超黏磨耗层技术在高速公路养护中的应用研究

超黏磨耗层技术在高速公路养护中的应用研究

黄磊

湖北 省 高速公路实业开发有限公司 湖北武汉 430000

摘要：在高速公路养护技术中，超黏磨耗层技术是在路基表面形成新的磨料层，主要用于路面养护。该技术结合了微表处及超薄磨耗层优点，使用乳化沥青粘层及掺有玻璃纤维乳化沥青混合料，在沥青路面表面形成新的磨耗层，从而提高路面耐磨性、防水性、稳定性。

关键词：超黏磨耗层；高速公路养护；应用

超黏磨耗层技术采用专用封层设备喷涂改性乳化沥青黏层，将含玻璃纤维的改性乳化沥青混合料拌和铺成新的磨耗层。与普通微表处相比，它具有耐磨性高、附着力强、防水性好、稳定性高、裂缝发展滞后、施工速度快等特点。

一、超黏磨耗层技术特点

超黏磨耗层技术是通过将喷洒的乳化沥青黏结料及摊铺的玻璃纤维超黏磨耗冷拌料碾压成型，形成新的磨耗层或应力吸收层，从而达到公路路面养护目的。该技术吸取了超薄磨耗层及微表处优势，增加了玻璃纤维和黏结层改良工艺，显著提高了新铺层与原路面黏结性和公路路用性能。

1、高耐磨性。超黏磨耗层设备施工后，超黏磨耗冷拌骨料与掺入的纤维和乳化沥青结合料形成交错网状结构，压实成型后，超黏磨冷拌骨料通过结合料网状结构紧密粘结、裹缚和缠绕，形成复合力学嵌锁系统，类似于微观领域的分子结构物理模型。纤维、沥青、骨料紧密相连，有效限制了骨料滑移和脱落。因此，使用超黏磨耗层耐磨层施工能提高路面耐磨性，有效延长道路使用寿命。

2、高粘附性。先采用(改性)乳化沥青在旧路面上形成超级粘结层，并与掺纤维的微表处拌和料粘结。乳化沥青向下流入旧路面裂缝，再向上反流入超黏磨耗冷拌骨料缝隙中，形成立体网状结构的沥青结合料粘结层，提高新铺磨耗层与旧路面层粘结性，防止新铺磨耗层脱落。

3、高防水性。超黏磨耗层采用乳化沥青及掺有纤维超黏磨耗冷拌结合料连续施工工艺，形成一层物料相互作用的密实网络缠绕结构。沥青的连续洒布提高了封层密闭性，纤维比表面积大，它在沥青结合料中起到很强吸附作用，增加其黏度及粘附力，能显著阻止沥青流动，在原有路面上形成致密保护膜，有效提高磨耗层防水性能。

4、高应力吸收与应力扩散，超强抗裂性。超黏磨耗层中纤维具有高抗拉伸强度及高弹性模量值特点，可有效提高磨耗层抗拉、抗剪、抗压、抗冲击强度。超黏磨耗层粘结层可作为旧沥青面层和新沥青面层，或新路基及新沥青面层的良好应力吸收中间层(SAMI)。一方面，它能吸收摊铺层中应力或车辆荷载产生的局部集中应力，重新扩散及分布，降低覆层承受张力，有效抑制裂缝的产生；另一方面，能吸收及扩散旧沥青路面原有裂缝或路基反射应力，消除旧沥青路面裂缝尖端应力集中，有效抑制反射裂缝的发生，防止车辆荷载过大造成路面破坏。

5、高稳定性。在低温条件下，超黏磨耗层可作为沥青路面耐磨层或养护施工。其弹性模量值高，延伸力强，抗拉强度远大于温度变化引起的收缩拉应力或拉应变，减少了面层的低温脆化，能有效抑制常规裂缝——沥青路面低温收缩裂缝的产生，提高了面层抗水损坏能力。

6、施工快捷性。超黏磨耗层专用设备可同时完成沥青洒布、纤维切割掺入、超黏磨耗冷拌混合料搅拌、混合料摊铺的所有工序，并立即完成超黏磨耗层施工。这种连续施工缩短了沥青路面养护时间。

二、工程概况

某高速公路全线设计为全立交、全封闭高速公路。自建成运营以来，重载交通量日益增加，受多雨气候条件等影响，路面出现不同程度的裂缝、沉降、车辙等病害，摩擦系数、路面抗滑稳定性等路用性能明显降低，埋下了行车安全隐患。为有效解决上述病害，尽快恢复路用性能，有效延长公路使用寿命，公路养护管理部门采用超黏磨耗层罩面封层工艺，对病害进行预防性养护。在有效解决现有病害基础上，迅速提高路面防水、抗滑、抗裂、抗摩擦等路用性能，延长公路使用寿命。

