高延弹超薄罩面的技术特点研究

马泽欣，黎 康，吕 泉

（1.江西省交通设计研究院有限责任公司，江西 南昌 330022；2.同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海 201804）

1 引言

超薄罩面是铺筑厚度小于25mm 的功能性罩面[1]，适用于各等级公路预防或修复病害，以及需要改善抗滑等使用性能，且结构强度满足使用要求的沥青路面。

超薄罩面技术，起源于20 世纪70 年代后期的法国，随着该技术的不断发展，在国内外的公路路面预防性养护中已有大规模的应用[2，3]。根据所采用的沥青、级配和施工工艺的不同，出现了多种不同的超薄罩面技术。近年来，常用的超薄罩面技术主要包括易压实沥青混凝土（Easy Compact Hot Mix Asphalt）ECA-10 超薄磨耗层、Novachip超薄磨耗层和SMA-5或SMA-10超薄磨耗层等[4-8]。

通过对沥青改性剂和混合料级配的不断探索，同济大学相关研究团队提出了一种高延弹超薄罩面技术（high-Ductility ultra-Thin Overlay，以下简称DTO）。本文将对DTO 超薄罩面的技术特点、设计要求和施工工艺进行介绍，并结合实际工程项目分析该技术的路用性能。

2 高延弹超薄罩面技术介绍

DTO 指的是通过洒布超粘非乳化粘层油，在普通热拌改性沥青混合料中添加DTO 沥青改性剂，采用传统沥青路面摊铺压实工艺，铺筑厚度为0.7cm～1.5cm的超薄罩面技术（图1）。该技术具有高延展性和弹性，具有抗裂、抗滑（可采用开级配）、低噪、耐久性好等特点，预期使用寿命长达5a～8a。适用于不同气候条件、不同交通等级的公路或城市道路的沥青路面或水泥路面（隧道、高架桥等）磨耗层功能性罩面。

图1 DTO高延弹超薄罩面典型结构与外观

DTO 沥青改性剂常温状态下为胶状固体，由高粘改性剂和降粘剂按一定比例混合而成。一方面，高粘改性剂中添加了SBS、EVA 和其他改性剂，能够大幅增强混合料的高温性能、低温性能、水稳定性能和抗疲劳性能。另一方面，降粘剂的加入降低了沥青粘度，提高了施工和易性。

2.1 高延弹罩面改性沥青技术要求

一般使用SBS 改性沥青作为DTO 沥青改性剂的母质沥青，SBS 改性沥青指标需达到《公路沥青路面施工技术规范》[9]中I-D 型SBS 改性沥青的要求。在SBS 改性沥青中加入DTO 改性剂后可得到DTO 改性沥青，DTO改性剂的添加量为沥青用量的6.0%～9.0%，SBS改性沥青加入DTO改性剂后制备得到的复合改性沥青应满足表1中的指标要求。

表1 DTO改性沥青指标要求

2.2 高延弹超薄罩面粘层油技术要求

由于罩面的超薄特性和级配特点，粘层油需要具有良好的粘结特性和防水特性，并满足机械喷洒的施工性能。粘层油可以采用分步施工工艺，即在摊铺前先喷洒该专用粘结层材料，然后摊铺温拌混合料，要求该材料与原路面具有足够强的粘结力，同时不被施工设备二次破坏。因此，粘层油是超薄罩面中的核心技术之一。高延弹超薄罩面粘层油的性能指标应满足表2的要求。

表2 DTO高延弹超薄罩面粘层材料性能指标

2.3 高延弹超薄罩面配合比设计要求

DTO改性沥青混合料配合比设计采用马歇尔配合比设计方法，且必须通过目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段，确定沥青混合料的材料品种及配合比、矿料级配、最佳沥青用量。混合料级配须满足表3要求，最佳油石比在DTO改性剂干法添加下通常为5.5%～5.9%，在湿法添加下通常为6.0%～6.4%，可根据石料情况作适当调整。

