1、2023 年10 月生产与应用石油 沥青PETROLEUMASPHALT第37 卷第5期断级配超薄罩面在北京城市副中心道路应用技术研究王雄虎，孙海蛟，王真，王晓晨”，张志瑜3（1.北京市政路桥建材集团有限公司通州沥青厂，北京10 110 0；2.北京市政路桥建材集团有限公司，北京10 0 17 6；3.北京正达通顺检测科技有限公司，北京10 2 6 11)摘要：根据城市副中心慢行系统道路的特征，采用防滑降噪效果良好的UTAC10 超薄罩面。对UTAC-10进行配合比设计，对其路用性能检测及评价分析，并分析了粘层材料的种类和喷洒量及喷洒温度对抗剪切强度的影响，最后对UTAC-10的功能性使用效果
2、评价。结果表明：UTAC的路用性能良好，采用高黏乳化沥青作为粘层材料能满足抗剪强度的要求，超薄罩面服役一段时间后整体状况良好。关键词：超薄罩面UTAC-10高黏乳化沥青粘层材料效果评价为治理北京“大城市病”问题，北京城市总体规划提出建设步行和自行车友好城市的发展愿景，北京市慢行系统规划（2 0 2 0 2 0 35年)应运而生，规划中提出改善路面铺装，使路面铺装与周围环境更和谐。复合改性沥青断级配超薄罩面（UTAC10）采用骨架嵌挤型设计，有效保障道路表面层的构造深度，改善了道路摩擦系数，提高了慢行系统种“公交+自行车”雨天行车安全。此外，UTAC10 的空隙率较高，能快速排走路表水减少水膜形
3、成的同时，能够降低汽车行驶过程的噪音。切实满足规划中提出的让出行和漫步更加舒适，让街道和建筑更加温暖的要求。1原材料1.1派沥青胶结料超薄磨耗层由于受到摊铺厚度的影响，相较于普通热拌沥青面层的承载力降低，因此，胶结料需要选择高性能沥青，本研究通过对本单位自主研发的高黏复合改性沥青、橡胶沥青和SBS改性沥青的针人度、软化点、延度的分析，对比分析UTAC-10用高黏改性沥青的性能指标。不同沥青性能指标如表1所示。表1不同改性沥青性能指标SBS橡胶项目改性沥青改性沥青可改性沥青针人度(2 5)/(10 -1 mm)71软化点/64.5延度(5)/cm16沥青针入度是表征沥青粘稠程度，数值越大表面沥青
4、越软，由表1可知，三种不同沥青对比，SBS改性沥青的针入度最大，即SBS改性沥青最软，而橡胶改性沥青和高黏改性沥青的针人度数值变小，改性沥青的黏度增加。对于橡胶改性沥青针入度变小是由于在沥青中加人废胶粉后，形成胶体结构，使得沥青的网状结构加强，橡胶改性沥青的针入度下降。高黏复合改性沥青的改性剂在高温高速搅拌条件下与基质沥青发生溶胀反应，使得改性沥青在微观层面上形成三维网状结构，加强了沥青分子之间的稳定性，沥青收稿日期：2 0 2 3-0 5-17。作者简介：王雄虎（19 7 0 一）男，汉族，工程师，主要从事沥青混合料材料研发与生产。E-mail：2 316 8 17 .o通信作者：孙海蛟（1
5、9 9 3一）女，工程师，主要从事沥青及沥青混合料研发工作。E-mail：2 316 8 17 311 q q.c o m。高黏496070.58312.33748的粘稠度增大，针人度变小 软化点用来表征沥青的高温性能，软化点数值越小，沥青的高温性能越差2 。由表1可知，将三种沥青的软化点数值对比分析，SBS沥青的高温性能最差，高黏改性沥青的高温性能最好3。高黏复合改性沥青中复合改性剂的加人一方面是增强了沥青分子间结构稳定性，另一方面将沥青中轻质组分吸附在表面并形成聚集团，增强了高黏复合改性沥青的高温稳定性。沥青低温性能指标用延度表示，高黏复合改性沥青的延度较其它两种沥青较大，表明在沥青中加人
6、复合改性剂能提升沥青的低温性能，改善了基质沥青在低温拉伸时仅有沥青分子间的相互作用5。通过对沥青之间三大指标比对分析，高黏复合改性沥青的高温性能和低温性能均高于其他两种沥青6 。因此，UTAC-10混合料用的沥青为高黏复合改性沥青，高黏复合改性沥青的技术指标如表2 所示。表2 高黏复合改性沥青质量检测结果指标试验值技术要求试验方法针人度(2 5)/(10=lmm)60软化点/83.0密度(15)/(g cm=3)1.026延度(5)/cm3748h离析软化点差/1.0旋转黏度(135)/(Pas)2.0弹性恢复(2 5)/%94.0TFOT后残留物质量损失/%针入度比/%延度(5)/cm1.2
