瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)研究

丁博

（山西交通控股集團(tuán)有限公司運(yùn)城南高速公路分公司，山西運(yùn)城 044000）

0 引言

瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工是保證其性能和安全的關(guān)鍵。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是周期性養(yǎng)護(hù)措施，可以在路面沒(méi)有嚴(yán)重?fù)p壞的情況下，開(kāi)展養(yǎng)護(hù)施工，從而防止病害擴(kuò)散，保持路面最佳的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，新建設(shè)的瀝青路面在前75% 的時(shí)間內(nèi)，性能降低40% 左右，該階段就是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵階段。如果沒(méi)有采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，在后續(xù)的12%的時(shí)間內(nèi)，路面性能再下降40%，這時(shí)再進(jìn)行養(yǎng)護(hù)需要投入大量的人力、財(cái)力，稱(chēng)為矯正性養(yǎng)護(hù)。從這個(gè)方面分析，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)有較大的優(yōu)勢(shì)，必須全面落實(shí)和應(yīng)用，以保證路面性能。

1 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)

1.1 稀漿封層技術(shù)

在公路路面養(yǎng)護(hù)中，稀漿封層技術(shù)是指按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將瀝青、集料制作成的混合料攤鋪在橋梁路面上，保持?jǐn)備伒木鶆蛐裕瑥亩纬赡p層，對(duì)原橋梁路面的裂縫進(jìn)行封閉處理，提高養(yǎng)護(hù)效果，降低養(yǎng)護(hù)成本。在應(yīng)用該技術(shù)后，現(xiàn)場(chǎng)攤鋪施工的厚度為5～10mm，通常可使用2～4 年。其中，集料包含細(xì)集料與礦物填料，如玻璃纖維等材料，達(dá)到材料性能的要求(稀漿封層流程見(jiàn)圖1)。在養(yǎng)護(hù)施工中，稀漿封層技術(shù)的性能優(yōu)越，結(jié)構(gòu)黏結(jié)效果得到提升，所以應(yīng)用更加廣泛。對(duì)于交通流量大、重載車(chē)輛多的路段，采用在混合料中加入聚合物改性劑的方式，進(jìn)行封閉處理，成型速度加快，可以快速恢復(fù)交通，養(yǎng)護(hù)質(zhì)量水平不斷提高。但是也要注意，施工環(huán)境對(duì)稀漿封層技術(shù)影響較大，需要加強(qiáng)溫度控制，提高養(yǎng)護(hù)成型的效果[1]。

圖1 稀漿封層工藝

1.2 同步碎石技術(shù)

在公路路面養(yǎng)護(hù)中，同步碎石是應(yīng)用專(zhuān)業(yè)性的同步碎石封層機(jī)進(jìn)行施工（見(jiàn)圖2），將碎石、乳化瀝青、改性瀝青等組合形成的混合料攤鋪在公路工程路面表層，形成穩(wěn)定的整體結(jié)構(gòu)，即磨耗層結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度性能較高。應(yīng)用該技術(shù)，達(dá)到表面處理的效果，可以使瀝青路面的壽命延長(zhǎng)15 年以上。從實(shí)際應(yīng)用的質(zhì)量來(lái)看，同步碎石技術(shù)的應(yīng)用可以全面提高公路工程路面的抗滑性、耐磨性、防水性，同時(shí)還有較高的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于低等級(jí)的公路項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，將同步碎石的方式作為過(guò)渡型的施工方式，應(yīng)用在資金不足的公路工程路面上，也能產(chǎn)生一定效果，其性價(jià)比較高，路面處理比較方便，在低成本的情況下，滿足公路通行的要求。

圖2 同步碎石封層機(jī)

1.3 霧封層技術(shù)

在公路路面養(yǎng)護(hù)中，霧封層技術(shù)可以有效地提升瀝青路面的黏合性，使路面保持最佳的狀態(tài)，預(yù)防在施工中發(fā)生松散的問(wèn)題，并且及時(shí)進(jìn)行路面裂縫的填充處理，延長(zhǎng)路面的使用壽命，防止快速老化，提高公路通行的總體水平。目前霧封層技術(shù)是比較常用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，應(yīng)用范圍比較廣，現(xiàn)場(chǎng)施工方便、速度快，基本上只需要瀝青噴灑車(chē)即可完成施工，一次性完成整個(gè)養(yǎng)護(hù)工作。通過(guò)噴灑車(chē)，將保護(hù)劑噴灑到公路工程路面上部的裂縫、孔洞內(nèi)，及時(shí)修復(fù)病害問(wèn)題。也可以在養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，應(yīng)用慢裂乳化瀝青稀釋液開(kāi)展施工，從而提高養(yǎng)護(hù)施工水平，恢復(fù)公路的通行性能。在噴灑現(xiàn)場(chǎng)施工中，車(chē)輛需保持勻速行駛，達(dá)到表面噴灑均勻。在噴灑結(jié)束后，路面的材料保持緊密結(jié)合的狀態(tài)，從而提高路面的性能。通常來(lái)說(shuō)，在瀝青路面裂縫等病害問(wèn)題不嚴(yán)重的情況下使用霧封層技術(shù)，預(yù)防病害的進(jìn)一步擴(kuò)大。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程概況

