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摘要：文中论述了目前高速上常用的几种超薄层罩面技术的特点，并对其级配进行了对比分析，以期对高速公路养护设计中罩面材料的选择起到指导作用。
关键词：薄层罩面级配 AC SMA SAC OGFC
中图分类号：C35文献标识码： A
1.引言
薄层罩面是一种很早采用的传统预防性养护方法，是在原有路面上加铺一层厚度不超过2.5cm的热拌沥青混合料。通过薄层罩面不仅可以给原沥青路面提供一个崭新的表面，增加了行车的舒适性和表面粗糙度，提高了抗滑能力，增加了行车的安全性；还可以使路面原有的许多表面破坏，如坑洞、裂缝、车辙等得到一定程度上的修复，有效防止品质正在下降的路面继续恶化，对路面有一定的补强作用。由于薄层罩面能够快速有效地恢复路面使用性能，同时成本相对较低、使用寿命优于表处等优势，一直以来，都是欧美国家最常用的大、中修方案。目前，在我国养护设计中也得到了广泛应用。超薄层罩面常选用断级配SMA-10、SAC10或OGFC-10等，薄层罩面多选用4cm厚AC-13等，结合料多选用改性沥青或基质沥青加其他添加剂。
2.不同薄层罩面的特点
2.1 AC型超薄层沥青混凝土罩面
AC型沥青混合料是我国最常用的沥青混凝土类型，它为连续型级配，密实性好，防水效果比较好，噪音小，应用广泛。我国90%的沥青路面为AC结构的沥青混凝土。AC型沥青混合料一般4.75mm以上的粗集料占30%~50%，比SMA的70%~80%要少得多，细集料使用较多，沥青用量相对SMA沥青混合料要少1%~2%。
在我国已经形成一套成熟的施工技术，路面造价低、施工工艺简单、对机械设备要求不高。《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）提出了一个级配范围，它适用于全国范围，适用于不同的等级的道路，既有粗级配，也有细级配，目前规范规定的级配基本上包了全国使用过得所有级配的范围，因此从根本上明确了此级配没有太大的指导意义。采用AC型沥青混合料如果进行罩面，根据省内外的经验，一般路面厚度采用4cm。若采用AC型沥青混合料进行超薄层（2.5cm）罩面，其一容易产生车辙，其二抗滑能力不够，需要谨慎考虑。
2.2 SMA超薄层沥青混凝土罩面
SMA为一种骨架密实结构，且有着较多的沥青和填料，因此具有良好的高温稳定性、低温抗裂性、密水性和耐久性。
在良好的骨架密实结构，粘度高、高温稳定性好的改性沥青及粗糙的集料表面共同作用下，使其具有良好的高温性能。试验研究发现，相同条件下SMA混合料的抗拉强度及临界应变能均优于AC混合料，表明SMA低温抗裂性较好。SMA沥青玛蹄脂碎石混合料集料表面能充分裹附较厚的沥青膜，多余的沥青又被纤维吸附不致产生泛油，所以SMA混合料有良好的密水性和耐久性能。SMA路面压实后表面形成大的孔隙，构造深度大，一般能超过0.8~1.0mm，必然会提高抗滑性能。同时雨天行车不会产生大的水雾和溅水，路面噪音可降低3-5dB，全面提高了路面的表面性能。
虽然SMA路面有着良好的使用性能，但是只有在高质量的材料要求和严格施工控制下才能保证优良性能的实现。首先，SMA是一种对级配变化比较敏感的混合料，集料级配的少许变化可能造成混合料性能的改变；其次，对集料的规格要求严格，SMA对集料的扁平或细长颗粒、磨光值等均有严格的要求；另外，SMA大石料及矿粉用量大，容易拌合不匀，产生离析现象，需要严格控制生产和施工工艺。因此在使用SMA沥青混合料时，必须加强施工管理，严格控制集料级配的变化。