表3 DTO高延弹超薄罩面混合料级配要求

混合料设计阶段，采用修正马歇尔双面击实50 次（分两次击实），拌和温度在160℃～180℃，具体温度根据施工季节和施工地点确定。其体积特性和性能要求见表4。

表4 DTO高延弹超薄罩面混合料特性和性能要求

2.4 高延弹超薄罩面与其他罩面技术的性能对比

基于上文对DTO 高延弹超薄罩面的介绍，本文进一步将其技术性能与国内外常用的Novachip 超薄磨耗层和ECA易密实薄层罩面进行了对比，见表5。

根据表5可以看出，DTO高延弹超薄罩面相比Novachip超薄磨耗层在摊铺设备上要求更低，且DTO沥青改性剂含有Novachip 技术所不具备的温拌技术，拥有更好的施工性能；DTO 高延弹超薄罩面相比ECA 易密实薄层罩面具有更好的路用性能；此外，DTO高延弹超薄罩面相比Novachip超薄磨耗层和ECA易密实薄层罩面，同时具有更广的适用范围、更好的碾压工艺、更强的粘层技术、更便捷的沥青供给方式、更低的造价和更长的预期使用寿命。

3 高延弹超薄罩面施工工艺

3.1 高延弹罩面沥青混合料拌和

高延弹超薄罩面通常采用干法进行拌和。在生产拌和过程中，直接向拌缸中投入一定比例的DTO 改性剂，与集料干拌10s～12s，再加入沥青进行湿拌，并保证搅拌均匀，沥青混合料应均匀一致，无花白料、无结团成块或严重的粗细料分离，不符合要求时不得使用，并应及时调整。DTO改性沥青混合料的拌和参数应符合表6中的规定。

3.2 高延弹超薄罩面摊铺和碾压

DTO高延弹超薄罩面常用的摊铺厚度为1cm左右，要求摊铺机较新，推荐选用Vogel、Dynapac、ABG等进口品牌，建议加热方式为电加热。一台摊铺机的铺筑宽度不宜超过7.5m，摊铺宽度大于7.5m时，应采用2台同型号摊铺机梯队作业，两台摊铺机间距不应超过20m，搭接宽度不应小于20cm，并应避免纵向接缝处在轮迹带位置。DTO 改性沥青混合料的摊铺参数应符合表7中的规定。

表7 DTO改性沥青混合料的摊铺参数

DTO 高延弹超薄罩面应使用14t 以下双钢轮压路机和胶轮压路机进行碾压，推荐采用一台12t双钢轮和一台胶轮压路机，碾压过程中严禁开启震动。为保证压实效果，应在控制温度条件下碾压，最佳碾压温度在60℃～100℃内。

在夏天，DTO超薄罩面在碾压结束后建议养护2h，使路面形成初始强度，路面温度降低至40℃时可开放交通。在秋冬季节，铺筑后路面温度低于25℃时即可开放交通。

3.3 高延弹超薄罩面验收要求

DTO 高延弹超薄罩面表面应平整均匀，不应出现泛油、松散、裂缝和明显离析等现象，纵向接缝应紧密、平顺。工程验收实测项目见表8。

表8 DTO高延弹超薄罩面验收检测项目

4 工程实例分析

2020年8月，在G72泉南高速石城至吉安段下行方向K413 至K420 之间的行车道和超车道上开展了近7公里的DTO 高延弹超薄罩面试验段施工，试验段采用的超薄罩面设计厚度为1.2cm。

4.1 施工情况

根据集料筛分结果，基于马歇尔设计法进行DTO高延弹超薄罩面混合料的配合比设计。试验确定的生产配合比为矿粉：0～3mm细集料：3mm～6mm碎石=6：9：85，油石比为5.5%。DTO 高延弹超薄罩面混合料马歇尔试件空隙率为14.8%，满足表4中的要求。

通过肯塔堡飞散、谢伦堡沥青析漏和冻融劈裂试验对DTO高延弹超薄罩面混合料的路用性能进行了检验，试验结果见表9。可以看出，DTO 高延弹超薄罩面混合料的肯塔堡飞散损失、沥青析漏损失和冻融劈裂抗拉强度比等指标检测结果均满足技术要求。

