摘要：为探究胶粉高韧超薄沥青磨耗层在高速公路预养护处治中应用的技术要点及效果，指导施工，该文以某病害公路为例，展开胶粉高韧超薄沥青混合料材料组成分析及级配设计，进而从原路病害修复、胶粉高韧超薄沥青混合料制备及运输、摊铺、碾压、养护等方面对试验路铺筑胶粉高韧超薄沥青磨耗层的施工工艺进行详述。结果表明：胶粉高韧超薄沥青磨耗层施工在摊铺机械选用和碾压方面有较高要求，必须严格遵循；实际工程中铺筑好的胶粉高韧超薄沥青磨耗层层厚及压实度均满足技术要求，具有优异的高温稳定性及抗滑、抗渗性能，对于高温多雨地区高速公路早期病害预养护十分适用。
关键词：胶粉高韧超薄沥青磨耗层；高速公路；养护工程；工程应用
在重型重载交通及环境因素的综合作用下，高速公路运营过程中易出现车辙、坑槽、沉陷、网裂等早期病害。通过加铺超薄磨耗层进行预养护，能改善路面状况，快速恢复路用性能，延长道路使用寿命。近年来出现的胶粉高韧超薄沥青磨耗层厚度可减薄至1.0～1.2cm；通过掺加废旧胶粉，能有效提高沥青混合料高温抗裂、抗渗性能，还能用废旧胶粉替代高韧超薄沥青混合料中的部分细集料，具有较好的工程应用价值和社会环境效益。基于此，该文依托某病害公路实际工程，对胶粉高韧超薄沥青磨耗层的工程应用要点展开深入研究，以期为此类预养护技术的推广应用提供借鉴参考。
1工程概况
某高温多雨地区的高速公路建成于2019年，运行过程中，重型重载车辆持续增多，沥青路面开始出现早期病害。为遏制病害持续扩展，快速恢复路用性能，养护单位决定在原沥青路面加铺1.2cm厚的胶粉高韧超薄沥青磨耗层。添加废旧胶粉的高韧超薄沥青磨耗层在工程所在地高等级公路中为首次应用，为明确具体的施工工艺，保证养护效果，实际工程中选取试验段展开试铺筑。
2胶粉高韧超薄沥青材料选用及级配设计
2.1原材料选用
（1）沥青。基质沥青与普通改性沥青黏度低，严重影响超薄沥青磨耗层的路用性能。为此，选用黏度高、弹性好的GTTECH高黏高弹改性沥青制备磨耗层沥青混合料。同时选用GTTECH高黏高弹改性乳化沥青作为粘层油，对两类沥青的常规性能展开检测，结果如表1所示。由表1可知，两种沥青常规性能均符合技术要求；针入度低，60℃动力黏度高，延度较高，均表现出较好的黏弹性特征。
表1 GT TECH高黏高弹改性沥青和GT TECH高黏高弹改性乳化沥青常规性能检测结果表
性能指标
GTTECH高黏高弹改性沥青
GTTECH高黏高弹改性乳化沥青
实测值
技术要求
实测值
技术要求
针入度/(0.1mm)
38
30～50
52
40～60
5℃延度/cm
35
>20
24
≥20
闪点/℃
324
>230
305
≥230
软化点1℃
98.0
≥90
82.5
≥80
三氯乙烯溶解度1%
99.8
≥99.0
99.5
≥97.5
25℃弹性恢复率1%
99.5
≥95.0
99.5
≥80.0
60℃动力黏度/(Pa·s)
640000
≥580000
367850
≥:300000
旋转薄膜烘箱试验
针入度比1%
84.1
≥70
82.4
≥70
5℃延度/cm
18
≥15
24
≥20
质量变化1%
+0.01
-1.0～+1.0
+0.03
-1.0～+1.0
（2）集料及填料。选用抗磨耗、黏附性能均较好的优质玄武岩粗集料，其常规性能检测结果如表2所示。细集料选用同一料场提供的玄武岩机制砂，经检测，其表观相对密度为2.882，砂当量为67%，坚固性为3.1%。填料为石灰岩磨细矿粉，松散，干燥，洁净，视密度为2.804g/cm³，含水量0.36%，亲水系数为0.58。粗细集料及填料常规性能均满足技术要求。（3）胶粉。使用20～40目的废旧胶粉，其灰分、炭黑、橡胶烃含量为8.0%、28.0%和47.6%；溶解度不低于16%。按照18%～22%的比例掺加使用后能提高沥青混合料高温稳定性、抗车辙、抗老化、抗磨耗及抗渗性能。
表2优质玄武岩粗集料常规性能检测结果表
性能指标
实测值
技术要求
表观相对密度
2.963
≥2.6
洛杉矶磨耗损失1%
13.9
≤20.0
压碎值/%
11.4
≤18.0
吸水率1%
0.89
≤1.0
针片状颗粒含量1%
7.1
≤8.0
软石含量1%
0.3
≤1.0
与沥青的黏附性等级/级
5
5
2.2级配设计