2.3 SAC超薄层沥青混凝土罩面
SAC系列是我国以沙庆林院士为首的团队自主研究开发的沥青混凝土种类，系列中的SAC10已经广泛的应用于薄层沥青罩面工程，并且达到了预期的使用效果。
SAC系列具有以下六个优点：
① 密实性好、透水性小，特别是空隙率可根据具体情况调整为2%~4%的矿料级配；
②以粗集料互相接触形成骨架，细集料、矿粉和结合料填充骨架间孔隙形成一个整体，所以具有较强的高温抗永久形变能力，特别是紧密骨架密实结构最适合于重载交通高速公路；
③表面构造深度大，具有完全满足规范要求的抗滑性能和表面构造深度TD；
④可以趁沥青混合料温度高时，用振动压路机从开始到复压终了都振动碾压。既不会产生沥青混合料推移，也不会出现横向裂纹现象；
⑤很少粗细集料离析，表面均匀密实，表观现象美观；
⑥少用沥青、节约投资。SAC10油石比只有5%左右，它比SMA的油石比（6.0%）小得多，也比规范中的AC-I型明显小，但性能好。可以说SAC是價廉物美。
近年来，国内采用SAC沥青混合料所铺筑的几条高速公路，有成功的经验，也有失败的教训，这主要是原材料控制不严造成的。SAC沥青混合料要求必须控制石料的规格，方能使其路面表面非常均匀，路用性能优良。换句话说，SAC类沥青混合料对级配的变化敏感，对矿料级配的要求比较严格，石料的少许变化会引起沥青混合料性能很大的变化，因此要严格控制原材料质量和规格。
2.4 OGFC超薄层沥青混凝土罩面
OGFC沥青磨耗层是一种具有相互连通空隙的开级配混合料，主要是为提高路面的抗滑性能、减少雨天溅水而设计的，降水时路表水可通过结构层连通的空隙排走。它具有优良的排水、防滑、降噪等功能，在国外发达国家从20世纪80年代起开始研究和应用。
OGFC主要的优点是在短时间内能将水迅速排除，不致产生水膜，另外可以降低路面噪音。但是OGFC存在以下缺点：
①原材料加工难。由于OGFC路面粗骨料粒径单一，数量比例大，山场加工产量低，需提前考虑加工问题。
②温度控制难。OGFC路面粗骨料多、易热，温度很难控制，必须考虑拌和楼喷油装置或增加细集料或找温度差等对策。混合料出场温度(180±5℃范围狭窄，难掌握。
③空隙率难保证。压路机械吨位，碾压遍数，碾压温度控制要严，否则易出现压实超密现象。
④空隙大，沥青老化快，使用年限短。国外多孔隙沥青混凝土OGFC路面设计年限一般为4~7年。
⑤抗剪切性能差。该结构路面不易铺筑在弯道大、纵坡大或重载交通地段，宜用于小车专用线或旅游线。
⑥养护难。粉尘污物易堵塞空隙，需用专用的高压冲洗和吸尘设备。
OGFC排水性沥青混凝土路面是对半世纪以来传统型路面结构的巨大挑战。其优越的抗滑、降噪、减少水雾及抗车辙的能力是其他混凝土路面无法比拟的。OGFC排水性路面的最大问题是：路面本身的磨损和环境中粉尘污物对空隙的堵塞，排水功能随时间降低直至丧失排水功能。夏季气温较高，降雨量集中，尤其冬季降雪后需喷洒溶雪剂除雪的区域条件对OGFC路面的水稳定性和耐久性都是严峻的考验。
3. 薄层罩面级配类型间的差异
为了比较不同薄层罩面级配类型间的差异，特将几种超薄沥青混凝土的常用级配范围列于表3-1中，这些级配混合料的粗集料含量各不相同，见表3-2。混合料粗集料含量的高低与混合料最终的构造深度有直接关系，粗集料含量越多，构造深度越大，抗滑性能越好。国内外研究表明，路面构造深度指标是评价路面抗滑性能最直接、最有效的性能指标。
表3-1薄层罩面沥青混合料常用级配范围
级配 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
