瀝青路面超薄罩面層技術(shù)簡(jiǎn)介

曾憲輝 李強(qiáng)

摘 要：超薄罩面層是一種道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，應(yīng)用較為廣泛，它能夠修復(fù)原路面的輕微裂縫、車轍以及路面不平整等功能性病害，從而恢復(fù)路面的服務(wù)功能。本文針對(duì)瀝青路面超薄罩面層技術(shù)的研究現(xiàn)狀、施工工藝進(jìn)行闡述，并對(duì)超薄罩面層的優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：瀝青路面; 超薄罩面層; 施工工藝

中圖分類號(hào)：U416.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-3315（2021）10-227-003

自上世紀(jì)90年代以來，我國公路發(fā)展迅猛，截至2019年，全國公路總里程已達(dá)到501.25萬公里，其中公路養(yǎng)護(hù)里程為495.31萬公里，占公路總里程的98.8%[1]。多年的發(fā)展和使用后，中國公路已逐漸步入養(yǎng)護(hù)期，如何經(jīng)濟(jì)而有效地保持良好的道路狀況將成為一項(xiàng)亟需研究的長(zhǎng)期工作。

早期鋪筑的許多瀝青路面經(jīng)過一定時(shí)間的使用，雖然路面結(jié)構(gòu)性完整，但路用性能已大幅降低，具體表現(xiàn)在路面裂縫、車轍、坑槽、抗滑性能、平整度等性能的減弱。一般認(rèn)為，當(dāng)路面達(dá)到75%的設(shè)計(jì)壽命，工程性能下降約40%時(shí)，是最佳的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)，如果維修延期，后期的維修費(fèi)用將會(huì)是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的4-5倍[2]。研究表明[3，4]，超薄罩面層能夠?qū)π陆访婊蚺f路起到良好的養(yǎng)護(hù)作用，可以用來處理路表表面磨光，輕微裂縫、車轍等路面的功能性病害，恢復(fù)原路面良好的平整度、抗滑性等路用性能，還能夠顯著降低行車噪音，并具有較低的建造成本，因此，超薄罩面層在國內(nèi)的使用越趨廣泛，在多地都有一定規(guī)模的工程應(yīng)用。

超薄罩面層是一項(xiàng)應(yīng)用廣泛的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，它是在原路面上灑布一層粘層油，再在其上加鋪一層瀝青混合料面層，厚度在2.5cm以下。通常情況下，粘層油被要求采用高性能的改性瀝青或黏度較高的改性乳化瀝青，從而確保新加鋪的超薄罩面層與原路面之間具有良好的黏結(jié)強(qiáng)度。超薄罩面層不屬于路面結(jié)構(gòu)層，基本上不起增加路面強(qiáng)度的作用，屬于非結(jié)構(gòu)性的路表面養(yǎng)護(hù)層，一般用來處理路表表面磨光，出現(xiàn)輕微裂縫、車轍、不平整等路面功能性病害，從而恢復(fù)路面原有的服務(wù)功能。同時(shí)，超薄罩面層技術(shù)與其他預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)相比，具有良好的工程適應(yīng)性，在正確選擇材料和進(jìn)行混合料設(shè)計(jì)的條件下，超薄罩面層可以成功應(yīng)用于嚴(yán)寒、炎熱、干燥、潮濕等各氣候區(qū)域，且在原路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度良好、罩面層設(shè)計(jì)規(guī)范、施工質(zhì)量合格的條件下，超薄罩面層可延長(zhǎng)原路面8年之久，是一種路用性能和經(jīng)濟(jì)效益并重的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)[5]。

1.瀝青路面超薄罩面層在國內(nèi)外的研究與發(fā)展

超薄罩面層加鋪層技術(shù)的研究最早始于法國[6]，采用了間斷式級(jí)配，其特點(diǎn)是粗集料量大，細(xì)集料和礦粉量少，瀝青量大，有利于提高路面的平整度，增加路面的抗滑能力。后來，英國研究人員也在90年代對(duì)薄層加鋪技術(shù)進(jìn)行了研究和應(yīng)用，鋪筑了一批試驗(yàn)路面，包括單層薄層加鋪、多層薄層加鋪和薄層瀝青混凝土層。90年代后期，超薄摩擦層（Novachip）成為德國應(yīng)用最廣泛的薄層覆蓋技術(shù)，但多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明，Novachip技術(shù)具有造價(jià)昂貴的缺點(diǎn)。為了提高路面的抗滑性能和抗高溫車轍性能，美國研究人員引入了Novachip技術(shù)，并借此機(jī)會(huì)對(duì)薄加鋪層技術(shù)進(jìn)行了全面的研究。我國自20世紀(jì)90年代中期開始研究超薄罩面層，到目前已有了較為全面的研究。