7、集料根据规范要求粗集料需要满足材质坚硬、材料表面洁净无杂质、集料中不含风化颗粒，集料要求形状满足近立方体的玄武岩碎石，集料粒径大于4.7 5mm。粗集料的质量检测结果如表3所示。细集料选择坚硬、表面洁净、无杂质、无风化的机制砂，机制砂的检测结果如表4所示。由表3、4可知，UTAC-10的集料指标均能满足公路沥青路面施工技术规范（JTGF40一石油沥青2004)的要求,能满足UTAC-10混合料的设计和生产。表3粗集料质量检测结果指标试验值技术要求试验方法材料规格/mm510表观相对密度2.897吸水率/%1.35毛体积相对密度2.788表4细集料质量检测结果项目试验值质量要求试验方法材料规格/
8、mm05表观相对密度2.803毛体积相对密度2.7741.3矿粉矿粉的物理指标要求采用表面干燥、洁净的石灰岩，矿粉的检测结果如5所示。表5矿粉质量检测结果项目试验值质量要求试验方法表观密度/(g cm-3)2.822含水量/%0.350T060475T0606实测T060320T06052T06613T062590T06620.1361.075.06020152023年第37 卷2.602.02.502.501T0103烘干法粒度范围/%0.6 mm0.15 mm0.075 mm外观亲水系数塑性指数加热安定性T0610T0604T0605T0304T0328T0330T035210010096
9、.490 10088.175 100无团粒结块无团粒结块0.6013.0202.9801.500906099.597.5合格2/30.111.55494.752.3631.823.9算得到的混合料的最佳油石比为5.2%10 1。1.6 UTAC-10 路用性能验证本研究通过对断级配UTAC-10混合料的高低温性能和水稳定性试验验证混合料的目标配合比设计合理性，同时进行析漏试验验证混合料的最大沥青用量 。由表7 的试验结果可知，UTAC10 沥青混合料的高温稳定性、水稳定性、低温抗开裂以及析漏试验结果均能满足JTGF402004的要求。试验值技术要求0.08层间出现推移等病害，粘层材料用量过多会
10、使层间形成富有层，因此文中对不同粘结层材料的抗剪强度和喷洒量研究分析，对高黏改性乳化沥T.0651青、SBR改性乳化沥青、PC-3乳化沥青在2 5T 0604时对三种材料进行剪切试验，试验结果如图1T 0606所示13T 0605由图1可知，不同掺量和不同类型的粘层油T 0620的抗剪切强度随沥青喷洒量的增加先增加后减T 0662小，且不同粘层材料喷洒量与抗剪强度的变化趋T 0607T 0654T 06551.1816.0势一致。从粘层材料种类分析，不同粘层材料相同喷洒量时，掺量为3.2%的高黏改性乳化沥青的抗剪强度最大，PC-3的抗剪强度最小，高黏改性乳化沥青的抗剪强度最大。3种粘层材料的0
11、.611.30.39.00.156.7试验方法T0732T0719T0709T07290.0755.150喷洒量在0.5kg/m时的抗剪强度最大。2.8+SBR2.5%2.7+SBR3.2%+SBR4.5%2.62.52.42.32.22.12.00.20.30.4沥青喷酒量/（kg.m）图1乳化沥青用量与抗剪强度的关系道路施工受多种因素的影响，在充分考虑到环境因素对层间粘结材料强度的影响，将三种材料的抗剪强度与温度之间的关系进行试验研究，试验结果如图2 所示。3.02.52.01.50.50.0图2 试验温度与层间粘结材料抗剪强度的关系由图可2 知，试验温度越高，层间粘结材料的抗剪强度越低，
12、且不同粘层材料表现出相同的衰减规律，在不同试验温度时，高黏改性乳化沥青表现出良好的抗剪切性能。在相同试验条件时，高黏改性乳化沥青的抗剪强度最大，在2 5试验温度时，高黏改性乳化沥青、SBR改性乳化沥青和PC-3乳化沥青与无粘层材料的抗剪强度差值较大14。随试验温度的升高，喷洒粘评定指标PQIPCIRQIRDI由图3可知，四条慢行系统的沥青路面技术评定指数包括PCI、RQ I、RD I 均大于8 0，数据石油沥青层材料和无粘层材料的抗剪强度趋于相同，说明粘层材料对温度变化敏感，因此在施工过程中需要控制环境温度。3粘层材料施工为防止摊铺车污染粘结层，在项目施工过程中，采用一体式摊铺机施工，根据上述