AC-10 100 90-100 52-90 40-68 30-50 18-35 14-25 8-18 4-9
关键词：薄层罩面级配 AC SMA SAC OGFC
中图分类号：C35文献标识码： A
1.引言
薄层罩面是一种很早采用的传统预防性养护方法，是在原有路面上加铺一层厚度不超过2.5cm的热拌沥青混合料。通过薄层罩面不仅可以给原沥青路面提供一个崭新的表面，增加了行车的舒适性和表面粗糙度，提高了抗滑能力，增加了行车的安全性；还可以使路面原有的许多表面破坏，如坑洞、裂缝、车辙等得到一定程度上的修复，有效防止品质正在下降的路面继续恶化，对路面有一定的补强作用。由于薄层罩面能够快速有效地恢复路面使用性能，同时成本相对较低、使用寿命优于表处等优势，一直以来，都是欧美国家最常用的大、中修方案。目前，在我国养护设计中也得到了广泛应用。超薄层罩面常选用断级配SMA-10、SAC10或OGFC-10等，薄层罩面多选用4cm厚AC-13等，结合料多选用改性沥青或基质沥青加其他添加剂。
2.不同薄层罩面的特点
2.1 AC型超薄层沥青混凝土罩面
AC型沥青混合料是我国最常用的沥青混凝土类型，它为连续型级配，密实性好，防水效果比较好，噪音小，应用广泛。我国90%的沥青路面为AC结构的沥青混凝土。AC型沥青混合料一般4.75mm以上的粗集料占30%~50%，比SMA的70%~80%要少得多，细集料使用较多，沥青用量相对SMA沥青混合料要少1%~2%。
在我国已经形成一套成熟的施工技术，路面造价低、施工工艺简单、对机械设备要求不高。《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）提出了一个级配范围，它适用于全国范围，适用于不同的等级的道路，既有粗级配，也有细级配，目前规范规定的级配基本上包了全国使用过得所有级配的范围，因此从根本上明确了此级配没有太大的指导意义。采用AC型沥青混合料如果进行罩面，根据省内外的经验，一般路面厚度采用4cm。若采用AC型沥青混合料进行超薄层（2.5cm）罩面，其一容易产生车辙，其二抗滑能力不够，需要谨慎考虑。
2.2 SMA超薄层沥青混凝土罩面
SMA为一种骨架密实结构，且有着较多的沥青和填料，因此具有良好的高温稳定性、低温抗裂性、密水性和耐久性。
在良好的骨架密实结构，粘度高、高温稳定性好的改性沥青及粗糙的集料表面共同作用下，使其具有良好的高温性能。试验研究发现，相同条件下SMA混合料的抗拉强度及临界应变能均优于AC混合料，表明SMA低温抗裂性较好。SMA沥青玛蹄脂碎石混合料集料表面能充分裹附较厚的沥青膜，多余的沥青又被纤维吸附不致产生泛油，所以SMA混合料有良好的密水性和耐久性能。SMA路面压实后表面形成大的孔隙，构造深度大，一般能超过0.8~1.0mm，必然会提高抗滑性能。同时雨天行车不会产生大的水雾和溅水，路面噪音可降低3-5dB，全面提高了路面的表面性能。
虽然SMA路面有着良好的使用性能，但是只有在高质量的材料要求和严格施工控制下才能保证优良性能的实现。首先，SMA是一种对级配变化比较敏感的混合料，集料级配的少许变化可能造成混合料性能的改变；其次，对集料的规格要求严格，SMA对集料的扁平或细长颗粒、磨光值等均有严格的要求；另外，SMA大石料及矿粉用量大，容易拌合不匀，产生离析现象，需要严格控制生产和施工工艺。因此在使用SMA沥青混合料时，必须加强施工管理，严格控制集料级配的变化。
2.3 SAC超薄层沥青混凝土罩面