某高速公路項(xiàng)目投入運(yùn)營(yíng)的時(shí)間超過(guò)10 年，交通通行量不斷擴(kuò)大，還有比較多的重載車(chē)輛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該高速公路單日通行車(chē)輛折合為小客車(chē)已達(dá)到7 萬(wàn)輛。當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件為季風(fēng)副熱帶海洋性氣候，夏季溫度高、降雨量大，每年降雨1200mm 左右，并且原公路結(jié)構(gòu)表面的厚度小，在發(fā)生裂縫的問(wèn)題后，表面雨水進(jìn)入基層結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過(guò)車(chē)輛的持續(xù)碾壓而形成唧漿的情況，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的病害問(wèn)題。為了防止重載車(chē)輛對(duì)公路產(chǎn)生影響，要提升防排水效果，避免出現(xiàn)浪費(fèi)的問(wèn)題，延緩公路功能的衰減，降低養(yǎng)護(hù)成本。經(jīng)過(guò)管理單位綜合分析，最終決定應(yīng)用含砂霧封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，恢復(fù)公路的通行性能，保障交通的安全性。

2.2 原材料及配合比設(shè)計(jì)

對(duì)于瀝青路面含砂霧封層施工來(lái)說(shuō)，使用的施工材料是多種材料混合后形成的，包括乳化瀝青、細(xì)集料、摻加劑、水等，加強(qiáng)材料的配合比控制，以滿足混合的要求。該項(xiàng)目選擇應(yīng)用陽(yáng)離子快裂乳化瀝青，應(yīng)用0.6mm 篩進(jìn)行檢測(cè)處理。應(yīng)用玄武巖、金剛砂等制作機(jī)制砂，期間需要做好質(zhì)量控制，一般而言，需要保證相關(guān)含水量小于1.0%，含泥量在0.5%以內(nèi)。水的質(zhì)量尤為重要，pH 值控制在6.0～8.0，并且沒(méi)有多種有害物質(zhì)存在。在施工中，預(yù)防出現(xiàn)混合料分層、離析等問(wèn)題。為了提高混合料的性能并且能夠快速成型，加入外加劑以滿足施工的要求。根據(jù)配合比的要求，將多種材料充分?jǐn)嚢韬笮纬苫旌狭希_(dá)到均勻后再加入細(xì)集料，保持高速攪拌，達(dá)到均勻性狀態(tài)。混合料具備較高的性能，達(dá)到抗滑、防滲、耐熱的效果。混合料在制作完成后，進(jìn)行各項(xiàng)性能的檢測(cè)，密度超過(guò)1.04g/cm3，黏度48.5s，有效物料占比64.7%，閃點(diǎn)125℃，預(yù)防出現(xiàn)離析、沉淀等問(wèn)題。一次性生產(chǎn)混合料的數(shù)量不能過(guò)多，且存放時(shí)間控制在24h 以內(nèi)。

2.3 施工設(shè)備

含砂霧封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工階段應(yīng)用的設(shè)備數(shù)量較少，但是對(duì)于噴灑設(shè)備的性能有較高的要求。所以，在該工程施工中，選擇應(yīng)用大型高壓自動(dòng)噴灑車(chē)。對(duì)于局部空間不足的情況，應(yīng)用小型設(shè)備補(bǔ)充噴灑施工，形成整體的路面結(jié)構(gòu)。在該設(shè)備中，瀝青罐的容量為6t，內(nèi)部配置攪拌裝置，持續(xù)性攪拌以防止發(fā)生材料的離析問(wèn)題。噴灑設(shè)備具有擋板結(jié)構(gòu)，避免發(fā)生噴濺的問(wèn)題。此外，噴灑車(chē)具有循環(huán)噴灑的效果，噴灑管為金屬管，噴嘴的尺寸符合要求，形成強(qiáng)度較高的噴霧。在開(kāi)啟設(shè)備之后，逐步進(jìn)行路面噴灑施工，達(dá)到全面覆蓋、均勻性的要求，確保路面結(jié)構(gòu)的性能合格[2]。

2.4 施工工藝

在含砂霧封層施工中，噴灑材料之前要對(duì)原路面進(jìn)行全面清理，沒(méi)有泥土、碎屑、砂礫等材料，且使用高壓水全面沖洗處理，在水分蒸發(fā)后才能繼續(xù)施工。如果原路面表層存在坑槽、裂縫、沉陷等嚴(yán)重的問(wèn)題，按照施工工藝規(guī)范進(jìn)行處理，達(dá)到要求后才能繼續(xù)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)施工。為了有效地防止填縫料和含砂霧封層混合料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，采用高含量乳化瀝青、細(xì)粒砂漿作為填縫料。在現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)加強(qiáng)天氣的監(jiān)測(cè)，如果出現(xiàn)降雨、有霧等天氣，禁止開(kāi)展施工，且環(huán)境溫度要超過(guò)20℃。如果瀝青路面在施工中溫度在38℃以上，應(yīng)立即噴灑水分進(jìn)行濕潤(rùn)處理，將濕度控制在80%以內(nèi)，再進(jìn)行表面的噴灑施工。原路面清理施工后，按照施工技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)行表面標(biāo)線的繪制，且要做好噴桿的遮擋處理，防止在施工中出現(xiàn)各個(gè)結(jié)構(gòu)污染的情況。對(duì)于病害問(wèn)題較為嚴(yán)重的情況，應(yīng)該選擇使用三層混合料噴射施工的方式，其他則應(yīng)用兩層噴射施工即可完成。