根据《公路沥青路面养护设计规范》（JTG5421—2018）并采用主骨料空隙填充法展开试验路胶粉高韧超薄沥青混合料级配设计，拟定出的粗、中、细三种级配类型详见表3。对三组合成级配成型马歇尔试件，展开谢伦堡析漏试验。得到的粗型和中型级配混合料空隙率均高出5.0%的设计空隙率，析漏损失率较高；而细型级配混合料空隙率为4.85%，与设计空隙率接近，析漏损失率也满足技术要求。故推荐采用细型级配。废旧胶粉按照20%的比例掺加；GTTECH高黏高弹改性乳化沥青的喷洒用量为0.3～0.6kg/m²。
表3胶粉高韧超薄沥青混合料级配表
级配
类型
筛孔(mm)通过率1%
0.075
0.15
0.3
0.6
1.18
2.36
4.75
9.5
13.2
粗型
4.8
6.2
7.5
9.9
13.8
20.1
46.5
100
100
中型
5.3
6.5
8.2
11.1
14.6
23.3
49.8
100
100
细型
5.6
7.0
93
11.9
16.4
26.5
53.4
100
100
按照细型级配要求及7.0%、7.3%、7.6%、7.9%、8.2%的油石比成型胶粉高韧超薄沥青混合料试件并展开马歇尔试验，试验结果见表4。由表4可知，随着油石比的升高，试件稳定度先增后减，沥青膜厚度、析漏损失率、沥青饱和度增大，空隙率减小，矿料间隙率、集料骨架间隙率先降后增。因此，7.6%为胶粉高韧超薄沥青混合料最佳油石比。
表4马歇尔试验结果表
油石比/1%
稳定度/kN
沥青膜厚度/μm
空隙率/1%
析漏损失率/1%
矿料间隙率/1%
沥青饱和度/1%
集料骨架间隙率/1%
7.0
8.79
13.15
6.4
0.16
20.4
68.9
38.4
7.3
9.15
13.78
5.8
0.18
20.2
73.1
38.1
7.6
9.80
14.41
5.0
0.22
20.0
76.2
37.6
7.9
9.59
15.03
4.3
0.29
20.6
77.8
37.5
8.2
9.23
15.67
4.1
0.34
20.9
79.5
37.9
3胶粉高韧超薄沥青磨耗层施工工艺
3.1原路病害修复
在铺筑胶粉高韧超薄沥青磨耗层前必须对原路病害展开调查，根据《公路技术状况评定标准》（JTG5210—2018），对沥青路面既有裂缝、车辙、坑槽、泛油等病害进行处治和修复。
（1）裂缝病害的处治与修复。对于宽度在5mm以下且不存在坑槽、沉陷、支缝的裂缝，应在清缝后灌注热改性沥青。对于宽度超5mm且伴随支缝、沉陷、坑槽等病害的裂缝，应开槽挖补。将槽壁松散材料彻底清除，露出坚实的结构层，均匀涂抹改性乳化沥青。使用与原路一致的沥青混合料回填压实，层间应喷洒改性乳化沥青。
（2）沉陷、坑槽、网裂的处治与修复。将病害影响深度以内的结构层挖除，开挖边界应平整坚实，在边界槽壁处均匀涂抹改性乳化沥青。此后分层回填沥青混凝土并碾压。层间喷洒改性乳化沥青，以增强黏结效果。
（3）车辙的处治与修复。对于只凹陷而无隆起的车辙，若实际深度不超出15mm，直接铺筑胶粉高韧超薄沥青磨耗层即可；若实际深度超出15mm，则应刨除病害层，回填沥青混合料并压实。对于凹陷和隆起并存的车辙，应刨除隆起部分，此后根据凹陷深度作相应处治。
3.2胶粉高韧超薄沥青磨耗层铺筑
3.2.1胶粉高韧超薄沥青混合料制备
胶粉高韧超薄沥青混合料制备前应根据《公路养护技术标准》（JTG5110—2023）和设计要求加热改性沥青与集料。其中，改性沥青应加热至180℃～190℃，集料应加热至190℃～220℃。拌和过程开始后投加粗细集料和矿粉，持续搅拌10s，此后按比例添加胶粉，继续搅拌10s；加入沥青，湿拌和40s后出料。总拌和时间应不短于60s。投料过程中应加强混合料级配及油石比控制，以确保混合料质量。出料后所有集料表面必须均匀裹覆沥青胶结料，不得出现裹覆不均、冒青烟等情况。
3.2.2胶粉高韧超薄沥青混合料装料及运输
装料过程中，自卸车应前后移动，依次向车厢前部、后部及中部装料，以控制集料离析。装料完成后应借助插入式温度计测量料温，确保达标。及时覆盖双层篷布保温防尘。此后，按照要求的路线运输。自卸车配置数量应根据拌和站实际生产能力、摊铺机行进速度等综合确定，避免因供料不足而影响摊铺。
3.2.3摊铺
使用福格勒超级1800-3/SJ助推型摊铺机展开试验段胶粉高韧超薄沥青磨耗层摊铺，该机械集成了改性乳化沥青喷洒功能，可实现同步施工。摊铺开始前检查并调节熨平板拼接情况，避免出现缝隙；将熨平板加热至130℃以上。此后按照中强夯等级展开试验路胶粉高韧超薄沥青混合料摊铺，摊铺速度应控制在6～10mm/min。摊铺过程应缓慢、匀速、连续展开。为避免出现纵向接缝，投入两台同型号摊铺机展开联铺，两台摊铺机以梯队形式前后错开，间隔控制在10m左右。相邻两幅摊铺层的重叠宽度应按30～40cm控制。