屈甜等[7]采用多點(diǎn)支撐骨架狀態(tài)的混合料體積設(shè)計(jì)方法，引入了7.1mm粒徑篩孔，以期提高超薄罩面層的抗滑性能。吳后選等[8]提出了一種新的路面結(jié)構(gòu)組合，他將原路面的中面層和下面層進(jìn)行合并成7cm的新面層，再在其上加鋪一層2.5cm厚的超薄罩面層，并對(duì)這一新路面結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)路用性能進(jìn)行了檢驗(yàn)，性能良好。之后鋪筑了試驗(yàn)段，對(duì)這一新型路面結(jié)構(gòu)的原材料、施工術(shù)要點(diǎn)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)等進(jìn)行了總結(jié);曹東偉等[9]探究了就地?zé)嵩偕に囅鲁≌置鎸拥穆酚眯阅埽捎昧怂姆N不同結(jié)構(gòu)形式的路面，結(jié)果表明，就地?zé)嵩偕梢杂糜诔≌置鎸?，不同結(jié)構(gòu)對(duì)其性能影響不大，但施工工藝還需進(jìn)一步優(yōu)化。晏飛等[10]以依托實(shí)體工程，介紹了溫拌超薄罩面層的應(yīng)用，歸納總結(jié)了原路面的評(píng)價(jià)處治方法，溫拌材料的選擇原則，施工過程中的重點(diǎn)難點(diǎn)，以及如何管理施工的方法。史鵬鴻等[11]在超薄罩面層瀝青混合料中加入了鋼渣，研究了其化學(xué)性能，并對(duì)路用性能進(jìn)行試驗(yàn)和分析，分析，為超薄罩面層的材料研究提供了新的思路。Hu等[12]采用開級(jí)配設(shè)計(jì)超薄罩面層，這種級(jí)配的好處是空隙較大，在排水、降噪和抗滑方面都有顯著的提升，但高孔隙率也使超薄罩面層的抗松散剝落能力和承載力降低，因此選用了集料粒徑較小的OGFC-5級(jí)配進(jìn)行研究，結(jié)果表明OGFC-5超薄罩面層黏結(jié)力好于常用的OGFC-13等級(jí)配，但內(nèi)摩阻力稍弱，為多孔超薄罩面層的研究提供了參考。Chen等[13]將超薄罩面層應(yīng)用在飛機(jī)垂直起落路面，相比原本的路面可節(jié)省30%的成本，并且該超薄罩面層符合路面使用要求。

綜上所述，國內(nèi)外對(duì)超薄罩面層瀝青混合料的設(shè)計(jì)方法、作用機(jī)理和路用性能等都有較為全面的研究，超薄罩面層瀝青混合料也應(yīng)用在越來越多的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程之中。目前，我國對(duì)超薄罩面的研究主要集中于超薄罩面層的級(jí)配與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、路用性能、瀝青或黏結(jié)層材料等，在工程中未形成受全國范圍認(rèn)可的、成熟的、系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)體系和規(guī)范，此外，也還缺少超薄罩面的長(zhǎng)期使用監(jiān)測(cè)等。

2.瀝青路面超薄罩面層的施工工藝

2.1瀝青路面超薄罩面層施工技術(shù)類型分析

超薄罩面層技術(shù)按照拌和溫度的不同，大致可分為以下三種類型：

（1）冷拌超薄罩面養(yǎng)護(hù)技術(shù)，一般是指使用乳化瀝青或者改性乳化瀝青在常溫下拌和瀝青混合料，并在常溫下進(jìn)行攤鋪和碾壓成型的超薄罩面層，這種技術(shù)可以顯著減少煙塵污染等一系列問題。

（2）熱超薄面層養(yǎng)護(hù)技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用較為常見，是指在高溫（180-190℃）下拌和、攤鋪和碾壓超薄罩面層，其具有良好的平整度和路用性能。

（3）溫拌瀝青混合料超薄罩面養(yǎng)護(hù)技術(shù)。此技術(shù)能夠使瀝青路面更易壓實(shí)，施工溫度可比常規(guī)熱薄層技術(shù)低20℃～30℃，增強(qiáng)了施工和易性。

