周世强 蔡海军 孙明 谭靖杰 宋永涛

（1.湘潭市公路管理局，湖南 湘潭 411199；2.南通福伦利新材料有限公司，江苏 南通 226399；3.湖南福伦利新材料有限公司，湖南 株洲 425599；4.湖南明鹏工程建设有限公司，湖南 湘潭 421099）

一、项目概况

近年来，湖南省高等级公路在交通荷载、环境因素的反复作用下，总体抗滑耐磨性能下降明显，道路病害日益增多。譬如国道320线湖南省湘潭市段（简称“国道320线”）是沟通湘中、湘东的重要干线，自上一周期（2010年）大修以来，由于繁忙的交通运输和过多的雨水侵蚀，部分路段沥青混凝土路面出现龟裂、沉降、坑槽、泛油、车辙、裂缝等病害。经调查分析，路面强度指数SSI为0.72，路面状况指数PCI为0.75。根据《湖南省交通运输厅关于下达2018年度第一批国省道大中修（含灾毁恢复重建、路政治超）计划的通知》（湘交计统〔2018〕56号），国道320线19km路段的预防性养护被列入了该省2018年至2019年“四新技术”应用计划，即采用一种集超薄、耐磨、降噪、防滑等多功能于一身的，常温沥青超薄抗滑恢复面层技术预防性养护。

2018年至2019年，国道320线19km路段的两次超薄抗滑恢复预防性养护工作，在尽可能不破坏原有路面结构的情况下，充分挖掘了原有路面的承载潜能。依托长期研究成果，南通福伦利新材料有限公司用上述节能减排、绿色交通新材料, 以及积累近10年的常温沥青施工经验，通过选择原材料，根据相关试验确定常温沥青超薄抗滑恢复面层混合料的最佳级配与油石比，分析常温沥青超薄抗滑恢复面层（约8mm厚）的可行性和实用性，为湘潭市提供了全方位的常温施工产品技术及相应的工程解决新方案。

国道320线19km路段预防性养护新材料的规模化应用与预防性养护模式，与传统养护模式相比，具有黏附性好、摩擦系数高、耐磨抗压、冷拌冷铺、节能环保、开放交通快等优势。为今后“四新”技术在湖南省公路建设与养护中的进一步推广打下了坚实基础，也为湖南省高等级公路未来大规模养护升级提供了一条可靠的新技术参考途径。

二、常温沥青超薄抗滑恢复面层技术的创新点

目前与“常温沥青超薄抗滑恢复面层技术”最为接近的同类技术是微表处或改进微表处技术。从以前国内一些实体工程来看，常规微表处路面存在抗变形、抗磨耗、抗疲劳开裂等能力缺陷，以及行车噪声大的缺点。

与上述类似解决方案相比，国道320线19km路段采用的预防性养护新技术，旨在提高抗滑性能和刚韧平衡，具有以下创新性技术手段和优势。

（一）高柔韧性

解决方案中采用改善常温沥青混合料的柔韧型低温韧性水乳液。

1.新材料中使用多相聚合物结构模型的粒子设计概念，通过软、硬相分组与比例的不同设计, 基本得到符合低温柔性设计要求的水性乳液链段排列组合。

2.乳液聚合后的胶粉含高分子软段和硬段，并制备阳离子抗强酸的有机氟硅改性丙烯酸酯乳液，聚合物玻璃化温度小于-30℃。

这类水乳液常规为碱性，不抗酸，与阳离子乳化沥青不相容，而且聚合物玻璃化温度不低于-15℃，易脆裂。将阳离子抗强酸氟硅改性丙烯酸酯乳液，既能保证与沥青的相容性，又能在小于-30℃时有聚合物链段运动和低温韧性。

图1 阳离子氟硅改性丙烯酸酯水乳液

（二）优异的抗滑耐磨特性

国道320线19km路段预防性养护工作中，采用了两种具有自主知识产权的增黏专用乳液对传统乳化沥青进行改性。一种乙烯含量不少于25%，另一种是以阳离子环氧基团为主体改性的丙烯酸水乳液。

