摘要：本文以某公路試驗路使用冷拌薄層罩面技術為依託，從原材料要求、級配選擇、最佳油石比確定、試驗路施工和檢測等幾個方面介紹了超薄改性瀝青混合料UTA-10在預防性養護工程中的應用，為今後超薄改性瀝青混合料UTA-10在預防性養護工程中的應用提供了參考。
關鍵詞：超薄改性瀝青混合料；UTA-10；預防性養護
1. 原材料檢測
優質的原材料是瀝青混合料具有優良路用性能的根本保證，用於路面預養護的超薄瀝青混凝土膠結料性能要求高，且必須使用不易磨光的集料。
1.1 改性乳化瀝青
所用的殼牌SBR改性乳化瀝青試驗結果及技術指標見表1。
表1 SBR改性乳化瀝青試驗結果及技術指標
指標 | 單位 | 試驗結果 | 技術指標 | 試驗方法 | |
粒子電荷 | -- | 陽離子（+） | 陽離子（+） | T0653-1993 | |
破乳速度 | -- | 慢裂 | 慢裂 | T0658-1993 | |
| 篩上剩餘量（1.18mm篩） | % | ≤0.1 | ≤0.1 | T0652-1993 | |
恩格拉粘度 | -- | 11 | 3～30 | T0622-1993 | |
貯存穩定性1d | % | 0.4 | ≤1 | T0655-1993 | |
與礦料的粘附性，裹覆面積，不小於 | -- | ≥2/3 | 2/3 | T0654-2011 | |
蒸發殘留物 | 含量，不小於 | % | 63.1 | ≥62 | T0651-1993 |
針入度（100g，25℃，5s） | 0.1mm | 70 | 40～100 | T0604-2011 | |
軟化點，不小於 | ℃ | 59.5 | ≥57 | T0606-2011 | |
延度（5℃），不小於 | cm | 35.5 | ≥20 | T0605-2011 | |
溶解度（三氯乙烯），不小於 | % | ≥98.5 | ≥97.5 | T0607-2011 |
1.2 集料
集料是瀝青混合料的關鍵材料之一，其力學性能是決定混合料強度性能的最重要因素，它的顆粒形狀不僅影響混合料的構架，也直接關係到混合料的路用性能，瀝青混合料用集料應該潔淨、乾燥、無風化、不含雜質，其物理和力學性質均應符合相應的道路等級的要求。
1.3 礦粉
瀝青混合料的填料宜採用石灰岩或岩漿岩中的強基性岩石等石料經磨細得到的礦粉，所採用的礦粉各項技術指標檢驗結果見表2。
表2 礦粉的試驗指標與技術要求
指標 | 單位 | 試驗指標 | 技術要求 | 試驗方法 |
表觀密度 | t/m3 | 2.62 | ≥2.5 | T0352-2000 |
外觀 | -- | 無團粒結塊 | 無團粒結塊 | -- |
親水系數 | -- | 0.7 | ＜1 | T0353-2000 |
塑性指數 | -- | 3.6 | ＜4 | T0354-2000 |
加熱安定性 | -- | 無顏色變化 | 實測記錄 | T0355-2000 |
2. 級配選擇及組成
組成瀝青混合料的原材料選定後，瀝青混合料的技術性質在很大程度上決定於集料間的級配組成。瀝青混合料由於集料的級配不同，可以形成不同的組成結構，用於表面層的瀝青混合料除了需要有足夠的穩定性外，其表面功能特性尤為重要，對於公稱粒徑較小的UTA-10瀝青混合料而言，表面構造深度是表面功能品質考察的重點，為此，增加了級配中粗集料的含量。在已有研究的基礎上，UTA-10級配的目標級配及級配組成見表3。
表3 UTA-10 目標級配及級配組成
集料規格（mm） | 4.75-13.2 | 0-4.75 | 礦粉 | 合成級配 | UTA-10目標級配 | ||