SAC系列是我国以沙庆林院士为首的团队自主研究开发的沥青混凝土种类，系列中的SAC10已经广泛的应用于薄层沥青罩面工程，并且达到了预期的使用效果。
SAC系列具有以下六个优点：
① 密实性好、透水性小，特别是空隙率可根据具体情况调整为2%~4%的矿料级配；
②以粗集料互相接触形成骨架，细集料、矿粉和结合料填充骨架间孔隙形成一个整体，所以具有较强的高温抗永久形变能力，特别是紧密骨架密实结构最适合于重载交通高速公路；
③表面构造深度大，具有完全满足规范要求的抗滑性能和表面构造深度TD；
④可以趁沥青混合料温度高时，用振动压路机从开始到复压终了都振动碾压。既不会产生沥青混合料推移，也不会出现横向裂纹现象；
⑤很少粗细集料离析，表面均匀密实，表观现象美观；
⑥少用沥青、节约投资。SAC10油石比只有5%左右，它比SMA的油石比（6.0%）小得多，也比规范中的AC-I型明显小，但性能好。可以说SAC是價廉物美。
近年来，国内采用SAC沥青混合料所铺筑的几条高速公路，有成功的经验，也有失败的教训，这主要是原材料控制不严造成的。SAC沥青混合料要求必须控制石料的规格，方能使其路面表面非常均匀，路用性能优良。换句话说，SAC类沥青混合料对级配的变化敏感，对矿料级配的要求比较严格，石料的少许变化会引起沥青混合料性能很大的变化，因此要严格控制原材料质量和规格。
2.4 OGFC超薄层沥青混凝土罩面
OGFC沥青磨耗层是一种具有相互连通空隙的开级配混合料，主要是为提高路面的抗滑性能、减少雨天溅水而设计的，降水时路表水可通过结构层连通的空隙排走。它具有优良的排水、防滑、降噪等功能，在国外发达国家从20世纪80年代起开始研究和应用。
OGFC主要的优点是在短时间内能将水迅速排除，不致产生水膜，另外可以降低路面噪音。但是OGFC存在以下缺点：
①原材料加工难。由于OGFC路面粗骨料粒径单一，数量比例大，山场加工产量低，需提前考虑加工问题。
②温度控制难。OGFC路面粗骨料多、易热，温度很难控制，必须考虑拌和楼喷油装置或增加细集料或找温度差等对策。混合料出场温度(180±5℃范围狭窄，难掌握。
③空隙率难保证。压路机械吨位，碾压遍数，碾压温度控制要严，否则易出现压实超密现象。
④空隙大，沥青老化快，使用年限短。国外多孔隙沥青混凝土OGFC路面设计年限一般为4~7年。
⑤抗剪切性能差。该结构路面不易铺筑在弯道大、纵坡大或重载交通地段，宜用于小车专用线或旅游线。
⑥养护难。粉尘污物易堵塞空隙，需用专用的高压冲洗和吸尘设备。
OGFC排水性沥青混凝土路面是对半世纪以来传统型路面结构的巨大挑战。其优越的抗滑、降噪、减少水雾及抗车辙的能力是其他混凝土路面无法比拟的。OGFC排水性路面的最大问题是：路面本身的磨损和环境中粉尘污物对空隙的堵塞，排水功能随时间降低直至丧失排水功能。夏季气温较高，降雨量集中，尤其冬季降雪后需喷洒溶雪剂除雪的区域条件对OGFC路面的水稳定性和耐久性都是严峻的考验。
3. 薄层罩面级配类型间的差异
为了比较不同薄层罩面级配类型间的差异，特将几种超薄沥青混凝土的常用级配范围列于表3-1中，这些级配混合料的粗集料含量各不相同，见表3-2。混合料粗集料含量的高低与混合料最终的构造深度有直接关系，粗集料含量越多，构造深度越大，抗滑性能越好。国内外研究表明，路面构造深度指标是评价路面抗滑性能最直接、最有效的性能指标。
表3-1薄层罩面沥青混合料常用级配范围
级配 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
AC-10 100 90-100 52-90 40-68 30-50 18-35 14-25 8-18 4-9