含砂霧封層在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

李 燕,王 琳,王 佳,林江濤,樊 亮

(1.山東高速股份有限公司京滬養(yǎng)護(hù)分中心，山東 濟(jì)南 250102;2.山東高速股份有限公司，山東 濟(jì)南 250101;3.山東省交通科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250031)

1980 年加拿大學(xué)者Blum 和Phang在路面管理系統(tǒng)的研究中，提出了路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的概念，一般認(rèn)為是指在路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度充足，路面狀況尚滿足功能要求僅表面功能衰減的情況下，為恢復(fù)路面表面的服務(wù)功能而對路面進(jìn)行有計劃的主動性養(yǎng)護(hù)[1-4]。2011年，徐劍、黃頌昌等根據(jù)我國國情提出了路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的定義，在一定程度上促進(jìn)了我國預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)體系的建設(shè)與發(fā)展。路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，科學(xué)的路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)決策，需要對原路面技術(shù)狀況進(jìn)行準(zhǔn)確評價，在最適宜的時機(jī)，在最適宜的路面上實(shí)施最適宜的養(yǎng)護(hù)措施[5-7]。不同于傳統(tǒng)矯正性養(yǎng)護(hù)，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)具有明顯成本優(yōu)勢，在營壽命周期內(nèi)，實(shí)施3～4次預(yù)防性養(yǎng)護(hù)一般可增加10～15年路面使用壽命，節(jié)約45%～50%的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，大大節(jié)約了養(yǎng)護(hù)維修資金，具有巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。而預(yù)防性養(yǎng)護(hù)則是一種前置防范，工序簡單，難度較低，能最大程度減少對交通干擾，具有明顯的社會效益[8-10]。其中，含砂霧封層技術(shù)就是一種適用于高等級公路早期預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)。

本文依托山東高速集團(tuán)有限公司濟(jì)萊高速(濟(jì)南段)養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目，結(jié)合西爾瑪含砂霧封層的施工技術(shù)，對含砂霧封層原材料、混合料設(shè)計及現(xiàn)場施工工藝、效果進(jìn)行了論述。分析含砂霧封層在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的用途，為今后預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的推廣提供一定的依據(jù)。

1 原材料要求

含砂霧封層材料包括改性乳化瀝青(或改性煤基瀝青)材料、聚合物添加劑，可分為乳化瀝青基霧封層材料和乳化煤瀝青基霧封層材料。含砂霧封層材料所用的細(xì)粒砂由一定級配組成，顆粒為30～70目，可分為機(jī)制玄武巖砂和石英砂。含砂含砂霧封層材料、砂的控制指標(biāo)及檢測結(jié)果見表2、表3。其中，含砂霧封層材料耐熱性是指霧封層形成干燥涂層后，一定溫度和時間下，霧封層材料涂層不產(chǎn)生流淌、滑動、滴落等現(xiàn)象的性質(zhì)，表2、表3試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，所檢指標(biāo)均滿足相應(yīng)技術(shù)要求。

表1 含砂霧封層材料檢測結(jié)果

表2 石英砂檢測結(jié)果

2 混合料設(shè)計

含砂霧封層的混合料設(shè)計，應(yīng)充分考慮原路面狀況、交通量、氣候條件等因素，選擇適當(dāng)?shù)撵F封層材料；根據(jù)路面狀況，確定材料和施工工藝。

當(dāng)路面狀況平整、無裂紋、無坑槽時，用含砂霧封層材料噴灑1～2遍；當(dāng)路面狀況平整、有車轍麻面、微小裂紋時，可選用含砂霧封層材料，根據(jù)具體情況選用2～3遍；當(dāng)路面狀況不平整、有坑槽或有較寬裂紋，需進(jìn)行修補(bǔ)后選擇含砂霧封層材料噴灑2～3遍。

含砂霧封層根據(jù)路面技術(shù)狀況可以分為單層噴灑、雙層噴灑，單層含砂霧封層材料噴灑量為0.9～1.2kg/m2(混合料)。雙層含砂霧封層材料第一層噴灑量0.8～1.0kg/m2(混合料)，第二層噴灑量也為0.8～1.0kg/m2(混合料)。雙層噴灑時，第二層噴灑需在第一層表干后進(jìn)行，其表干時間一般為2～4h。含砂霧封層的混合料設(shè)計步驟見表3，攪拌均勻后可進(jìn)行含砂霧封層室內(nèi)抗滑性能、噴灑厚度測試試驗(yàn)。

表3 混合料設(shè)計要求

3 現(xiàn)場施工及效果

含砂霧封層施工宜采用大型高壓噴灑車，噴灑時，噴灑設(shè)備應(yīng)保持速度和噴灑量的穩(wěn)定，在整個灑布寬度范圍內(nèi)，應(yīng)噴灑均勻；小規(guī)模施工或局部施工可采用小型手動高壓噴灑設(shè)備。表4、表5及表6為含砂霧封層處置前后路面實(shí)體檢測情況，本次含砂霧封層施工后路面摩擦系數(shù)的檢測，在開放交通之前檢測。

表4、表5顯示，施工后含砂霧封層對路面摩擦系數(shù)及構(gòu)造深度有明顯影響。構(gòu)造深度有一定程度的下降，這是由于霧封層材料填充物路面表面的原因；但是，其處治前后擺式摩擦升高了近30%左右，表明增加了路面的抗滑效果。需要指出的是，由于檢測時還未開放交通，因此擺式摩擦值相對較大；隨著交通的開放，該項(xiàng)技術(shù)對原有路面結(jié)構(gòu)影響程度會逐漸下降。表6顯示，該技術(shù)具有封水效果。另外，含砂霧封層還具有防止瀝青的進(jìn)一步老化的作用，其乳化瀝青材料本身比工藝更加重要。

表4 摩擦系數(shù)測定情況

表5 構(gòu)造深度測定情況

表6 滲水系數(shù)測定情況

從整個施工過程來看，本項(xiàng)目中含砂霧封層施工工藝穩(wěn)定，施工速度快；單層含砂霧封層材料噴灑量為0.9～1.2kg/m2(混合料)；雙層含砂霧封層材料第一層噴灑量0.8～1.0kg/m2(混合料)，第二層噴灑量也為0.8～1.0kg/m2(混合料)。雙層噴灑時，第二層噴灑需在第一層表干后進(jìn)行，施工條件的表干時間是2～4h。從施工質(zhì)量來看，高壓噴灑可以使混合漿體填充于瀝青混合料縫隙間，由于該技術(shù)中含有改性乳化瀝青、聚合物添加劑等物質(zhì)，可以使其保持與原路面較好的附著能力，含砂霧封層施工效果見圖1。

圖1 含砂霧封層施工效果

4 結(jié)語

含砂霧封層材料是由改性乳化瀝青(或改性煤基瀝青)材料、聚合物添加劑、細(xì)粒砂組成的混合料。含砂霧封層材料可采用專用的霧封層高壓噴灑車，在瀝青路面上噴灑形成一薄層，用以防止瀝青表面氧化，填補(bǔ)細(xì)小的裂縫，替代缺失的瀝青。通過霧封層材料的細(xì)小骨料環(huán)繞在原有骨料的底部對其起到穩(wěn)定作用，并能降低封層下面瀝青混凝土溫度以達(dá)到降低瀝青老化速度、保持路面抗滑性能，達(dá)到顯著改善路面外觀、延長路面大中修周期的效果。