【技术】第三代路面预防性养护表面处治技术—HVE超粘磨耗层
1.HVE超粘磨耗层技术介绍
HVE（HighViscosity Emulsified-asphalt缩写）超粘磨耗层是在传统ES-3型稀浆封层、MS-3型微表处技术的基础上发展而来的一种第三代路面预防性养护表面处治技术，稀浆混合料拌合采用具有高粘结力、高弹性、高延展性的特种复合改性沥青（乳液），骨料采用精选优质辉绿岩或玄武岩等坚硬耐磨的偏碱性石料，骨料的最大粒径为8mm，级配采用降噪设计，水泥采用普通硅酸盐水泥，摊铺施工采用稀浆封层车将骨料、乳液、水、水泥、添加剂等材料按设计比例在匀速行进过程中一边强力搅拌一边摊铺成型，施工过程中无需碾压，稀浆混合料的摊铺厚度为1.1～1.3cm，破乳养生后的厚度为1.0～1.2cm，通车一年后路面现场钻芯拉拔试验的抗拉强度不得低于0.3MPa，现场钻芯扭转试验的剪切强度不得低于0.7MPa。
2.特种复合改性沥青（乳液）介绍
特种复合改性沥青（乳液）是一种高粘度复合改性沥青经特种乳化配方、设备及工艺制备而成可长期稳定储存的阳离子慢裂快凝型乳液，固含量≥60%，蒸发残留物的软化点≥80℃，5℃延度≥35cm，25℃弹性恢复≥95%，25℃拉拔强度≥1.0 Mpa，60℃动力粘度≥20000 pa·s，135℃旋转粘度≥6pa·s，PG等级≥PG76-22，其他技术指标满足微表处改性乳化沥青（BCR）的技术要求，高粘度复合改性沥青制备过程中加入多种高掺量的改性剂、增粘剂、相溶剂及稳定剂，具有优良的高低温性能、弹性恢复性能及粘结性能。
HVE特种复合改性沥青（乳液）生产工艺
3.技术产生背景
HVE超粘磨耗层是在传统MS-3型微表处技术基础发展而来的路面养护技术。微表处技术是上世纪80年代诞生于欧美的一种路面养护技术，本世纪初被引入中国，作为一种传统的养护技术，已越来越难以适应国内日益增长的交通量带来的耐久性及乘客对行车舒适性的要求，特别是在南方高温多雨地区尤为明显，以高等级公路常用的传统MS-3型微表处为例存在的主要的问题如下：
（1）耐久性差，通车一段时间后容易出现路表脱落、掉料、麻面等现象，时间短的不到一年，时间长的2~3年。
（2）路表粗骨料凸起，平整度差，噪音大，行车舒适性差。
主要原因如下：
（1）乳液的残留物沥青的软化点低、粘度小，粘结力、弹性及延展性不足，造成混合料粘结强度差，路面强度低，抵抗荷载及低温变形能力差。
（2）国内沥青路面普遍采用半刚性基层或是水泥路面“白改黑”罩面，容易产生反射裂缝，冬天气温低容易产生低温脆裂，微表处采用普通改性乳化沥青，低温延展性差，易开裂，雨水侵蚀后容易产生脱落、掉皮。
（3）微表处用改性乳化沥青的生产门槛低，生产企业参差不齐，同质化产品竞争严重，难以保证乳液的质量。
（4）稀浆混合料摊铺厚度薄，通常为0.9~1cm，造成大粒径粗骨料在稀浆混合料摊铺过程中凸起裸露在外表，不仅影响平整度，而且造成混合料密实性差，衰减快，影响耐久性。
HVE超粘磨耗层就是针对传统MS-3型微表处技术的以上不足改进发展而来, 同样采用稀浆封层车冷拌冷铺施工工艺，采用微表处稀浆混合料配合比试验设计方法,符合未来绿色养护、快速养护的发展理念。
HVE超粘磨耗层超粘主要体现在以下两个方面：
（1）HVE超粘磨耗层与旧路面之间形成超强的粘结。
（2）乳液破乳后沥青均匀裹覆石料并在行车碾压密实作用下骨料与沥青之间形成超强的粘结。
4.路面超粘及耐久的形成机理
（1）石料拌合采用具有高粘结力、高弹性、高延展性的特种复合改性沥青（乳液），乳液蒸发残留物的软化点高（大于80）、粘度大、粘结力强，弹性恢复及延展性能好。
（2）乳液均匀稳定，可长期储存，破乳速度适中，保证稀浆混合料的正常拌合与摊铺，沥青与石料裹覆均匀、破乳后强度恢复快。
（3）细集料采用经水洗或除尘工艺处理的偏碱性0~3mm石粉，含泥少、砂当量大于65，沥青混合料油膜厚，与旧路面粘结力强，混合料的抗剥落性好；粗集料同样采用坚硬耐磨的偏碱性3~5及5~8两种规格反击破加工碎石，与沥青的粘附性好，增强了路表的抗滑及耐磨性能。
（4）稀浆混合料的摊铺厚度提高至1.1~1.3cm，保证摊铺厚度不低于1cm，不仅有助于提升路表平整度，降低噪音，而且有助于在行车碾压作用下混合料更密实耐久。
5.HVE超粘磨耗层的主要特性
（1）优良的抗高温变形能力
采用的特种复合改性沥青（乳液）蒸发残留物软化点达80℃以上，60℃动力粘度20000pa·s以上，25℃弹性恢复达95%以上，有助于提升高温下混合料的抗剪切及变形能力，路面不易发生车辙、推移、剪切破坏。
（2）优良的抗低温及抗反射开裂能力
采用的特种复合改性沥青（乳液）蒸发残留物5℃延度达35cm以上，低温延展性好，有助于提升低温下混合料的抗变形能力，路面具有一定的抵抗低温开裂及反射裂缝能力。
（3）优良的抗疲劳破坏能力
采用的特种复合改性沥青（乳液）蒸发残留物25℃拉拔试验粘结强度达1.0 Mpa以上， 25℃弹性恢复达95%以上，混合料的粘结性能及弹性恢复性能好，有助于提升路面抵抗重复变形引起的疲劳破坏能力。
