瀝青路面霧封層對路面狀況的影響研究

韋 強

(廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530000)

0 引言

隨著我國高速公路快速發展，現階段已進入大規模路面養護階段。近年來我國

南部高速公路瀝青路面早期損壞嚴重，通車后早期就出現車轍、裂縫、松散、坑槽等病害，傳統的做法是等到瀝青路面產生較嚴重病害現象后再進行中修、大修，這樣不僅浪費巨大的人力、財力和物力，還會拖長施工工期，對高速公路的運營干擾大，并且修復效果一般。為了提升養護效率及質量，引進了預防性養護的概念，在病害尚未形成規模之前，對路面進行修復。預防性養護具有先期性及主動性等特點，這對路面使用性能的保護極為重要。霧封層是預防性養護手段中最為常見的一種[1]。霧封層技術以施工便捷、快速聞名，其養護機理是還原老化的瀝青混合料、密封路面出現的細小裂縫，使瀝青混凝土路面重新結為整體，提升了路面平整度、抗滑性能及抗滲性能，使行車更為舒適及安全，并減小水損害對路基路面的影響[2]。本文將使用加速加載儀對雷諾霧封層的路面性能提升效果進行分析，得到實施不同用量的雷諾霧封層試件在各階段路面狀況指數(PCI.Pavement Condition Index)的變化，由此對霧封層耐久性作出評價，并確定霧封層最佳用量。

1 試驗原材料

1.1 改性乳化瀝青

試驗采用SBR改性乳化瀝青制作瀝青混凝土模板，技術指標如表1所示。

表1 SBR改性乳化瀝青技術指標表

1.2 雷諾霧封層

試驗在5/6的試驗板上涂上雷諾霧封層，霧封層材料主要技術指標如表2所示。

表2 雷諾霧封層材料主要技術指標表

1.3 集料

試驗集料采用輝綠巖，技術指標及AC-13瀝青混合料集料級配如表3～4所示。

表3 集料技術指標表

表4 AC-13瀝青混合料集料級配表

2 室內加速加載試驗

2.1 路面材料加速加載試驗系統

本次研究采用路面材料加速加載實驗系統(以下簡稱系統)完成試驗，如下頁圖1所示。

圖1 路面材料加速加載試驗系統示例圖

此試驗系統驅動標準氣壓(0.7 MPa)的橡膠小輪，通過摩阻力驅動試件大輪，弧形車轍板一共六塊，對稱均勻地鑲嵌在大輪的外側，通過給小輪施加一個豎向的壓力以及轉動的扭矩，可以較為真實地模擬汽車輪胎在瀝青路面上的作用，進而科學地評價霧封層的路用性能[3-5]。

2.2 霧封層路用性能研究

系統所需的車轍板為弧形特制車轍板，制作6塊SBR改性瀝青混凝土弧形車轍板，測得各塊板各初始

參數(質量、BPN、TD、抗滲)后，將這6塊車轍板嵌入大輪內，啟動系統，作用4×104后將其取下，再次測得各性能參數；之后隨機選取5塊車轍板噴上霧封層，并標以編號1、2、3、4、5，其中1#板噴灑量為0.35 L/m2，2#板的噴灑量為0.4 L/m2，3#板的噴灑量為0.45 L/m2，4#板的噴灑量為0.5 L/m2，5#板的噴灑量為0.55 L/m2，最后一塊板編號為6#，作為空白板。

設置試驗溫度為25 ℃，輪胎荷載為225 kN，車輪運行速度為1 550 ms/r。

車輪每作用2×104次，將試件拆下，首先稱取試件凈重，再利用擺值儀記錄擺值(BPN)，采用鋪砂法測得構造深度(TD)，最后測取試件表面的抗滲參數(ml/min)。

2.2.1 霧封層抗滑性能評價

瀝青路面抗滑性能關乎行車安全，不容小覷，霧封層材料會導致路面抗滑性能下降，因此有必要定量分析該影響[6]。本試驗采用BPN、TD兩個指標來反映試件表面抗滑性能的變化。