三、超黏磨耗层原材料及配合比设计

1、原材料的选用

①改性乳化沥青。工程使用的改性乳化沥青封层结合料需具有优良的喷洒破乳性及超强黏结力，改性乳化沥青选择还取决于石料及施工环境温度，酸性石料和低施工温度选用阳离子乳化沥青，碱性石料和高施工环境温度选用阴离子乳化沥青。随着待养护路面粗糙度的增加，改性乳化沥青用量也随之增加，耐磨层及沥青面层中改性乳化沥青用量也大于应力吸收中间层。

②集料。超黏磨耗层养护施工应选用强度、硬度高、颗粒形状好、磨光性能好的碎石集料，并满足沥青路面上面层集料性能要求。粗细集料级配应根据施工要求和相关规范确定，应力吸收中间层、磨耗层、面层分别采用级别4～6mm、6～10mm、10～14mm石粉，含泥量小于1%。石灰石、玄武岩、花岗岩用作填料，为提高石料水稳性，可按2%比例加入普通硅酸盐水泥。

③纤维。工程路面养护采用卷轴式纤维盘包装的喷射无捻粗砂玻璃纤维，其特克斯数为2400g/km，为保证施工中材料供应的连续性，纤维材料堆积型纱团通过气流接头连接，纤维用量一般为240～260g/m

²；纤维材料长度均值为30mm、60mm、120mm等，工程经验表明，当纤维长度控制在60mm时，封层加固效果最好。封层施工通常处于应力吸收中间层，其碎石覆盖率应占中间层面积的60～70%。磨耗层施工时，应适当增加纤维材料用量。

④抗剥落剂。在纤维封层施工中，并非都使用抗剥落剂，通过选择抗剥落剂，可有效解决施工现场只能提供酸性或弱酸性集料问题，抗剥落剂用量应根据工程实践和试验确定。

2、混合料配合比设计。根据取得的级配，结合工程实际施工，调整乳化沥青，确定其最佳使用量，结果如图1所示。

图1 改性乳化沥青最佳使用量的确定

根据图1中改性乳化沥青的负荷压轮值及湿轮磨耗值的分析，最终确定改性乳化沥青的最佳使用量为10.3%，并据此进行超黏磨耗层稀浆混合料性能试验。结果表明，超黏磨耗层混合料湿轮磨耗实测值为240.5g/m²，负载压轮实测值为250.0g/m²，30min黏聚力实测值大于1.2N·m，60min黏聚力大于2N·m，符合技术标准。

四、养护施工工艺

1、试验段施工。为确定超黏磨耗封层施工设备，摊铺速度，沥青、粗细集料、矿粉、纤维等材料用量施工参数，需进行试验段施工，并检验试验结果，满足设计要求后正式施工。本工程养护施工采用1台超黏磨耗纤维封层设备、1台30t保温沥青罐车、1台10m碎石撒布机、1台中型碎石装载机、1台10t轮胎压路机、道路清扫等机具。混合料摊铺厚度采用刮板控制，超黏磨耗纤维封层设备行走速度控制在3.0km/h。

2、原路面预处理。超黏磨耗层加铺施工前，旧沥青路面的裂缝、车辙、麻面等缺陷必须彻底挖除后填补，以保证其施工质量。预处理后旧沥青路面的结构强度必须满足交通荷载要求，宽度小于6mm裂缝和深度小于12mm车辙可不予处理，宽度大于6mm裂缝和深度大于12mm车辙要先用填缝料填补处理。

3、长距离养护施工。工程在试验段施工基础上，根据施工效果调整纤维封层设备喷洒量、碎石分布量等施工参数，达到预期施工效果后，开始长距离养护施工。纤维封层设备行走速度应控制在3.0～4.5km/h，最佳速度为3.5km/h。纤维封层设备后，碎石洒布车应紧跟其后，按设计要求洒布碎石，行驶速度应与纤维封层设备相匹配，并在沥青破乳前完成碎石料洒布。即在沥青破乳前按设计要求撒布一段碎石，然后用10t胶轮压路机碾压2～3遍，其速度控制在2.0km/h以内，稳压后砾石颗粒浸入深度应达到粒径的1/2。施工段超黏磨耗沥青层养护完成后，热拌沥青混合料自然冷却，等15～40min养护施工面层温度降至50℃后，方可通车。

公路养护施工段超黏磨耗层施工完后的养护加固效果检验结果表明，沥青路面抗拉强度、抗疲劳性、抗车辙性比原路面有所提高，其养护效果显著。

参考文献：

[1]王建文.超黏磨耗层技术在高速公路沥青路面养护中的应用[J].智能城市，2019(24):35-36．

[2]牛晓伟.超粘磨耗层技术在高速公路养护中的应用研究[J].石油沥青,2017(04):22-26.