13、乳化沥青洒布量与抗剪强度的关系，确定喷洒高黏乳化沥PC3%+高粘3.2%+高粘2.8%+高粘3.6%0.50.6高粘SBRPC-3无粘层25温度/40优90.090.090.090.02023年第37 卷青粘层油的洒布量为0.5L/m115。确定洒油管0.70.860表9 路面技术状况评定标准良中90.0 80.080.0 70.090.0 80.080.0 70.090.0 80.080.0 70.090.0 80.080.0 70.0虽然出现波动，但整体数据较好。此外，构造深度作为评价路面抗滑性能的指标，对于高速公路高度的方法为被喷洒地点能同时接受2 3喷洒嘴雾，保证原路面被均匀喷洒粘层材
14、料。混合料摊铺前应提前0.5 1h预热熨平板，温度不低于12 0。正式摊铺时应保证摊铺机的行驶速度为2 2.5m/min，为保证摊铺均匀需要确保摊铺机匀速行驶，铺料均匀不间断16 。由于超薄罩面摊铺厚度较小，因此需要在摊铺1015距离时及时检查摊铺厚度和平整度是否满足要求，若不满足要求应及时进行相应的调整。4功能性应用效果评价采用UTAC-10沥青混合料铺筑的北京城市副中心慢行系统道路已达17 条，为评价超薄罩面的使用性能任选4条道路对路面技术状况进行检测，检测指标包括路面损坏、平整度、车辙、构造深度17 O4.1评定标准对沥青路面后期使用过程中技术状况评定，评定路面的技术指标分别为路面损坏状
15、况指数（PC I）、路面行驶质量指数（RQI）、路面车辙深度指数（RDI）、路面构造深度（TD），各技术指标根据得分划分为优、良、中、次、差五个等级，划分标准如表9 所示18 4.2路面检测结果分析对随机选择的四条道路甲、乙、丙、丁的检测里程与评定指标的折线图如图3所示。次差70.0 60.060.070.0 60.060.070.0 60.060.070.0 60.060.0第5期和一级公路的构造深度不小于0.7 mm并且不大于1.1mm，其他公路的构造深度要求不小于0.5mm并且不大于1.0 mml19。四条慢行系统的构造深度满足规范要求，UTAC10 超薄罩面在投入使用后的抗滑性能仍满足
16、要求。10510095908580000+000Y1008880000+000Y10088王雄虎等断级配超薄罩面在北京城市副中心道路应用技术研究PCI优秀良好16.70%25%58.30%道路甲道路乙+道路丙道路丁00I+000Y009+000Y00T+000Y009+000Y008&+000道路甲道路乙道路丙一道路工000+000001+000Y008+000Y00T+000Y00G+000Y009+000Y002-2+000Y里程51设路面损坏状况和路面车辆行驶的舒适性良好。四条道路的车辙深度指数（RDI）的优秀率均为100%，表明道路在使用一段时间后无车辙病害。综上所述，采用UTAC-1
17、0超薄罩面材料铺设的道路整体状况较好。006+000Y75%002+000Y008+000Y里程008+000Y1.30%83.30%91.70%O00+10OYOO1+1OOY006+000Y000+10OYO01+1OOY41.70%甲16.70%83.30%甲乙RQI优秀良好8.30%33.30%58.30%91.70%41.70%乙丙丁RDI优秀良好丙丁66.80%9290000+000Y1:900.9950.900.850.800.75+道路甲+道路乙+道路丙丙一道路丁0.70000+000Y根据技术评定标准对PCI、RQ I、RD I得分绘制百分比分布图，结果如图4所示。由图4可知
18、，对采用UTAC-10铺筑的路面技术评定，根据技术指标评定标准，四条道路的路面损坏指数（PCI）与行驶质量指数（RQI）优良率均为10 0%2 0 ，表明采用UTAC-10的铺100%道路甲一道路乙+道路丙一+001+000Y0G+00OY00f+000Y009+000Y009+000Y002+000Y里程001+000Y00&+00OY00f+000Y图3技术评定指标100%+道路丁008+000Y006+000Y009+000Y009+000Y002+000Y008+000Y6+000Y里程100%0OO+TOOYOOT+1OOY000+100YO0T+1OOY006+100%甲乙图4技术
