浅谈高韧静音薄层沥青在市政路面大规模应用

李璇

广州市市政工程维修处有限公司 广东 广州 510000

1 前言

2017年是广州推广“全要素”建设理念和标准的开端之年，项目设计大胆采用国内外先进的路面材料，广泛的应用在市区重要城市道路和桥梁，包括二沙岛片区周边道路、海印大桥、东濠涌高架等，共计有23条道路采用高韧静音薄层沥青。笔者参与并负责的《市政设施维护新技术研究推广专项工程》主要建设范围为东濠涌高架桥、海印大桥和珠江隧道主干道，包括车行道沥青面层改造、护栏和交通标志等，其中东濠涌高架桥采用传统沥青自重过大，影响桥梁结构安全，从改善交通环境，提升行驶舒适性，降低行车噪音对周边居民影响等多角度出发，最后经多方案比较，选取GT-8型高韧静音薄层沥青路面，后简称“高韧薄层”进行提升改造。经改造后的路面在各方面性能均满足设计要求，尤其是东濠涌高架在行车噪音方面，较之前水泥路面大幅降低，获得较好的社会好评。也通过住建局及省建科院联合组织的后评估，与会专家一致认为该项技术成熟，适合大规模应用的先进铺装技术。

2 GT-8型高韧静音型薄层简介

2.1 GT-8型高韧薄层简介

高韧薄层以高性能改性沥青为主要材料、在 NovaChip技术体系上基础上改进与提升性能的新型热拌超薄沥青。该热拌超薄磨耗层实施厚度为1-2cm，采用目前较为先进的同步摊铺技术，摊铺同步喷洒偶联型聚合物改性高粘乳化沥青作为粘结层。成型后的路面具有良好的抗裂、抗滑和降噪等优良性能。

高韧薄层与NovaChip两者均采用粘层油和沥青混合料同步摊铺工艺，两者间的具体差异表现为：

1）在沥青材料体系方面，高韧薄层采用高粘高弹沥青+高粘 SBS 改性乳化粘层油，相对NovaBinder+NovaBond组合在指标体系上更为先进。

2）高韧薄层的沥青用量范围可高达7.2-8.0%，相对NovaChip4.6-5.8%的沥青用量范围要高，换算成油膜厚度，高韧薄层沥青混合料的油膜厚度可达15-20μm，同样要远高于NovaChip油膜厚度9-10μm，从而使得混合料具有更优异的抗裂性能和耐久性，使得 GT-8 型高韧薄层可直接应用于水泥混凝土路面和半刚性基层开裂严重路段的加铺罩面[1]。

3）高韧薄层采用特殊骨架密实级配，形成表面粗糙抗滑内部密实封水的结构体系，与NovaChip和OGFC等排水式半开级配或开级配相比，具有更好的封水效果。高韧薄层的具有一定粗糙度，既能保证路面的摩擦系数，又能有效地保护原路面结构，保证行车的安全。

2.2 高韧薄层原材料关键技术指标

2.2.1 高粘高弹改性沥青及粘层油

高韧薄层沥青混合料采用的高粘沥青为GT TECH聚合物改性高粘高弹沥青。同步喷洒采用经化学处治的高通达偶联聚合物改性高粘乳化沥青粘层油。

2.2.2 粗细集料

高韧薄层采用的粗集料一般采用玄武岩、辉绿岩等颗粒形状好，压碎值高、沥青粘附性能好的优质石料，且经二次反击破加工成型集料。细集料要求应洁净无杂质机制砂或反击破加工生成的石屑[2]。具体性能指标符合《公路沥青路面施工技术规范》高速公路表面层用细集料技术指标要求。

2.2.3 混合料关键技术指标要求

高韧薄层沥青混合料应具有良好的施工和易性及相关路用性能。具体混合料技术指标要求应符合下表1的相关技术要求。

表1 高韧薄层混合料技术指标要求

3 GT-8型高韧薄层施工技术要点

3.1 原路面处治与工作面清理

高韧薄层沥青摊铺前需对原路面进行病害或者基面处理，主要沥青路面的裂缝、坑槽、沉陷和拥包进行处理和修复，如旧路面存在标线则需进行标线铣刨，旧路面为沥青混凝土路面根据现场路面标高，可采取铣刨摊铺同等厚度或直接加铺的方式，直接加铺要求路面具有一定的结构强度，不作为结构补强层。加铺旧路段为水泥混凝土路桥面的情况，可采取用精铣刨或者抛丸等方式进行表面拉毛处理，以增加新旧路面的摩擦力。其中东濠涌高架桥采用抛丸处理方式，在完成基地处理后，需清理干净灰尘及积水，保证摊铺高韧沥青薄层前路面干燥平整。

