超薄罩面技术在高速养护工程中的应用

徐志华

(福建省高速公路养护工程有限公司，福州 350018)

0 引言

超薄罩面技术作为一种经济、快捷、有效的路面预防性技术，大量应用到我省高速养护工程。由我司承接超薄罩面工程总量近50 万m2， 主要为隧道水泥路面上的罩面。 多年超薄罩面施工成效显著， 最具代表性的工程为2013 年5 月实施的沈海高速公路福宁段路面超薄罩面工程。 经过5 年多时间的观察与检测，路面表观质量优，路用性能显著改善。

超薄罩面是一种一体化超薄磨耗层， 采用一台喷洒摊铺同步一体机将间断级配热拌改性沥青混合料直接铺筑在同步喷洒改性乳化沥青的粘结层上， 厚度一般为15～25mm。超薄罩面混合料通常有3 种类型，包括A 型级配(厚度：1.0～1.5cm)、B 型级配(厚度1.6～2.0cm)和C 型级配(厚度2.1～2.5cm)，近几年来在我省高速公路预防性养护及隧道白改黑工程应用中的超薄罩面均为C 型级配。

1 工程概况

本工程位于沈海高速公路福宁段， 于2003 年6 月29 日建成通车。 该段工程分为隧道和路基部分。 其中隧道部分为26cm 水泥混凝土路面结构， 路基部分由5cmAC-16C 上面层、5cmAC-20I 中面层、7cmATB-25I 下面层、20cm 的5%水泥稳定碎石基层与36cm 的3%水泥稳定碎石底基层组成，经过近10 年的使用，行车舒适性差、隧道内噪音大、粉层多，轮迹带磨损大，汽车尾气中的微小油污积碳颗粒沉积易形成油膜，路用抗滑性能低，特别是雨天，轮胎所带来的水在隧道内易形成水膜，极大的增加了行车安全隐患。

2 超薄罩面材料和配合比设计

2.1 原材料

(1)集料

混合料矿料所占比例占95%以上， 因此矿料质量极其重要。 所选石料宜采用玄武岩或辉绿岩等质地坚硬的岩石。本工程选用闽清钟山0～3mm，5～10mm 和10～15mm玄武岩石料。

(2)填料

超薄罩面所用填料必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，矿粉应干燥、洁净。 本工程选用三明尤溪矿粉。

(3)改性沥青和改性乳化沥青

本工程采用壳牌沥青有限公司鄂州库生产的NovaBinderTM 改性沥青和NovabondTM 改性乳化沥青，两者质量均符合 《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)和《Novachip 超薄磨耗层设计要求》。 检测结果见表1、表2。

2.2 配合比设计

2013 年3 月我司送样至壳牌沥青中国技术服务中心进行项目目标配合比设计，并将气候条件、应用场合、使用要求、材料供应情况反馈给设计方。根据壳牌技术服务中心出具的目标配合比报告， 我司送样至福建省公路工程试验检测中心站进行配合比复核工作。 各阶段试验结果均满足技术要求，试验结果见表3 和表4。

超薄混合料级配关键在于4.75mm，2.36mm 和0.075mm；从表3 可以看出，对照密级配AC-16C 级配，超薄罩面2.36～4.75mm 较少， 超薄罩面级配设计是采用间断级配设计，对粗集料嵌挤能力要求高，级配在规定允许范围内应宁粗勿细，级配越粗，空隙率越高，越有利于改性乳化沥青的破乳速率。

超薄罩面最佳沥青用量是通过综合混合料体积性能及最小油膜厚度要求来确定的。从表3 和表4 可以看出，目标配合比设计阶段与复核相比，复核阶段级配更细，沥青膜厚度更大。基于生产配合比级配比复核较细，因此在拌合楼生产时应加强除尘，适当使用洁净的矿粉。

表1 改性沥青检测结果

表2 改性乳化沥青检测结果

表3 矿料配合比和合成级配

表4 混合料配合比试验数据比较

3 原路面处治和施工前准备

3.1 原路面处治

超薄罩面厚度仅有2.5cm，受车辆轮胎直接作用，它与路面粘结强度和路面承载力成为影响其使用寿命的关键因素，为此，超薄罩面施工前应彻底处理旧路面的质量缺陷，消除质量隐患。 对于裂缝、坑槽、块裂、松散以及拥包等病害应提前进行处理，确保路面结构完整，承载力满足使用要求。

3.2 原材料的质量控制

原材料的生产质量控制主要是对石料生产的质量控制。 石料的生产控制主要是控制进入破碎机石料的含泥量、软石含量以及破碎后的针片状含量，只要以上几项指标控制好就能保证石料的生产质量。