19、指标百分比分布5小结（1）通过三大指标试验，对比分析发现高黏复合改性沥青的高低温性能更优。（2）U T A C-10 沥青混合料的级配类型选用间断级配，混合料的最佳油石比为5.2%，经试验研究表明，UTAC-10混合料的路用性能均能满足规范要求。（3）通过对比粘层材料的抗剪强度结果分析，高黏乳化沥青的抗剪强度最大，建议粘层材料的喷洒量为0.5kg/m，喷洒温度为2 5。（4）通过功能性应用效果评价，根据技术指标评定标准表明路面损坏指数（PCI）与行驶质量指数（RQI）优良率均为10 0%，车辙深度指数（RDI）的优秀率均为10 0%，采用UTAC丙丁52-10超薄罩面材料铺设的道路整体状况良好
20、。参考文献1 郭浩然.SBS/橡胶复合改性沥青性能研究D】重庆：重庆交通大学，2 0 18.2刘迪中，钱国平，巨锁基，等，磷渣沥青混合料抗剪强度影响因素试验研究J公路与汽运，2015(06):93-97.3宋金生，节能减排型沥青改性剂技术性能研究D郑州：郑州大学，2 0 18.4彭水根，拉萨至贡嘎机场高速公路沥青路面混合料路用性能研究D：西安：长安大学，2 0 13.5勾俊芳干法胶粉沥青混合料性能研究【D】西安：长安大学，2 0 17.6宋金生，节能减排型沥青改性剂技术性能研究D郑州：郑州大学，2 0 18.7尚晓峰.BRA岩沥青与SBS复合改性沥青及其混合料性能研究J】公路工程，2 0 16
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22、NG Xiaochen,ZHANG Zhiyu?(1.Tongzhou Asphalt Plant of Beijing Municipal Road and Bridge Building MaterialsGroup Co.,Ltd.,101100;2.Beijing Municipal Road and Bridge Building Materials Group Co.,Ltd.,100000;3.Beijing Zhengda Tongshun Testing Technology Co.,Ltd.,102611)Abstract:Based on the characterist
23、ics of urban sub center slow moving system roads,UTAC-10 ultra-thin cover with good anti slip and noise reduction effect was adopted.Firstly,the mix design of UTAC-10was carried out,and its road performance was tested and evaluated for analysis.Secondly,the influence of thetype of adhesive layer mat
24、erial,spraying amount and spraying temperature on the shear strength was analyzed.Finally,evaluate the functional use effect of UTAC-10.The results showed that UTAC-10 has good roadperformance,and using high viscosity emulsified asphalt as the adhesive layer material can meet the require-ments of sh
25、ear strength.The ultra-thin cover was in good overall condition after serving for a period of time.Keywords:ultra-thin overlay,UTAC-10,high viscosity emulsified asphalt,adhesive layer material,effect evaluation石油沥青报,2 0 13，16(0 4)：7 16-7 19 +7 2 9.11罗闯旦，全姗姗，岳超辉基于室内试验分析的橡胶沥青再生混合料路用性能探讨J黑龙江交通科技，2 0 19
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