道路低温改性沥青极薄罩面施工技术
完成单位
天津市公路事业发展服务中心
天津市交通运输基础设施养护集团有限公司
工程概况
2018年4月14日，中共中央、国务院做出关于对《河北雄安新区规划纲要》的批复。提出：完善高速公路网。构建“四纵三横”区域高速公路网。津雄高速为“三横”之一,实现新区与天津的快速联通,加强新区与天津港交通联系，畅通新区出海通道。
津雄高速公路通车已10余年，为双向四车道，在精心养护下，路面各项使用性能良好，但路面经受行车荷载、气候等因素长期作用仍存在不同形式损坏，路面损坏主要类型为横向裂缝、纵向裂缝、龟裂、块状裂缝和修补，个别桥涵通道构造物路段平整度稍差，局部路段车辙深度稍大，个别路段路面抗滑性能为“良”。
天津市公路事业发展服务中心与天津市交通运输基础设施养护集团有限公司等共同研究开发了道路低温改性沥青极薄罩面技术。2019年将1cm的低温改性沥青极薄罩面应用于津雄高速天津-保定方向K4—K18，以及保定-天津方向K12—K15，累计施工平米数32006m2。效果如图1所示。
经济效益方面：
本技术在超薄罩面的基础上可显著降低铺筑厚度，厚度可控制在0.7cm-1.5cm范围内，相比薄层和超薄罩面，低温改性沥青极薄罩面单位成本相比其他罩面类的单位成本低，比微表处单位成本高，但取得的路用性能效果比微表处更好，更具有降噪和美化路面的功能，使用寿命较微表处要长，等效年度成本EAC最低。适用于各等级公路的预防性养护工程。通过比较分析1.2cm低温改性沥青极薄罩面每平米材料成本最低，具有造价优势。相比2cm热拌超薄罩面，可以使罩面厚度减少1-1.5cm，材料费节省1/4-1/3，按照目前市场价格，1平米节省沥青混合料材料费约10元。按照年均100万平米的施工量计算，每年合计节约建设投资1300万元。其中，可节约不可再生资源沥青1800吨、石料3万吨。不仅在材料成本上有较大节约，而且由于无需铣刨直接摊铺，节省了铣刨费用。当以低温改性沥青极薄罩面作为旧面层修复方案时，为2cm热拌超薄罩面的70%，其经济效益显著。
节能减排方面：
传统SBS改性沥青混合料的拌和温度约为175℃，且生产1吨SBS改性沥青混合料约消耗重油8.0L，拌和温度若提高5℃，则增加消耗重油0.4L/吨。而低温改性沥青拌和温度为120—140℃，比SBS改性沥青混合料降低了35—55℃，按平均拌和温度降低40℃可以推算出，生产1吨低温改性沥青极薄罩面沥青混合料需消耗重油4.0L，可节约4.0L重油，进而减少温室气体排放等，对实现道路行业低碳、可持续发展，具有重大战略意义。
行车舒适方面：
项目对原沥青路面、微表处、极薄罩面三种沥青路面采用AR844型噪音计进行车内噪音测试，采用固定车辆（五菱宏光），匀速60km/h行驶进行测量，对比不同养护方式的降噪效果。
对三种路面相同行驶速度下的噪音值对比，得到极薄罩面相对于原路面的噪音降低27%，较微表处噪音降低30%。
行车安全方面：
通过原路面铺筑极薄罩面前后的摩擦系数对比，摩擦系数增长22，较原路面有较大提升，所以极薄罩面在保证路面抗滑值提高的情况下，实现降低胎噪，提高了行车的安全性和舒适性。
另外，该工艺节能环保，使用沥青混凝土比传统铣刨加铺4cm的沥青混凝土的用量减少75%，大大降低石料和沥青资源的同时，可减少沥青混凝土生产过程中有害气体的排放以及对施工人员身体健康的影响；缩短了养护施工工期，减少施工对交通同行的干扰。
项目选取了采用低温改性沥青极薄罩面维修的20个连续的百米段，连续3年实测DR、IRI、RD三项指标，如图2-4所示。可以看出，实测DR均值由1.71%降至0%，全部消除路面破损，实测期末衰减最快路段破损率仅0.15%，90%路段仍处在完好水平，在天津路网整体破损率较高的情况下取得了难得的成效。实测IRI均值由1.36m/km降至0.95m/km，路面平整度明显提升，实测期末衰减最快路段平整度仅1.57m/km，仍达到新建道路水平。实测RD均值由6.55mm降至0.9mm，路面车辙明显减轻，实测期末衰减最快路段路面车辙仅5.9mm，仍处于技术状况优等水平。维修前3项指标处于高位，2019年当年维修后年末实测三项指标总体趋势均明显降低，随维修时间推移三项指标总体趋势均呈明小幅衰减趋势，但仍处于技术状况优等水平。极薄罩面能够在较长时间维持较高的路面技术状况，体现出了良好的维修效果。