2.2施工準(zhǔn)備內(nèi)容

施工準(zhǔn)備內(nèi)容大體可分為外部因素和路面因素。外部因素是指對(duì)施工地點(diǎn)的溫度、交通狀況和施工機(jī)械等因素進(jìn)行準(zhǔn)備。由于大部分超薄罩面層的攤鋪溫度要求較高，因此環(huán)境溫度若低10℃，或處于雨季等不利天氣，一般不進(jìn)行養(yǎng)護(hù)施工，否則對(duì)超薄罩面層的攤鋪、壓實(shí)和長(zhǎng)期的路用性能都會(huì)產(chǎn)生影響。要做好交通組織準(zhǔn)備，根據(jù)該公路的交通情況，有針對(duì)性地制定出相應(yīng)的管理措施，對(duì)施工路段進(jìn)行封閉，并設(shè)置明顯標(biāo)志以提醒和疏導(dǎo)車輛，保證交通通暢，同時(shí)，保證封閉車道具有一定的寬度，確保順利的施工。對(duì)相關(guān)施工機(jī)械應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)測(cè)試，避免安全事故的發(fā)生。

關(guān)于路面因素，由于超薄罩面層的鋪筑是為了對(duì)原路面進(jìn)行修復(fù)和養(yǎng)護(hù)，因此要對(duì)原路面進(jìn)行提前的檢查和預(yù)處理，以保證施工順利和良好的路用性能。提前清理原路面的樹葉、垃圾等雜物，之后在原路面上撒布黏層油，以保證原路面與超薄罩面層的黏結(jié)效果，若原路面平滑，表面紋理不豐富，還應(yīng)當(dāng)先對(duì)路面進(jìn)行拉毛處理。如果出現(xiàn)較嚴(yán)重的裂縫時(shí)，要對(duì)裂縫進(jìn)行灌膠處理，當(dāng)路面出現(xiàn)嚴(yán)重的車轍、坑槽等病害時(shí)，需要對(duì)病害部分進(jìn)行銑刨和填充。若未進(jìn)行完善處理，則可能在施工時(shí)出現(xiàn)路面凹陷等問題，也會(huì)對(duì)罩面層的質(zhì)量造成影響。施工前的準(zhǔn)備工作較為繁瑣，但良好的準(zhǔn)備工作能夠提高超薄罩面層的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，延長(zhǎng)使用壽命。

2.3瀝青路面超薄罩面層施工步驟

2.3.1混合料拌和

混合料采用間歇式拌合機(jī)拌制，拌合站應(yīng)建立在干燥、空曠、有良好的運(yùn)輸條件和排水設(shè)備的地點(diǎn)。拌和機(jī)有準(zhǔn)確計(jì)量、分級(jí)上料、拌和均勻、智能調(diào)控、隨時(shí)記錄等功能。瀝青混合料生產(chǎn)時(shí)應(yīng)控制：礦料加熱溫度和拌和溫度控制在180-200℃。嚴(yán)格控制瀝青混和料的拌和時(shí)間，拌和的時(shí)間由試拌得出。瀝青混和料出場(chǎng)時(shí)應(yīng)有專人進(jìn)行檢查，保證成品混合料均勻一致，無花白料，無結(jié)塊成團(tuán)或嚴(yán)重離析現(xiàn)象產(chǎn)生，混合料出場(chǎng)溫度應(yīng)大于180℃，但不能超過210℃，否則應(yīng)調(diào)整拌和溫度重新進(jìn)行拌和。

2.3.2攤鋪

在進(jìn)行全方位的攤鋪之前，需要先進(jìn)行試驗(yàn)路段的鋪筑，并對(duì)試驗(yàn)路段各項(xiàng)路用性能進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行正式段的鋪筑。攤鋪機(jī)應(yīng)提前在接料斗內(nèi)涂刷少量防止粘料的隔離劑，以防止瀝青混合料的黏附。瀝青混合料攤鋪速度保持在3～4 m/min，攤鋪寬度保持不變，并做到緩慢、均勻、不間斷地?cái)備?。攤鋪期間，施工人員一般不得進(jìn)入攤鋪路段，不得人工修補(bǔ)，如遇特殊情況，允許人工補(bǔ)料或更換混合料。攤鋪過程中，應(yīng)有工作人員控制攤鋪溫度在170-180℃，否則后期罩面將難以壓實(shí)。攤鋪遇雨時(shí)，應(yīng)立即停止施工，并清除未碾壓路段的瀝青混合料，還未使用的瀝青混合料也應(yīng)當(dāng)全部廢棄。