这些增黏乳液与上述低温韧性乳液复配，形成了一系列“增黏增韧复合水乳液”高新技术产品，旨在提升传统乳化沥青品质。

上述“增黏增韧水乳液”对常规乳化沥青改性，能够形成常温速强沥青复合水乳液，如图2所示。

图2 常温沥青复合水乳液的配制

增黏增韧常温沥青水乳液是一种高分子化合物和沥青的综合体，兼具两者优势，具体表现为该液体蒸发残余物不仅有聚合物的高黏附性与刚韧平衡，而且有沥青的延展性。从而能够部分替代热改性沥青，对集料不加热就可以拌和成各种类型耐高、低温和刚韧平衡的沥青混凝土，是一种低挥发、节约能源、有利环境的材料。与热沥青或中温沥青相比，施工温度能够从170℃或130℃降至常温，这将为传统热沥青产业提供全面的技术升级，极大降低公路路面铺装的能耗，改变公路路面的施工方式和环境，大大丰富柔性路面的结构形式和强度控制手段。

针对水性路用混合料硬化慢的缺点，该技术研制了一种结合水量大、固化速度快、在水基混合料中产生微纤维增韧的新型高劲度混合添加剂。

图3 高劲度混合添加剂遇水反应后的微纤维状结晶物（微观结构）

另外，优化粗集料、细集料的级配设计，筛掉7.5mm以上的较粗集料，形成超薄耐磨层优良的嵌挤结构复配集料体系。

由上述常温沥青液体结合高劲度混合添加剂、具有“嵌挤结构”的复合集料，所配制成的常温沥青混合材料，兼有独一无二的快速固化、强力黏附、耐寒耐热、抗滑耐磨等特性，能够满足路桥、机场、站场等各建筑行业对抗滑恢复、降低噪音的严格要求。

三、常温沥青超薄抗滑恢复面层技术内容

（一）常温速强沥青复合水乳液

先配制高性能增黏增韧水乳液改性剂，确保与改性乳化沥青相混合时不沉积、不絮结,又能形成快速固化、强力黏附、高耐磨、节能环保、耐寒抗冻的高刚韧平衡沥青液体。其将使路桥面层混凝土有突出的耐寒性和高温劲度 (-40℃到40℃)，使沥青韧性比大于等于6。常规浓缩化学改性剂在与乳化沥青复配时，由于含细微无机填料，极易发生沉积或絮结，使沥青液体不均匀。该项目根据工程要求调配增黏增韧水乳液改性剂，力图解决它与沥青混合时不均匀的问题，并充分发挥这种浓缩改性剂的高性能，保证沥青液体满足路桥工程需求，尤其是低温性能要求。

该项应用研究主要是通过设计多种聚合物的耦合作为改性乳液，从而优化聚合物乳液的性能，并以此乳液为种子，与沥青一起乳化，形成聚合物与沥青化学交联网的乳液，如图4所示，最终达到常温速强沥青复合水乳液刚韧平衡的目标，如表1所示。

图4 化学网络结构（TEM形态）

表1 常温速强沥青复合水乳液技术要求

（二）原材料的选用

常温沥青超薄抗滑恢复面层采用福伦利自主研发生产的黑色常温速强复合乳液、高劲度混合添加剂和水按比例混合成的稀砂浆，厚度一般为2mm至10mm。粗集料选择玄武岩碎石，细集料为玄武岩石屑，填料选择矿粉。原材料的选用必须严格控制材料质量，对不符合技术要求的不得采用。

（三）生产配合比设计

根据设计级配要求，如表2所示，选择最佳矿料掺配比例。

根据相关实验，为了保证常温沥青罩面质量，设计的常温沥青超薄层混合料各项检测结果均满足各项指标要求，如表3所示。

表2 设计级配范围要求

表3 常温沥青罩面混合料技术要求

图5 常温超薄耐磨面层施工流程

四、常温沥青超薄抗滑恢复面层的施工技术和效果

常温沥青超薄抗滑恢复面层施工流程，如图5所示。

对该项目最为关心的常温沥青超薄抗滑恢复事项，经过一年多不断观察考证，证明已铺装的常温沥青超薄抗滑恢复面层，其抗滑性能都在合格范围的高限（摩擦摆值大于等于55），而且稳定可靠，如图6所示；没有铺装的旧沥青路面，抗滑性能有些在合格线之下，而且一年后还有下降，如图7、图8所示。

正因为施工时无需加热、简单灵活、无需抬高路标，施工后又能够快速固化，高温时稳定且低温时抗脆裂，而且开放交通快，能够大大减少扰民和对交通的影响，常温沥青超薄抗滑恢复面层技术在未来将有着巨大的经济效益和社会效益。

图6 修复升级后的超薄抗滑面层

图7 已铺装的路面抗滑性能

图8 未铺装的路面抗滑性能