1. 引言
超薄磨耗层技术是实施厚度在15~25 mm的沥青磨耗层铺装技术，能够有效迅速修复坑槽、裂缝、松散、磨光等病害，同时具有抗滑性能强、耐久性好、黏结强度高、行车噪声低和封水效果好等优点 [1]，可广泛用于处理路面轻、中病害，延缓病害出现时间，从而延长道路使用年限。20世纪70年代法国率先提出采用非常薄沥青混凝土(Bétons Bitumineux Trés Minces, BBTM)和超薄沥青混凝土(Bétons Bitumineux Ultra Minces, BBUM)来用于旧路养护，在80年代开发出断级配骨架密实结构的超薄沥青混凝土(Ultra Thin Asphalt Concrete, UTAC)与断级配骨架空隙结构的NovaChip超薄磨耗层 [2]。国内自20世纪90年代中后期也陆续开展了超薄磨耗层技术研究，目前已发展出多种超薄磨耗层技术。目前应用较多的超薄磨耗层技术有NovaChip技术、GT高韧超薄磨耗层技术、易密实(ECA)技术、SMC温拌超薄技术等 [3] [4] [5] [6]，各种技术在沥青胶结料和混合料性能上的差别较大。如Novachip采用壳牌公司特制的NovaBinder高性能沥青胶结料和Novabond高性能乳化沥青黏层油，并采用一体化的施工设备Novapaver进行施工。ECA主要采用高强改性沥青，通过添加聚酯纤维和液体温拌剂来提高沥青混合料的压实度和抗裂性能。GT高韧超薄采用高等级特种改性沥青PG94-22改性沥青和PG82-22高性能乳化沥青以及一体化施工设备。有机硅微罩面采用OGFC-5级配，利用特制的中温拌合有机硅改性沥青作为胶结料。SMC温拌沥青混合料同样采用具有温拌效果的SMC改性剂来降低沥青混合料的黏度，提高混合料的易压实性能。但是上述超薄铺装技术在推广应用中均存在一定的问题。Novachip和GT高韧超薄需特制高性能改性沥青作为胶结料，受到沥青运距、工期长短、工程规模的影响，限制较多。SMC改性沥青、ECA、有机硅微罩面均采用液体降黏技术，对高温抗车辙性能改善效果差。因此，本文采用外掺剂技术，通过添加具有“温拌–高粘–抗车辙–抗裂”等多种功能的复合多效增强剂与SBS改性沥青来制备高性能超薄磨耗层沥青混合料，研究复合多效增强剂改性沥青混合料的路用性能，为道路新建养护工程提供了一种新的高性能超薄罩面技术。
2. 原材料
1) SBS改性沥青：采用江苏宝利沥青股份有限公司生产的I-D SBS改性沥青，其性能见表1所示。
2) 复合多效增强剂：复合多效增强剂是采用塑料、橡胶、增塑剂、润滑剂、相容剂、活化剂等多种材料，经双螺杆反应挤出造粒而制备得一种直投式沥青添加剂，复合多效增强剂由江苏创为交通科技发展有限公司提供，其主要技术指标如表2所示。
Table 1. I-D Technical specifications of modified asphalt
表1. I-D改性沥青技术指标
Table 2. Technical specifications of compound synergist
表2. 复合多效增强剂技术指标
3) 粗集料、细集料、矿粉
X-PAVE10超薄磨耗层使用的粗集料、细集料均为玄武岩碎石，矿粉为石灰岩矿粉，上述各项原材的技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004) [5] 中的相应要求。
3. X-PAVE10沥青混合料配合比
采用1# (5~10 mm)、2# (3~5 mm)、3# (0~3 mm)玄武岩集料、石灰岩矿粉，根据X-PAVE10配合比设计方法，确定最终的级配1#：2#：3#：矿粉 = 55.5%：8.0%：30.0%：6.5%。设计的合成级配曲线见图1。复合增效剂掺量分别为矿料质量的0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%。采用不同油石比进行混合料的拌和，成型标准马歇尔试件，通过马歇尔试验确定最佳油石比分别为5.4%、5.5%、5.6%、5.6%、5.8%。
4. 路用性能评价
依据上述确定的配合比，通过浸水马歇尔试验、冻融疲劳试验、肯塔堡飞散试验、车辙试验、低温弯曲试验来评价复合多效增强剂对沥青混合料高低温性能、抗水损性能的影响。
4.1. 车辙试验
按照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 [7] 的要求成型车辙板，采用全自动车辙试验仪测试动稳定度。轮压为0.7 MPa，橡胶轮碾压速度为(42 ± 1)次/min，测试温度为60℃，结果见图2。从图中可看出：随着复合多效增强剂含量的增加，改性沥青混合料的动稳定度逐渐增加，且在复合多效增强剂含量低于0.6%时，随着含量的增加，沥青混合料的动稳定度快速增加。但当复合多效增强剂含量超过6%时，沥青混合料动稳定度增加趋势变缓。其中，未掺复合多效增强剂的普通SBS沥青混合料动稳定度为3205次/mm，当复合多效增强剂含量达到0.4%时，动稳定度大于6000次/mm，是普通SBS沥青沥青混合料的2.1倍。说明复合多效增强剂可大幅度提高改性沥青混合料的高温抗车辙性能。