2.3.3碾壓

由于路面鋪筑時(shí)瀝青混合料熱量散失很快，加上罩面層的厚度較薄，增加了壓實(shí)難度，因此碾壓工作尤為重要，碾壓的溫度和碾壓方式都需嚴(yán)格控制。在攤鋪完成后立刻進(jìn)行碾壓，碾壓分為三個(gè)階段：初壓、復(fù)壓和終壓。初壓：采用雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)前靜壓后振壓共2遍，并保證初壓溫度在150℃以上。復(fù)壓，利用雙膠輪壓路機(jī)前后振動(dòng)壓實(shí)共4遍，在120℃以上溫度時(shí)碾壓完成。終壓，由雙鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)全幅靜壓共2遍，在90℃以上碾壓完成。碾壓采用由外到中，由低到高的順序碾壓，碾壓機(jī)進(jìn)行下一碾壓帶時(shí)，與原碾壓帶重疊1/2～1/3輪寬。壓路機(jī)全程應(yīng)勻速、緩慢行駛，啟動(dòng)和停止時(shí)不得急剎。路段邊緣壓實(shí)后不平整的部分和個(gè)別碾壓存在缺陷的部分，可用小型壓路機(jī)再次進(jìn)行碾壓。

2.3.4開放交通

超薄罩面層鋪筑完成之后，盡量在天黑前開放交通，開放交通后，車流也可幫助罩面繼續(xù)進(jìn)行壓實(shí)。當(dāng)路面溫度下降至40℃以下時(shí)便可以開放交通，若路面溫度較高時(shí)，可以少量灑水以幫助降溫。

3.瀝青路面超薄罩面層的優(yōu)劣勢(shì)

3.1瀝青路面超薄罩面層的優(yōu)勢(shì)

瀝青路面超薄罩面層經(jīng)過了長(zhǎng)期的研究和使用，具有如下優(yōu)勢(shì)。

第一，超薄罩面層能夠改善原路面的平整度，修復(fù)車轍、坑槽等功能性病害，同時(shí)，超薄罩面層具有優(yōu)異的摩阻力和耐磨性能，提高了行車的舒適性和安全性。

第二，超薄罩面層作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，防止了原有路面的車轍、裂縫、坑槽等病害的進(jìn)一步惡化，延長(zhǎng)道路使用壽命，同時(shí)，相對(duì)傳統(tǒng)路面的厚度較薄，用料更少，具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

第三，超薄罩面層施工工期短，施工完成后可快速開放，對(duì)交通的影響小，施工組織簡(jiǎn)便。

3.2瀝青路面超薄罩面層的劣勢(shì)

超薄罩面層是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)且性能優(yōu)良的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，但目前還存在以下問題。

第一，黏結(jié)層材料質(zhì)量參差不齊。薄層瀝青混合料厚度薄，車輛急剎會(huì)造成層間脫離風(fēng)險(xiǎn)，因此，罩面層與原路面的黏結(jié)性能尤為重要，超薄罩面層的使用效果與層間黏結(jié)材料的選擇有著密切的關(guān)系。

第二，施工要求較高。超薄罩面層厚度較薄，熱量散失較快，若施工碾壓質(zhì)量差，將會(huì)造成壓實(shí)度較低，罩面厚度較厚，空隙率較大，進(jìn)而導(dǎo)致早期水損害，還會(huì)造成抗滑能力的衰減。

第三，超薄罩面瀝青混合料沒有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)體系和標(biāo)準(zhǔn)。目前，超薄罩面層瀝青混合料大多采用傳統(tǒng)馬歇爾設(shè)計(jì)，即與普通瀝青路面設(shè)計(jì)類似。雖然馬歇爾設(shè)計(jì)滿足普通熱拌瀝青混合料要求，但是采用普通瀝青路面的標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)超薄罩面層，此方法有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

目前瀝青路面超薄罩面層技術(shù)已有了廣泛的研究與應(yīng)用，但針對(duì)超薄罩面層的施工工藝與流程還未有配套的成套施工設(shè)備，也未形成受全國范圍內(nèi)認(rèn)可的、成熟的、系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)體系和規(guī)范。

在瀝青路面超薄罩面層施工前，要做好環(huán)境判斷、機(jī)器調(diào)試、交通管理和路面預(yù)處理等步驟，在對(duì)路面預(yù)處理時(shí)，對(duì)路面較為嚴(yán)重的裂縫、坑槽等病害要進(jìn)行提前修復(fù)和處理，由此可確保順利施工，提高罩面層的路用性能和使用壽命。

瀝青路面超薄罩面層能夠修復(fù)原路面功能性病害，延長(zhǎng)道路使用壽命，具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，但是超薄罩面層也有黏結(jié)層材料質(zhì)量參差不齊、施工要求較高、沒有統(tǒng)一規(guī)范等問題，還需要進(jìn)一步的研究。

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