2 纤维掺量

上述提到，在乳化沥青结合料中，掺加玻璃纤维可构成交错网状结构，在压实成型之后，结合料网状结构会缠绕粘结冷拌骨料，构成复合力学嵌锁体系。基于此研究纤维掺量的单因素变量，选择0.1%，0.15%和0.2%，落实稀浆混合料的性能试验。通过试验可知，在纤维掺量为0.2%时，会使混合料的抗水损害性能变差，这是由于纤维吸附一部分沥青使得集料表面沥青膜厚度不足，这会降低其耐磨性能。相较于0.15%产量，纤维掺量为0.1%时，具有良好的混合料抗水损害性，在抗车辙性能上没有明显差别，从而可以选择0.1%的纤维掺量。

3.3 油石比

当湿轮磨耗值在1h和6d条件下不超过540g/m2与800g/m2，而粘砂值不大于450g/m2，将1h湿轮磨耗值不大于540g/m2沥青最大用量当做使用沥青量的下限，接近450g/m2粘砂附量沥青最小用量当做沥青用量上限[2]。获得可选择的油石比范围，在这一范围中合理选择油石比，确保混合料在这一油石比情况下，各项技术指标能够满足相应要求。对超粘磨耗层的冷拌混合料来说，选用油石比对混合料浸水6d湿轮磨耗指标进行检验，可用作填充车辙时，增加的负荷车轮试验进行检验的宽度变化率指标。与要求不符时，需对油石比实验进行调整，直到其与相关要求符合为止。

试验中选择四个改性的乳化沥青用量分别为9%，9.5%，10%和10.5%，其油石比对应为6.11%，6.47%，6.84%和7.20%，开展1h湿轮磨耗以及负荷车轮粘砂试验，下表1为磨耗值和粘砂值的试验结果。从而可知6.14%~6.84%是最佳油石比范围，可以选择6.47%油石比，对6d湿轮磨耗指标以及车辙试验宽度变化率的指标进行检验。

表1 磨耗值和粘砂值的试验结果

4 超粘磨耗层的工程应用和评估

在铺筑某超粘磨耗层高速公路时，需要在铺筑工作完成后进行及时的观测和跟踪，对现场数据加以收集，检验设计研究成果。同时根据具体交通量、路面病害特征、病害发展趋势以及实际气候条件，对高速公路养护中超粘磨耗层技术的适用性进行分析。本文将对某沿江高速的其中一段作为依据，来分析该技术的应用。

4.1 原路面状况

该高速路段建成通车已15年，在这一期间没有进行过大修，只是采取了相应策略养护病害路段。而目前路面表面呈现出裂缝、老化和坑槽等病害，在这之中裂缝更多的是横向裂缝，宽度大约在5mm，使用灌封胶方法处理，但坑槽中多发生裂缝病害，主要是在出现裂缝后产生严重渗水问题，产生水损害，进而出现坑槽。对于较小的坑槽病害，通常养护单位会使用冷补料均匀填补的措施来控制，但在该方法应用一段时间后，这一病害将会继续发展。针对这一情况，可在车道内进行超粘磨耗层全面铺筑，由此合理治理与养护。

4.2 施工工艺

该高速路段，进行超粘磨耗层施工流程为清扫路面和进行超粘磨耗层一体化施工。施工主要内容包括喷洒粘层和摊铺混合料，使其成型。

4.3 评估应用效果

在这一段高速路段上铺筑超粘磨耗层三个月后，通过多功能检测车检测并评价这一路段应用该技术的效果。检测的主要指标有车辙深度、路面平整度和摩擦系数。

4.3.1 路面性能方面

主要进行铺筑的路段有三个车道，以下将对这三个车道施工前后的平整度、车辙深度和横向力系数等检测指标加以分析。在平整度方面，施工前第一车道为0.86，第二车道为1.08，第三车道为1.10，在施工后第一车道为0.94，第二车道为1.11，第三车道为1.09。在车辙深度方面，施工前第一车道为4.1，第二车道为5.1，第三车道为10，施工后第一车道为3.9，第二车道为5.6，第三车道为8.4。在横向力系数方面，施工前第一车道为57，第二车道为54，第三车道为54，施工后第一车道为62，第二车道为62，第三车道为61。通过以上数据可知，在完成超粘膜层的铺筑工作后，路面车辙深度以及平整度没有较大变化。在这之中，因为原本路面平整度较为优异，没有进行大幅度处治。根据检测车辙深度的结果可知，超粘磨耗层技术在处治车辙方面不具备良好效果，但对有较大车辙深度的位置可发挥填补作用。而分析横向力系数的结果可知，能够明显提升三个车道的抗滑性能。

4.3.2 处治路面病害效果

结合路面表观状况可知，进行超粘磨耗层施工工作前路面存在集料轻微脱落情况以及严重的沥青膜脱落情况，而应用这一技术施工后能够明显恢复路面构造，可完整覆盖修补路面和病害路面。应用这一技术能轻微改善车辙状况，大约在10%左右，但不能获得最佳的处治效果。可改善路面抗滑性能，提升横向力系数17%左右，以保证路面有良好抗滑性能。

4.4 适用性分析

根据路面应用效果以及病害后期发展状况可知，超粘磨耗层技术在处治裂缝、表面病害以及提升抗滑性能上具有明显效果，但在处治结构性病害上效果较差，例如车辙病害。根据该技术特征和路段应用效果提出其适用条件：①该技术适合应用在没有足够抗滑能力或是表面老化的路面上；②可应用在没有足够结构强度路面上，选择合理方法补强；③能够修补磨耗型和压密型车辙，在填补车辙后开展超粘磨耗层施工，针对失稳型车辙可进行铣刨处理；④严重网裂和表面坑槽的预先修补；⑤使用合理材料填补裂缝。

5 结语

本文主要对高速公路养护中应用超粘磨耗层技术的应用进行分析，掌握该技术特征以及具体施工工艺，分析其配合比设计以及在具体工程中的应用，最后对应用效果加以评估，明确高速公路养护中该技术的适用性。根据技术特征和稀浆封层规范，可明确超粘磨耗层的两种改性乳化沥青技术指标要求，合理设计超粘磨耗层的冷拌混合料配合比，明确纤维产量是0.1%。