（4）超强的粘结及耐久性
HVE超粘磨耗层的核心技术在于通过改进材料、级配及摊铺厚度不仅使得磨耗层与旧路面之间形成超强的粘结，而且混合料在行车碾压作用下也形成超强的粘结，实测数据表明通车一年后路面现场钻芯扭剪试验的剪切强度值达0.7MPa以上，路面现场钻芯拉拔试验的抗拉强度值达0.3MPa以上，路面强度高；实测路面渗水系数均小于10，基本不渗水，两方面均保证了HVE超粘磨耗层具有超强的耐久性。
现场钻芯扭剪试验
现场钻芯拉拔试验
（5）行车噪音小
骨料级配采用降噪优化设计，最大粒径为8mm，摊铺厚度为1.1~1.3cm，通过减少粗骨料的表面凸起，使表面更均匀密实，增加轮胎有效接触点，达到降低噪音的效果。
（6）优良的抗滑及防水性
HVE超粘磨耗层路面抗滑摩擦系数在刚实施阶段可达到70BPN以上，而在实施近五年后的路段也均可以保持在50BPN以上；路面表面构造深度在刚实施阶段可达到0.8以上，而在实施近五年后的路段也均可以保持在0.6以上。实施HVE超粘磨耗层罩面后的路面基本不透水，表明HVE超粘磨耗层具有优异的封水能力。
（7）优良的平整度
HVE超粘磨耗层路面平整度实测及评价结果表明实施HVE超粘磨耗层罩面后的路面平整度均达到优秀状态。
6.HVE超粘磨耗层的适用范围
HVE超粘磨耗层可以用于：
（1）高速公路、一二级公路及城市快速路、主次干道的沥青路面进行预防性养护、车辙修复、中修罩面，以及水泥混凝土路面、水泥混凝土桥面或水泥混凝土隧道道面进行“白改黑”薄层罩面。
（2）新建或改扩建高速公路，一二级公路及城市快速路、主次干道的沥青路面以及水泥混凝土桥面的表面磨耗层。
7.几种路面养护技术的经济技术指标比较
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项目 |
传统MS-3型微表处 |
超薄磨耗层（Novachip） |
热拌沥青混凝土罩面 |
HVE超粘磨耗层 |
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每平米造价 |
20-30元 |
50-60元 |
60-70元 |
30-40元 |
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平均使用寿命 |
2-4年 |
5-8年 |
5-8年 |
5-8年 |
|
年均养护成本 |
8.3元/m2 |
8.5元/m2 |
10元/m2 |
5.4元/m2 |
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通车碾压成型后厚度 |
8-10mm |
20-25mm |
30-50mm |
8-10mm |
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是否要拌合楼 |
否 |
是 |
是 |
否 |
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使用摊铺设备 |
稀浆封层车 |
超薄磨耗层专用摊铺机 |
摊铺机 |
稀浆封层车 |
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拌合温度 |
冷拌 |
热拌 |
热拌 |
冷拌 |
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表观 |
骨料凸起、粗糙 |
平整、均匀 |
平整、均匀 |
平整、均匀 |
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防水功能（渗水系数） |
不大于 10ml/min |
完全透水 |
不大于 300ml/min |
不大于 10ml/min |
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抗滑安全性 |
优 |
良 |
良 |
优 |
|
噪音 |
大 |
小 |
小 |
小 |
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修补微小裂缝能力 |
优 |
良 |
良 |
优 |
结论：HVE超粘磨耗层是在传统ES-3型稀浆封层、MS-3型微表处技术的基础上发展而来的一种第三代路面预防性养护表面处治技术，采用具有高粘结力、高弹性、高延展性的特种复合改性沥青（乳液）拌合石料，路面具有优良的抗高温变形、抗低温及反射开裂、抗疲劳破坏能力，具有超强的粘结及耐久性，平均使用寿命达5~8年。HVE超粘磨耗层罩面后的路面行车噪音小，具有优良的抗滑防水性能及平整度，与传统MS-3型微表处、超薄磨耗层（Novachip）、热拌沥青混凝土罩面等传统养护技术相比，HVE超粘磨耗层在经济技术指标上均具有较大的优势，可大大降低路面年均养护成本，是一种具有很大的推广价值的路面养护新技术。