3.3 设备的维护和保养

设备的完好和正常运行直接关系到沥青路面的施工质量，在使用过程及使用后要加强对设备的维护和保养。

超薄罩面采用专用设备进行施工。 摊铺机必须包含接料斗、传送带、改性乳化沥青储罐、改性乳化沥青喷洒和计量系统、宽度可调节的振动熨平板等部分。设备能够一次性完成改性乳化沥青喷洒、 热沥青混合料摊铺及熨平。可在改性乳化沥青喷洒后5s 内进行热沥青混合料摊铺。因此，摊铺机设备的维护和保养成为决定施工质量成败关键。

此外，正式施工前需对拌和楼的计量系统进行校准，对机械传动和传送部分进行检修和润滑， 以保证计量的准确； 对除尘设备进行检修及对需要更换的耗件进行更换，以保证生产的稳定和连续。

4 超薄罩面施工质量控制

4.1 摊铺过程控制

摊铺施工过程各工序衔接是超薄罩面施工质量控制的关键环节。 操作手和施工工人操作的熟练程度直接影响路表美观和路面质量。

(1)改性乳化沥青喷洒量约为1.00L/m2，改性乳化沥青在60～80℃的温度下喷洒，喷洒量必须精确计量，以保证路面摊铺均匀。

(2)超薄罩面正常摊铺速度是每分钟12～18m，与热沥青的摊铺速度每分钟2～4m 有较大的区别。 在摊铺施工时，要特别注意起步的控制和起步、接头的摊铺速度，乳化沥青的喷洒量不宜过多，宜缓慢起步，控制好摊铺厚度。

(3)重视厚度、平整度、宽度及顺直度的控制。 摊铺厚度控制一般是使用摊铺机的等厚控制系统， 在摊铺过程中检查松铺厚度， 如出现偏差则采用调整厚度的方法进行调控； 平整度靠摊铺机的自身系统进行控制是完全可以达到设计要求的。当然，在摊铺施工的过程中要尽量避免变换摊铺速度、停机等影响平整度的现象发生；宽度的控制是靠施工前的放样来进行的， 施工过程中的摊铺宽度变化可以通过摊铺机的液压活动板来调整； 摊铺过程应密切关注对顺直度控制。

4.2 碾压、养生及开放交通

碾压必须在路面温度降至90℃之前进行。 用9～12t的双钢轮压路机碾压三次。 压路机不能静止停留在刚刚摊铺好热沥青混合料表面上。 必须在NovaChip 摊铺后立刻进行压实。 压路机必须维护良好， 具备可靠操作稳定性，装备有皂液水添加系统和刮板，防止新铺热沥青混合料粘轮。 碾压通常以静态方式进行。

新铺的沥青路面碾压后要做好交通维护工作， 防止行人和车辆进入，在温度冷却到50℃以下后开放交通，正常情况下1h 后可以开放交通。

5 超薄罩面使用效果评价

超薄罩面工程完工后， 选择不用时间对其路用性能进行检测，检测结果示于表5。

表5 超薄罩面工后检查结果

从表5 可以看出，超薄罩面在刚通车后，构造深度为1.70mm，摆值59BPN，显著改善了路面的抗滑性能。 超薄罩面通车1 年和5 年后构造深度和摩擦系数检测数据较通车后检测数据有所降低，但仍然维持较高抗滑性能。目前路面表观整体良好，部分反射裂缝及时通过封缝处理。这说明超薄罩面在相当长的时间内维持很好的抗滑性能。

6 结语

通过沈海高速公路福宁段路面超薄罩面技术的应用实践，得出以下结论：

(1)超薄磨耗层施工时间短，摊铺速度快，开放交通快，对交通影响较小。超薄磨耗层具有良好的抗滑性能和减少水雾的作用，噪音低，具有较高的构造深度，提高行车安全。

(2)改性乳化沥青喷洒及摊铺混合料同步施工，一方面防止了传统粘层作为一道单独的工序先施工， 然后再在其上开展下一步工序施工收到的交叉污染或破坏，使粘层能形成一层致密的防水层及完整无缺粘结层； 另一方面，改性乳化沥青的预热温度为60～80℃，当改性乳化沥青洒布后， 热拌沥青混合料在刚洒完的改性乳化沥青的工作面上摊铺， 这样使得改性乳化沥青能在混合料的热力作用下迅速破乳，发泡膨胀并上升，填充超薄磨耗层下部约5mm 范围内的空隙，并裹覆在混合料周围，使得超薄磨耗层能与原路面牢固地粘结在一起， 同时起着防水层保护原路面免受水损害的破坏。

(3)超薄磨耗层可以延缓路面的大中修时间，节省路面养护和维修费用。

(4)对于超薄罩面的原材料、混合料配合比以及施工工艺技术指标要求有别于普通热拌沥青混合料， 在工程应用时必须进行严格控制，以保证施工质量。