3.2.4碾压
胶粉高韧超薄沥青磨耗层厚度、混合料级配均匀常规磨耗层不同，无法沿用常规的碾压工艺。根据施工技术规范并结合工程实际，现场胶粉高韧超薄沥青磨耗层经过摊铺机熨平板的夯实后已经具备一定的压实度，故通过13t双钢轮压路机以静压方式碾压2～3遍即可达到要求的压实效果。碾压过程必须在胶粉高韧超薄沥青磨耗层温度120℃以上的高温状态下展开，严禁使用胶轮压路机。相邻碾压带的重叠宽度按轮宽的1/3～1/4控制。为防止钢轮压路机粘轮，应在钢轮表面均匀喷洒隔离剂薄层。
3.2.5养护
待试验段胶粉高韧超薄沥青磨耗层铺筑完成后应展开路面养护，养护期间严禁车辆和行人驶入。待磨耗层表面温度自然下降至50℃即可开放交通。
4施工质量检测
4.1层厚及压实度
层厚和压实度检测是超薄沥青磨耗层施工质量控制的主要方面。按照技术要求布置检测断面和测点，钻取芯样后将试件表面粉尘和松散结构全部刷除，静置2～4h至恒重。此后量测芯样中超薄磨耗层厚度。采用表干法测定毛体积密度，并通过马歇尔击实试验测出标准最大干密度，根据毛体积密度和标准最大干密度之比计算压实度，结果见表5。根据检测结果，试验路胶粉高韧超薄沥青磨耗层厚度未超出1.2cm±0.1cm的技术要求。压实度在96%以上，完全达标。
表5试验路胶粉高韧超薄沥青磨耗层厚度及压实度检测结果表
桩号
厚度/cm
毛体积密度/(g·cm³)
标准最大干密度/(g·cm³)
压实度/%
K539+382
1.28
2.319
2.364
98.1
K539+431
1.19
2.314
2.364
97.9
K539+480
1.24
2.329
2.364
98.5
K539+545
1.23
2.326
2.364
98.4
K539+620
1.25
2.321
2.364
98.2
4.2构造深度及摩擦系数
使用摆式摩擦系数测定仪和手工铺砂法检测试验路胶粉高韧超薄沥青磨耗层摩擦系数和构造深度，检测断面和测点均根据《公路养护技术标准》（JTG5110—2023）设置。根据技术标准，构造深度和摩擦系数测点应沿车道轮迹带布置，与道路边缘的距离应达到1.0m以上；每个断面应布设5个测点，同一测点展开至少3次平行测定，取3次测值的算术平均值。检测结果见表6。结果显示，构造深度不小于0.50mm，摩擦系数不低于45BPN，抗滑性能优异。
表6试验路胶粉高韧超薄沥青磨耗层构造深度和摩擦系数检测结果表
桩号
构造深度/mm
摩擦系数/BPN
测点1
测点2
测点3
测点4
测点5
均值
测点1
测点2
测点3
测点4
测点5
均值
K539+382
0.89
0.91
0.87
0.85
0.94
0.892
55
49
67
69
58
59.6
K539+431
0.91
0.89
0.92
0.93
0.89
0.908
54
56
51
52
49
52.4
K539+480
0.93
0.91
0.9
0.89
0.9
0.906
60
57
56
58
64
59
K539+545
0.92
0.9
0.91
0.9
0.86
0.898
59
62
61
64
57
60.6
K539+620
0.94
0.89
0.87
0.88
0.9
0.896
63
64
59
61
62
61.8
4.3渗水系数
试验段胶粉高韧超薄沥青磨耗层渗水系数由渗水仪检测，断面及测点布置不变。根据检测结果，试验段胶粉高韧超薄沥青磨耗层渗水系数取值位于13～19mL/min之间，体现出此类磨耗层优异的密水性能和抗渗效果，能有效防止路表水向层间入渗。
5结论
综上所述，胶粉高韧超薄沥青磨耗层因厚度小，对沥青、粘层油、集料、胶粉等原材料性能要求较高，同时对摊铺和碾压机械的选型也有较高要求。通过使用黏弹性优异的GT-TECH高黏高弹改性沥青和改性乳化沥青，抗磨耗、黏附性能均较好的优质玄武岩集料，并按要求比例掺加废旧胶粉，使胶粉高韧超薄沥青混合料性能得到较好保证。实际工程中通过两台福格勒超级1800—3/SJ助推型摊铺机的同步联合摊铺以及13t双钢轮压路机的静压，取得了较好的铺筑效果，研究成果为公路全线早期病害的处治提供了成功经验。
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