各試件在不同作用次數后，BPN及TD變化趨勢如表5～6所示。

表5 BPN檢測結果表

表6 TD檢測結果表(mm)

由試驗結果可以看出：

(1)未進行霧封層處理的試件的摩擦系數(BPN)與構造深度(TD)隨著作用次數增多，呈快速下滑趨勢，瀝青路面經過不斷地擠壓、摩擦，宏觀上，面層被壓得更加密實，構造深度迅速減少直至穩定；微觀上，面層表層棱角被不斷損耗，微觀摩阻也快速減小直至穩定；

(2)對1#～5#板進行霧封層處理以后，TD略有回升，BPN卻下降了，TD反映的是路面結構的宏觀構造，霧封層將恢復路面的構造深度；BPN反映的是路面的微觀構造，集料的粗糙表面被霧封層覆蓋，其微觀構造深度降低，因而擺值有些許下降；隨著作用次數的進一步增加，荷載作用使集料表面的霧封層脫落，集料的微觀構造深度增大，擺值有一定的回升；

(3)雖然霧封層會導致BPN下降，但并沒有使BPN低于高速公路要求(≥45)，霧封層噴灑量在0.45 L/m2時，霧封層對路面抗滑性能的影響最低。

2.2.2 霧封層抗滲性能評價

路表抗滲性能關乎著路面結構的使用壽命，抗滲性能不佳會導致外來水滯留在路面結構層，經由車輛荷載反復作用，易導致瀝青混合料松散變形，后期發展為坑槽[7]。改善路面的抗滲性能是實施霧封層的主要目的，本次試驗通過對比實施霧封層前后試件滲水系數來衡量霧封層的抗滲性能。

各試件在不同作用次數之后的滲水系數檢測結果如表7所示。

表7 滲水系數檢測結果表(ml/min)

由表7可知：

(1)試件未實施霧封層時，滲水系數隨作用次數增長而增加，實施霧封層之后，滲水系數銳減，說明了霧封層能提升瀝青路面的抗滲性能；

(2)霧封層的抗滲性能有較好的耐久性，加載10×104次后，滲水系數平均值增長至8 ml/min，相比剛噴灑時的滲水系數均值0.8 ml/min，只增加了7.2 ml/min；

(3)霧封層噴灑量越高，其抗滲性能越佳。

2.2.3 霧封層抗剝落性能評價

路面瀝青混合料在經受車輛荷載作用后，瀝青會在水的作用下漸漸與集料分離。霧封層可以填充部分脫落瀝青的空白，把集料再次結合在一起。本次試驗通過對比實施霧封層前后試件質量損失百分比來評價霧封層的抗剝落性能[8-9]。

各試件在不同作用次數之后的損失質量檢測結果如表8所示。

表8 試件損失質量檢測結果表(%)

由表8可以看出，試件在荷載作用初期質量損失迅速增加，隨著加載時間增加，質量損失率增幅減小，逐漸變為一個穩定值。霧封層能提供一定的抗剝落性能，且噴灑量越大，試件抗剝落性能越好，但不同的噴灑量對抗剝落性能影響較小。

3 結語

本文通過分析不同噴灑量的霧封層對路面狀況各項指數的影響，并基于“路面材料加速加載試驗系統”對噴灑不同劑量霧封層的SBR改性瀝青板進行室內加速加載模擬試驗，得到抗滑性能、抗滲性能、抗剝落性能等相關數據，分析數據可得以下結論：

(1)霧封層會降低瀝青公路面層的抗滑性能，但是不會低于高速公路最低標準，并且隨著交通量增加，實施霧封層后兩年內抗滑性能將出現反彈，會增強一些，霧封層噴灑量為0.45 L/m2時，其對公路抗滑性能的影響最低。

(2)霧封層能提升路面的防滲性能，隨著霧封層用量的增加，防滲性能會增強，但增幅不大。

(3)霧封層會提升路面瀝青混合料的抗剝落性能，但其噴灑用量對抗剝落性能的影響不大。

(4)綜合以上研究結論，建議雷諾霧封層的噴灑量為0.45 L/m2。