比例（%） | 65 | 30 | 5 | ||||
篩孔（mm） | 原材料篩分結果（%） | 中值 | 上限 | 下限 | |||
13.2 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100.0 | 100 | 100 | 100 |
9.5 | 79.4 | 100.0 | 100.0 | 86.6 | 90 | 100 | 80 |
6.7 | 15.7 | 98.7 | 100.0 | 44.8 | 40 | 50 | 30 |
4.75 | 2.3 | 93.6 | 100.0 | 34.5 | 30 | 40 | 20 |
2.36 | 1.5 | 63.8 | 100.0 | 25.1 | 27 | 36 | 18 |
1.18 | 1.3 | 48.8 | 100.0 | 20.5 | 22 | 30 | 14 |
0.6 | 1.2 | 35.6 | 100.0 | 16.4 | 18 | 25 | 10 |
0.3 | 1.0 | 21.3 | 100.0 | 12 | 13 | 20 | 7 |
0.15 | 0.8 | 14.7 | 98.6 | 9.9 | 9 | 12 | 6 |
0.075 | 0.7 | 7.6 | 86.3 | 7.1 | 6 | 8 | 4 |
3 最佳油石比確定
3.1 冷拌乳化瀝青混凝土馬歇爾穩定度試驗方法
乳化瀝青的馬歇爾穩定度試驗方法修正的要點在於試件的擊實和養生、試件的試驗條件以及試件拌和用水的確定，具體方法如下：（1）一組試樣採用6個試件，常溫試件與高溫試件各3個。常溫試件在室溫下（15℃～25℃）模內和模外分別養生24h，然後在25℃條件下試壓；高溫試件在105℃烘箱中於模內養生24h，脫模後在室內靜置24h，然後在60℃的條件下試壓。（2）試件的拌和用水量是總用水量減去乳化瀝青中的水和礦料中的水，在本試驗中礦料已經烘乾，採用預估改性乳化瀝青用量為9%，通過拌合實驗，確定外加水量。根據拌和過程中的難易程度、再生混合料的裹附程度確定外加水量為2.5%，總水量為：9*0.37+2.5=5.83%。（3）每個試件在製作時，首先在混合料試件拌制入模時，於試件上下兩面各擊實50次，經過24h模內養生後，在養護溫度條件下，再於上下兩面各補擊25次，然後冷卻脫模並在室溫下養生24h。（4）高溫養生試件在60±1℃的恆溫水槽中浸泡30分鐘後進行試驗，常溫養生試件置於25±1℃密閉恆溫箱中30分鐘後進行試驗。上述修正要點是基於對乳化瀝青混合料性能的研究和試驗路面施工成型的實際情況提出來的。
3.2 最佳油石比確定
成型試件時以熱拌瀝青混合料估算的改性乳化瀝青用量9%為初值，按1%增減改性乳化瀝青用量，稱取5組集料和改性乳化瀝青，每組平行3個試件。採用25℃條件下的穩定度作為乳化瀝青混凝土混合料初期強度的評定指標，而經過105℃高溫養生的試件在60℃條件下的穩定度則作為乳化瀝青混合料後期強度的評價指標。
最佳乳化瀝青用量的確定可以參照公路瀝青路面技術規範附錄中熱瀝青混合料最佳油石比確定的方法確定冷拌瀝青混合料最佳乳化瀝青用量。為了進一步驗證目標配合比設計的合理性，研究過程中對UTA-10瀝青混合料的水穩定性能進行了驗證。
進行浸水馬歇爾試驗時，各種類型的瀝青混合料均以最佳油石比成型試件，試件分為兩組，每組4個平行試件，一組在60℃恆溫水槽中保溫48h後測定其浸水穩定度，另一組以標準馬歇爾試驗方法測定其標準馬歇爾穩定度，然後計算殘留穩定度。瀝青混合料浸水馬歇爾試驗結果與技術要求見表4。