表9 DTO高延弹超薄罩面混合料路用性能检验

试验段原路面具有较为严重的路表细集料剥落现象，如图2所示。按照本文推荐的施工工艺进行了摊铺和碾压，完工后的路面状况如图3所示。通过取芯检测发现试验段厚度均匀性控制良好，且满足设计厚度1.2cm的要求。

图3 DTO 高延弹超薄罩面试验段施工效果

4.2 工后路面状况检测评价

在通车3个月后，针对DTO超薄罩面试验段开展了路面横向力系数测试。依据《公路技术状况评定标准》[10]，基于路面横向力系数检测结果计算得到路面抗滑性能指数SRI，结果表明，97.2%的百米单元SRI 评价为优等水平（对应的横向力系数SFC 代表值不低于48），反映了DTO高延弹超薄罩面具有较好的行车抗滑性能。

在通车3个月和6个月后，进行了两次构造深度检测。通车3 个月后抽检了30 处构造深度，均大于设计构造深度，平均值为0.97mm；通车6个月后的构造深度抽检结果的合格率也均为100%，平均值为1.0mm。两次构造深度检测基本一致，且均高于验收要求的结果，反映了DTO 超薄罩面具有粗糙的表面构造，与设计空隙率要求相符。

此外，在通车6个月后对DTO超薄罩面试验段和常规AC-13表面层路段进行了噪音测试，结果表明，DTO超薄罩面相比常规AC-13路面能够降低3dB～4dB的噪音。

4.3 工后DTO罩面层粘结性能试验评价

前文提到，粘层油是超薄罩面中的核心技术之一，且试验段原路面具有较为严重的路表细集料剥落状况。因此，有必要对DTO 超薄罩面层与原路面上面层的层间粘结状况进行研究。

DTO 超薄罩面采用的是非乳化不粘轮粘层油，在相对较小的用量下，就可达到比常规改性乳化沥青粘层油更好的粘结效果。通过对DTO超薄罩面试验段现场取芯，基于拉拔试验对DTO 超薄罩面层与原路面上面层的层间粘结状况进行了评价，如图4所示。

图4 DTO 高延弹超薄罩面与原路面上面层的拉拔试验

为了较为全面的评价DTO 高延弹超薄罩面的层间粘结性能，采用了不同桩号位置和不同通车时间的芯样进行试验。拉拔试验温度采用25℃，试件保温时间不低于4h。通车3 个月和6 个月后的行车道芯样的拉拔试验结果见表10。

表10 DTO高延弹超薄罩面拉拔试验结果

根据表10 可以看出，尽管不同桩号位置芯样的拉拔试验结果存在一定的差异，通车3 个月和6 个月后DTO 高延弹超薄罩面的拉拔强度总体上比较接近，表明DTO超薄罩面层与原路面上面层在通车一段时间后即形成了较为稳定的层间粘结强度。拉拔试验结果反映了即使在原路面存在较为严重的路表细集料剥落的情况下，DTO 超薄罩面所采用的非乳化不粘轮粘层油也具有较好的工程性能。

5 结语

本文对DTO 高延弹超薄罩面的技术特点、设计要求和施工工艺进行了介绍，与其他常用超薄罩面技术进行了对比分析，并结合石吉高速试验段施工和工后试验检测结果评价了该技术的路用性能。结论如下：

①高延弹超薄罩面技术适用于不同气候状况、不同交通等级的公路或城市道路沥青路面或水泥路面（隧道、高架桥等）磨耗层功能性罩面，可以有效延长道路使用寿命。

②DTO 高延弹超薄罩面相比Novachip 超薄磨耗层和ECA易密实薄层罩面，优点显著，具有更广的适用范围、更低的造价和更长的预期使用寿命。

③根据江西省石吉高速DTO高延弹超薄罩面试验段的成功实施和工后评价结果可以看出，DTO 超薄罩面具有良好的抗滑性、耐久性和降噪性。同时，基于拉拔试验发现，即使在原路面存在较为严重的路表细集料剥落的情况下，DTO 超薄罩面所采用的非乳化不粘轮粘层油也具有较好的工程性能。