极薄罩面实现了减小厚度、降低温度、使用耐久、降低造价、美观舒适、行车安全、节能降耗这7大目标，具有广阔的应用前景。
主要创新点
一、技术思路
道路低温改性沥青极薄罩面技术采用特殊制备的低温改性沥青，实现沥青混合料的低温拌和、摊铺与碾压，解决施工温度难点问题，摆脱施工运距限制，延长施工季节，保证沥青结合料粘结力作用充分发挥；结合极薄罩面技术特点和工艺要求，确定沥青混合料级配类型和级配范围、集料选择及相关技术要求、纤维添加剂的选择及用量、最佳油石比等，保证道路低温改性沥青极薄罩面抗滑降噪、美观耐久的使用效果。
二、关键技术方案
1.系统分析研究低温改性沥青各类添加剂作用和降黏机理，通过试验研究确定适用于极薄罩面的低温改性沥青配比和工艺参数。
2.研究分析层间性能影响因素的变化规律，对不同水平力系数和罩面层厚度时的层间最大剪应力进行研究，通过层间剪切试验、粘结力试验确定适用于极薄罩面技术的黏结层评价体系。
3.结合多种配合比设计方法确定适合极薄罩面的配合比设计试件成型方法，结合对比试验数据分析，研究确定低温改性沥青极薄罩面沥青混合料的体积指标和路用性能技术指标。
4.研究低温改性沥青极薄罩面适用范围及原路面处治要求，通过生产试拌和试验段铺筑，综合确定低温改性沥青极薄罩面生产施工过程技术要求，研究并确定施工过程质量控制和工程质量验收标准。
三、实施效果
1.罩面实施厚度实现1cm目标;
2.混合料的拌和、碾压温度比相应热拌沥青混合料降低40℃以上;
3.路面使用寿命较微表处延长2-5年，等效年度费用较传统超薄罩面施工降低10%;
4.较原路面行车噪音降低2-5dB，抗滑性能提高20%，改善视觉效果，提升行车舒适性、安全性;
5.节能降耗30%以上，降低烟尘排放20%以上;
6.为京津冀地区低温改性沥青极薄罩面提供技术服务及支持，起到同类工程的示范效应。
生产、应用及推广情况
2021年在京岚线K181+000-K185+000下行一二车道+路缘带实施1.5cm低温改性沥青极薄罩面，累计施工平米总数为32980m2；2020年9月于新津杨公路、津静公路累计施工14.8万m2；2020年10月于津雄高速、荣乌高速累计施工32006m2。经历冬季低温、夏季高温和重载交通作用下，各路段应用效果显著，未发生开裂、脱皮、推移、泛油等病害，实施效果良好，在改善平整度、美化路面、降低噪音、提高原路面摩擦系数方面具有显著优势，可减少高温沥青散发的有害气体对环境的污染，加快推进绿色、低碳公路的建设。于2021年10月在津蓟高速蓟州→天津K104+301-K103+364，累计施工平米总数为11363m2，进一步实现融雪功能，替代传统的撒盐融雪以及使用人工、机械铲雪等被动养护措施，一次投入便具有长期路面主动防冰融雪效果，变被动养护为主动预防性养护，降低了冬季路面管理养护成本，是创新养护技术的先进手段。《道路低温改性沥青极薄罩面施工技术研究及应用》获得2023年度天津市公路学会科学技术奖二等奖。
该技术紧密结合公路绿色预防性养护理念，通过同步摊铺、高黏乳化、低温改性和级配优化相结合，施工后路面美观，无脱落、渗水、泛油等病害。行车噪音较原路面降低约20%，抗滑系数提高约25%，提高了行车舒适性和安全性。结合由天津市交通运输基础设施养护集团有限公司、天津市公路事业发展服务中心、天津新展高速公路有限公司编制发布的天津市市政公路行业协会团体标准《温拌极薄罩面技术规范》、由天津市交通运输基础设施养护集团有限公司编制发布的天津市地方标准《温拌沥青混合料超薄罩面技术规程》，进一步规范了这一技术在天津的应用，将为天津公路养护技术创造出可复制、可推广的新模式、新经验。