表4 瀝青混合料浸水馬歇爾試驗結果
瀝青混合料類型 | 正常穩定度 （kN） | 浸水穩定度 （kN） | 殘餘穩定度 （%） | 殘餘穩定度技術要求（%） | |
UTA-10 | 5.7 | 4.9 | 86.0 | ≥85 |
從表4的結果可以看出，浸水對UTA-10瀝青混合料馬歇爾穩定度影響很小，由此可見，UTA-10混合料的具有很好的水穩定性。通過對原材料進行測試，確定超薄瀝青混合料UTA-10的級配組成。並採用修正的馬歇爾試驗確定冷拌改性乳化瀝青超薄瀝青混合料UTA-10的最佳油石比為9.2%。
4試驗路施工和路面檢測
採用冷拌薄層罩面技術鋪築試驗段，瀝青混合料級配採用UTA10型級配，油石比與室內試驗相同，鋪築時間大約為2016年11月中旬，鋪築溫度10℃左右，溫度偏低。施工後發現：冷拌薄層罩面段質量一般，在上行道未出現明顯病害，而在下行道部分橫向施工縫處，出現明顯的擁包、拌料剝離。對此處進行了鑽芯取樣以進行原因分析。初步分析原因是下行道後施工，氣溫更低，部分路段開放交通過早，混合料還沒有完全形成強度。而且接縫沒有處理好，導致混合料與原路面粘結力下降，出現推擠。對此試驗路分三個斷面，試驗點均在右幅行車帶處，表觀平整，無明顯病害，其採集的數據包括3項指標，一處芯樣（拌料剝離處）。
4.1 構造深度試驗
此次的構造深度試驗採用手工鋪砂法來取得的，見表5。
表5 互助線公路冷拌薄層罩面段構造深度數據
樁號 | 部位距右邊（m） | 鋪砂直徑（mm） （平均值） | 構造深度（mm） | |
單值 | 平均值 | |||
K4+310 | 2.5 | 217.5 | 0.67 | 0.78 |
195 | 0.84 | |||
195 | 0.84 | |||
K4+400 | 2.2 | 200 | 0.80 | 0.79 |
202.5 | 0.78 | |||
202.5 | 0.78 | |||
K4+500 | 2.2 | 217.5 | 0.67 | 0.67 |
220 | 0.66 | |||
215 | 0.69 |
4.2 摩擦係數試驗
此次摩擦係數試驗採用擺式儀法來採集，數據如表6。
表6 互助線公路冷拌薄層罩面段摩擦係數數據
樁號 | 部位距右邊（m） | 擺值FBT（BPT）（平均值） | 路面溫度（℃） | 溫度修正後襬值FB20 | 擺值評定值FB |
K4+310 | 2.5 | 80 | 14 | 64.4 | 60 |
82 | 13 | 58.4 | |||
82 | 13 | 57.8 | |||
K4+410 | 2.5 | 81 | 11 | 60 | 67 |
73 | 10 | 52 | |||
80 | 11 | 60 | |||
K4+510 | 2.5 | 72 | 12 | 67.2 | 67 |
71 | 13 | 65.2 | |||
74 | 12 | 69.8 |
4.3 滲水系數試驗
由於天氣溫度較低（地表溫度10℃～15℃），橡皮泥防水性下降，並且路面光滑泛亮，故試驗並未按試驗章程測試5點，此次僅選取了2個代表位置進行測試3分鐘時間內水的滲透量分別為60ml、78ml，經計算得到平均滲水系數為23ml/min。
5.結論
通過乳化瀝青混凝土試鋪發現，11月份施工，溫度還是偏低，儘管不影響壓實度，但是路面強度形成較慢。施工時一些車輛提前進入封閉區域，也造成了一些破壞。建議施工儘量選擇溫度高的日子，若溫度較低可適當加溫乳化瀝青增強破乳能力。
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