3.2 沥青混合料的拌合与运输

本次高韧薄层沥青混合料的拌制采用了专用的日工4000型间歇式沥青拌合楼，拌制过程中对混合料的级配、集料的加热温度，沥青温度等参数进行了严格的控制。混合料运输采用专用沥青运输车，由于项目施工处在冬季夜间，相对气温低（极端气温为5℃），除车辆自身保温外，全过程采用特制棉被覆盖，确保混合料的到场温度。

3.3 沥青混合料的摊铺

高韧薄层沥青路面的摊铺采用维特根 SUPER1800-3SJ型同步摊铺机，该摊铺机是粘层和薄层混合料同步喷洒、摊铺技术，主要优点一是摊铺一次成型，减少周边沥青污染；二是能有效提高摊铺效率，无需等待常规乳化油破乳；三是避免了运料车轮胎碾压粘层油造成破坏，保证新旧沥青层间的粘结强度等。

3.4 高韧薄层的压实

高韧薄层属于极易压实的骨架密实结构体系，因摊铺厚度较常规沥青较薄，同步摊铺机熨平板摊铺后可达到90%左右的密实度。根据现场情况采用13吨双钢轮压路机静压1-2遍，复压采用水平震荡，终压消除压路机轮迹带即可[3]。根据项目投入及检测，碾压遍数不超过3遍即可达到设计压实度。碾压主要遵循紧跟、慢压的原则。重点关注混合料摊铺后压路机初压在高温状态下开始碾压，不得在低温状态下反复碾压，防止磨掉石料棱角、压碎石料，破坏石料嵌挤。压路机喷水系统处于常开状态，涂喷洒应呈雾状，以不粘轮为度。

3.5 接缝处理

纵向施工缝：纵向施工缝分为热接缝和冷接缝，在交通环境允许的情况下，尽量采用双机联合摊铺，在前台摊铺时留下10-20cm暂不碾压，作为后机高程基准面，热接缝在后机摊铺完尽快碾压，压路机应有2/3先碾压已成型的路面，剩余1/3碾压在新铺沥青路面上，然后逐渐移动跨缝碾压，直至消除缝迹[4]。如不能采用热接缝的情况，旧铺部分宜采用刀切切齐整。铺另外半幅时，需将缝边打扫干净并涂刷乳化油。碾压时从已压实路面逐渐过度至新铺路面，将纵缝碾压密实。纵缝应顺直，尽量留在车行道标线位置。

横向施工缝：全部采用平接缝。用三米直尺沿纵向位置，在摊铺段端部的直尺呈悬臂状，以摊铺层与直尺脱离接触处定出接缝位置，宜采用锯缝机割齐后铲除；继续摊铺时，应将接缝锯切时留下的灰浆擦洗干净，摊铺机熨平板从接缝后起步摊铺；碾压时用钢筒式压路机从先铺路面上跨缝逐渐移向新铺面层。横向施工缝应远离桥梁毛勒缝20m 以外，不许设在毛勒缝处，以确保毛勒缝两边路面表面的平顺。

3.6 养护与开放交通

高韧薄层在完成碾压作业后，当路面温度低于 50℃以下即可开放交通。路面施工完成后的降温期间，路面不得有车辆驶入，防止路面出现痕迹影响平整度。本次品质提升项目通常碾压作业完成后30分钟左右即可满足开放交通要求，从而大大提高了施工作业效率。

4 施工质量评价

为有效评价高韧薄层沥青路面施工质量与使用性能，本文针对天河路、海印大桥、广州大道北等10个实施高韧薄层后的项目进行了检测评价工作，主要开展了常规性检测评价（摩擦系数、构造深度与渗水系数）、厚度均匀性检测评价、层间拉拔强度检测评价与行车噪声检测评价。

4.1 常规性检测评价

常规性检测检测评价指标包括摩擦系数、构造深度与渗水系数，其中摩擦系数与构造深度评价高韧静音薄层抗滑性能，渗水系数用以评价高韧薄层密水性能。

常规性检测检测表明：高韧薄层沥青路面检测点位构造深度平均值为0.96mm，最小值为0.88 mm，构造深度检测结果均满足设计要求；检测点位摩擦系数平均值高达69 BPN,最小值为67BPN，摩擦系数检测结果均满足设计要求(≥52 BPN)；检测点位渗水系数平均值为29 ml/min，最大值为43 ml/min，渗水系数检测结果均满足设计要求(≤80ml/min)。可见高韧薄层沥青路面具有较大的宏观构造及良好的抗滑性能，并且具有良好的封水能力。