Figure 1. X-PAVE10 composite gradation curve
图1. 设计的X-PAVE10合成级配曲线
Figure 2. Dynamic stability of asphalt mixture with different content of compound synergist
图2. 不同复合多效增强剂含量沥青混合料动稳定度
4.2. 马歇尔稳定度
采用马歇尔试验方法，测试不同复合多效增强剂改性沥青混合料的马歇尔强度结果见图3。从图3中可看出：随着复合多效增强剂含量的增加，马歇尔强度逐渐增加，其变化规律与车辙试验相似，进一步说明了复合多效增强剂增加了沥青混合料的高温性能。
Figure 3. Marshall Stability of asphalt mixtures with different contents of compound synergist
图3. 不同复合多效增强剂含量沥青混合料马歇尔稳定度
4.3. 水稳定性
采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验评价复合多效增强剂对沥青混合料抗水损害性能的影响规律，测试结果如图4所示。从图中可看出：5组改性沥青混合料的残留稳定度比都大于85%，冻融劈裂强度比都大于80%，均满足改性沥青混合料抗水损害性能要求，且残留稳定度比和冻融劈裂强度比都随着复合多效增强剂含量的增加而增加，说明复合多效增强剂可替身沥青混合料的抗水损性能，提高沥青混合料的水稳定性。
Figure 4. Water damage resistance of asphalt mixture (L: residual stability ratio; R: freeze-thaw splitting strength ratio)
图4. 沥青混合料抗水损性能(左：残留稳定度比；右：冻融劈裂强度比)
4.4. 肯塔堡飞散
超薄罩面沥青混合料工程应用时在车辆载荷的作用下易产生推移、松散、剥落等病害。一般选用高黏沥青作为胶结料，提高混合料的抗飞散性能。因此，本文采用标准肯塔堡飞散试验研究不同复合多效增强剂沥青混合料的抗飞散性能。图5为改性沥青混合料的肯塔堡飞散试验结果。从图5中可看出：随着复合多效增强剂含量的增加，改性沥青混合料的飞散损失逐渐降低。未掺加复合多效增强剂普通SBS改性沥青混合料的飞散损失为23.6%，掺加0.2%复合多效增强剂后，飞散损失降低到15.4%，但不能满足超薄罩面技术指标中飞散损失小于8%要求的要求。当复合多效增强剂含量增加至0.4%时，改性沥青混合料的飞散损失为5.3%，具有较优的抗飞散性能。说明复合多效增强剂可以提高改性沥青混合料的抗飞散性能。
Figure 5. Cantabro Test of asphalt misture
图5. 沥青混合料的肯塔堡飞散损失
4.5. 低温性能
按照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 [7]，通过低温弯曲试验来评价改性沥青混合料的低温性能。试验温度为−10℃，加载速率为50 mm/min。采用UTM试验机进行低温弯曲试验。测试最大弯曲破坏应变和抗弯拉强度结果见图6。从图6中可看出：随着复合多效增强剂含量的增加，改性沥青混合料的低温弯曲破坏应变和抗弯拉强度逐渐增加。从低温弯曲破坏应变看，未掺加复合多效增强剂的普通SBS改性沥青的弯曲破坏应变 > 2500 με，具有一定低温抗裂性能。当复合多效增加剂含量达0.4%时，弯曲破坏应变增加到 > 3000 με，具有优异的低温抗裂性能。说明复合多效增强剂增加了改性沥青混合料的低温抗裂性能。
Figure 6. Low temperature performances of Asphalt mixture (L: failure strain; R: tensile strength)
图6. 沥青混合料的低温性能(左：破坏应变；右：抗弯拉强度)
5. 结论
1) 复合多效增强剂可以提高改性沥青混合料的高温抗车辙性能、低温抗裂性能、抗飞散性能。
2) 普通SBS改性沥青混合料飞散损失23.6%，不符合超薄罩面技术要求，当复合多效增强剂含量达0.4%时，飞散损失降低为5.3%，复合多效增强剂提高改性沥青混合料的抗飞散性能。
3) 随着复合多效增强剂含量的增加，改性沥青的路用性能均逐渐增加，当复合多效增强剂含量达到0.4%时，改性沥青混合料的60℃动稳定度 > 6000次/mm，−10℃低温弯曲破坏应变 > 3000 με，残留稳定度比 > 90%，冻融劈裂强度比 > 85%，具有优异的路用性能。