霧封層材料養護性能研究

韓 飛 陸恩光 楊 群

(1.上海浦江橋隧運營管理有限公司 上海 200023； 2.同濟大學道路與交通工程教育部重點實驗室 上海 201804)

瀝青路面由于其行車舒適安全、維修養護方便、開放交通較快等特點，在各種高等級公路上得到了廣泛的應用。但其在使用過程中，受荷載、光照、雨水沖刷等外界條件耦合作用，路面會出現裂縫、車轍、坑槽等病害，影響行車的舒適和安全性[1-2]。

通常對瀝青路面的養護形式分為2類：①預防性養護；②矯正性養護。預防性養護是指在路面狀況相對良好的情況下，所采用的早期養護手段，用以防止輕微路面病害進一步發展。經驗表明，預防性養護能有效延緩路面破壞，是一種效益費用比良好的養護措施[3]。

霧封層作為一種預防性養護的措施，其具有彌補路面輕微病害、造價低、施工便捷等特點，在實體工程中得到了廣泛的運用[4-5]。本文結合上海某大橋養護工程，通過室內性能試驗，研究不同灑布量下，霧封層對路面抗滲、抗滑等性能的影響。

1 原材料

1.1 霧封層材料

試驗用的霧封層材料由施工方提供。對其開展性能檢測，檢測結果見表1。

表1 霧封層乳化瀝青技術指標

續表1

1.2 試驗級配及瀝青用量

本次試驗試件采用AC-13級配，其礦料基本參數見表3，合成級配曲線見圖1。試驗所用瀝青為SBS改性瀝青，瀝青性能見表2，瀝青用量為5.0%。

表2 SBS(I-D)改性瀝青主要技術指標

表3 礦料主要技術指標

圖1 AC-13級配曲線

2 試驗方案

2.1 抗滲性能試驗

成型AC-13瀝青混合料車轍板，按照JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(以下簡稱《規程》)中T0730滲水試驗對車轍板開展抗滲性能測試，測定滲水系數。之后將車轍板置于60 ℃鼓風烘箱內烘干，放置在室外，將車轍板降至室溫。在涂抹0.6,0.8,1.0,1.2 kg/m2的霧封層材料后，再次測定車轍板試件滲水系數。通過對比涂刷前后的試件滲水系數，從而評價霧封層的抗滲性能。

2.2 抗滑性能試驗

在車轍板表面涂刷0.6,0.8,1.0,1.2 kg/m2的霧封層材料后，對車轍板養生，參照《規程》中T0731擺值儀測試法和JTG 3450-2019 《公路路基路面現場測試規程》中的T0964手工鋪沙法，對涂刷前后車轍板的摩擦系數和構造深度開展測試，從而評價材料的抗滑性能。

2.3 高溫性能試驗

在車轍板試件表面涂刷0.6，0.8，1.0，1.2 kg/m2的霧封層材料后，養生24 h，參照《規程》中車轍試驗規程，對車轍板試件的空白部分和涂抹部分進行車轍試驗，通過動穩定度來評價材料的高溫性能。

3 實驗結果與分析

3.1 抗滲性能

不同涂刷量對試件抗滲性能的影響見圖2和圖3。由圖2可見，在涂刷霧封層材料之前，各個試件的滲水系數分別為26，41，31，35 mL/min，呈現出1號<3號<4號<2號的規律。在涂刷完0.6，0.8，1.0，1.2 kg/m2的霧封層材料之后，試件的滲水系數均發生了變化(見圖3)，滲水系數變為6，0，0，0 mL/min，各類試件的滲水系數分別下降了77%，100%，100%，100%，2，3，4號試件完全阻隔了水體的侵入，并使試件的滲水系數呈現2號=3號=4號<1號的規律。這表明霧封層材料涂刷量大于0.8 kg/m2之后，霧封層材料封閉了試件表面的連通空隙，從而有效地阻擋水體侵入到試件內部，提高試件的抗滲性能。因此，在實際的工程應用中，建議霧封層的灑布量大于0.8 kg/m2，以保證養護后路面的抗滲性能，防止雨水侵入路面結構。

圖2 不同涂刷量下試件抗滲性能試驗結果

圖3 不同涂刷量下滲水系數變化量

3.2 抗滑性能結果與分析

不同涂刷量對試件抗滑性能的影響見圖4、圖5。

圖4 不同涂刷量下試件的摩擦系數

圖5 不同涂刷量下試件的構造深度

由上述擺值和鋪沙試驗結果可以看出，涂刷完霧封層材料后的車轍試件在抗滑性能上有不同幅度的下降。在摩擦系數方面，涂刷霧封層材料之前，試件的摩擦系數的大小規律為3號>4號>2號>1號，在涂刷之后各類試件的摩擦系數為3號>1號>2號>4號。當霧封層材料涂刷量為0.6，0.8，1.0，1.2 kg/m2時，車轍板試件的摩擦系數均有所下降，各類試件的摩擦系數分別下降了2%，8%，13%，27%。試驗結果表明，隨著霧封層材料涂刷量的增加，試件的摩擦系數下降幅度也在不斷提高。涂刷前后的試件摩擦系數均滿足一級公路中密集配瀝青混合料的摩擦系數要求[6]。

構造深度方面，在涂刷霧封層材料前，試件的構造深度呈現出1號>2號>4號>3號的規律。在涂刷霧封層材料后，試件的構造深度呈現1號>2號>3號>4號。當霧封層材料的涂刷量為0.6，0.8，1.0，1.2 kg/m2時，車轍板試件的摩擦系數分別下降了12%，18%，41%，45%。這表明隨著霧封層材料涂刷量的增加，試件的摩擦系數下降幅度在在不斷加大。試件1號和試件2號在涂刷霧封層材料前后構造深度均大于0.45 mm，滿足一級公路構造深度要求。但試件3號和4號在涂刷1.0，1.2 kg/m2的霧封層材料后，構造深度只有0.37和0.36 mm，低于相關的要求。因此從摩擦系數和構造深度這2項指標來看，在實際的工程應用中，霧封層材料的涂刷量不宜大于0.8 kg/m2，否則將明顯降低原有路面的抗滑性能。

3.3 高溫性能結果與分析

各類試件的動穩定度見圖6。由圖6可見，在不同的涂刷量下，各類試件的動穩定度變化幅度為4%，1%，3%，2%。可見涂刷霧封層材料是在混合料表面形成一層保護層，并不會影響混合料本身的高溫性能。因此在實際的工程應用中，假若原有路面車轍現象嚴重，應謹慎使用霧封層養護技術。

圖6 不同涂刷量下試件的動穩定度

4 結論

1) 霧封層材料涂刷量大于0.8 kg/m2之后，能夠有效地阻擋水體侵入到混合料內部，提高路面的抗滲性能。

2) 霧封層技術的使用會造成路面摩擦系數和構造深度下降, 且下降幅度隨用量增加而增大。因此在實際的工程應用中，霧封層材料的涂刷量不宜大于0.8 kg/m2。

3) 霧封層的應用并不會影響混合料本身的高溫性能。因此原有路面若車轍現象嚴重，應謹慎使用霧封層養護技術。