4.2 厚度均匀性评价

厚度均匀性评价主要通过三维探地雷达进行区域范围厚度检测，并根据厚度检测数据进行成图分析，以直观的方式进行厚度均匀性评价。本次检测采用由挪威3D-Radar公司生产的3D探地雷达系统的采样点格，一共采集83650个厚度数据。3D雷达检测结果表明：检测路段厚度变异系数均处于较低值，平均值为5.04%，最大值6.54%，表明整体铺筑的厚度较好，变异系数最大路段为广州大道北，主要原因是广州大道北原路面平整度整体交叉导致高韧静音薄层沥青路面出现较大波动现象。

4.3 拉拔强度检测评价

层间拉拔强度检测主要目的是评价高韧薄层与沥青路面、高韧薄层与原水泥混凝土路面的粘结效果。具体检测方案为采用钻芯机钻出直径5cm，深3cm的圆形拉拔芯样，采用高强度胶水将拉拔头与芯样表面粘结，开始实验至芯样被拔起。现场拉拔检测结果表明：高韧薄层沥青路面现场拉拔强度平均值为0.6MPa，最小值达到0.42MPa，拉拔强度测试结果均满足设计强度要求（0.3MPa）。同时原铺装层为沥青混合料的路段的检测点破坏层位于原沥青路面内，而水泥混凝土路面的路段，存在一个检测点的破坏层位于水泥路面内（东濠涌）可见高韧薄层于原铺装层的粘结效果较好，且薄层与原沥青路面的粘结强度大于旧沥青路面本身的抗拉强度，部分薄层与水泥混凝土粘结强度大于旧水泥混凝土抗拉强度。

4.4 行车噪声检测评价

本次检测采用 AWA6228 型多功能声级计，检测分为车内噪声检测与车外噪声检测。为对比高韧薄层降噪效果，在高韧薄层噪声检测时，在相同时间段、相同车流量的条件下就近选择相邻非该薄层沥青路段进行噪声对比测试，具体检测数据见图1和图2。

图1 车内噪音均值大小对比图

图2 车外噪音均值大小对比图

行车噪声检测结果表明：高韧薄层沥青路面车内噪音与对比路段差值平均为4.0dB,与对比路段最小差值为 3.2 dB（对比段为同一时期新铺SMA- 13路段），最大差值可达5.4dB（对比段为旧SMA-13路段）；车外噪音较对比路段车外噪音差值平均为 5.1dB，与对比路段最小差值为3.2dB（对比段为同一时期新铺其它类型簿层），最大差值达7.2 dB(对比段为旧SMA-13 路段）。可见高韧薄层沥青路面具有优越的降噪效果。

5 结论

广州市中心六区城市道路品质化提升项目高韧薄层沥青路面技术体系的开发与应用，在国内市政道路上首次实现单一标的施工面积超过80万m2。对全国乃至全球市政与公路薄层技术体系的推广起到示范和标杆作用。通过项目实施，形成的主要结论和建议如下：

1)通过实验室性能评价，高韧薄层采用高沥青含量的骨架密实型级配，相对同类薄层沥青混合料体系，具有更为优异的原材料技术指标体系和混合料路用性能，可更好地保护原路面（桥面）结构体系。

2)高韧静音薄层体系采用同步摊铺施工工艺，不仅提高了施工作业效率，也可使得粘结层避免污染，从而确保薄层结构与原路面实现紧密粘结。

3)常规性检测结果表明：高韧薄层沥青路面检测的构造深度96mm、摩擦系数和渗水测试均符合设计要求。其中，高韧薄层沥青路面具有明显优于常规 SMA 路面的宏观构造,抗滑性能较好。

4)厚度检测结果表明：检测路段厚度变异系数平均为5.04%，最大值为6. 45%(＜7%)，整体铺筑厚度控制较好且均匀性较好。

5)层间拉拔粘结强度检测结果表明：高韧薄层沥青路面与原铺装层的粘结强度(0.6MPa ＞0.3MPa)满足设计要求，且粘结效果较好；原路面为沥青路面时，拉拔破坏层位均位于原沥青路面内，表明高韧薄层与原路面粘结强度大于原沥青路面抗拉强度。

6)行车噪声检测结果表明：高韧薄层沥青路面车内噪音与对比路段差值平均为 4.0dB；薄层车外噪音较对比路段车外噪音差值平均为 5.1dB, 表明高韧薄层沥青降噪效果明显优于对比路段。