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于單日車(chē)輛通行數(shù)量超過(guò)5 萬(wàn)輛的情況，含砂霧封層施工后的2～4 年內(nèi)，路面性能比較高，所以需要間隔2～4 年進(jìn)行一次養(yǎng)護(hù)施工，使公路壽命延長(zhǎng)2 倍以上。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，混合料采取隨伴隨用的方式處理，環(huán)境溫度保持20～30℃。在施工前一天進(jìn)行材料制作，撒布車(chē)裝載施工材料后，進(jìn)行攪拌處理，達(dá)到最佳的狀態(tài)。采用智能化系統(tǒng)控制撒布車(chē)輛，使用大型撒布車(chē)輛時(shí)，要做好現(xiàn)場(chǎng)施工的管控，確保撒布的厚度符合要求，偏差不會(huì)超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)場(chǎng)撒布施工中，嚴(yán)格控制寬度，避免出現(xiàn)流淌問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，在第一層含砂霧封層撒布工作結(jié)束后，進(jìn)行1h 的干燥處理，然后再進(jìn)行撒布施工，2h 后即可通行車(chē)輛，所以恢復(fù)交通的時(shí)間比較快。

2.5 交工驗(yàn)收

含砂霧封層養(yǎng)護(hù)施工之后，對(duì)于路面進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，主要從滲水系數(shù)、摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度等方面進(jìn)行，確保施工質(zhì)量合格。此次在通行后1 個(gè)月開(kāi)展質(zhì)量檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 含砂霧封層驗(yàn)收要求

3 路用性能試驗(yàn)

3.1 瀝青室內(nèi)試驗(yàn)

在養(yǎng)護(hù)施工前1 個(gè)月及施工后1、3、6、9、12 個(gè)月對(duì)路面進(jìn)行檢測(cè)，主要通過(guò)鉆芯取樣的方法。沿著芯樣厚度選取2cm 的混合料展開(kāi)性能檢測(cè)，針對(duì)瀝青路面的軟化點(diǎn)、延度、針入度等方面參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，然后使用4cm 的切片進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，驗(yàn)證性能參數(shù)是否符合工程的要求。檢測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，在含砂霧封層施工之后，路面的各項(xiàng)性能得到充分恢復(fù)，性能改善比較明顯，說(shuō)明該養(yǎng)護(hù)方式可以順利恢復(fù)路面的性能，綜合利用價(jià)值比較高[3]。在現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，芯樣的流值與馬歇爾穩(wěn)定度都超過(guò)施工之前，且最大值出現(xiàn)在施工后12 個(gè)月，提升效果不明顯，但是對(duì)于提升瀝青路面的總體性能產(chǎn)生積極的作用。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

根據(jù)目前國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和要求，對(duì)于該公路進(jìn)行滲水系數(shù)、摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度方面的檢測(cè)，展開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分析，測(cè)定各方面的性能和參數(shù)。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)論的分析可以發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)場(chǎng)施工開(kāi)始前，該瀝青路面的結(jié)構(gòu)存在有較為嚴(yán)重的滲水問(wèn)題，在施工后滲水系數(shù)為零，不會(huì)發(fā)生滲水的情況，表示在養(yǎng)護(hù)施工后，表層已經(jīng)全部被封住，含砂霧封層養(yǎng)護(hù)施工可以全面提升防滲的性能。進(jìn)行養(yǎng)護(hù)施工后，構(gòu)造深度出現(xiàn)了降低、升高、微降的變化趨勢(shì)，導(dǎo)致這一問(wèn)題的原因是在短時(shí)間內(nèi)，含砂霧封層內(nèi)部分材料還停留在路面中，形成保護(hù)膜，構(gòu)造深度減小；經(jīng)過(guò)車(chē)輛的持續(xù)性碾壓處理，荷載不斷增大，保護(hù)膜也會(huì)逐步消失，構(gòu)造深度增大。長(zhǎng)期投入使用后，含砂霧封層的性能得到全面提升，抗磨耗水平升高，整個(gè)路面更加穩(wěn)定。這說(shuō)明，應(yīng)用含砂霧封層施工技術(shù)可以全面提升路面的抗滑性，不斷提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[4-5]。通過(guò)對(duì)養(yǎng)護(hù)施工后的路面進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，含砂霧封層養(yǎng)護(hù)后的路面集料的裸露比例比較低。該路面在投入使用后，耐磨性不斷提高，磨耗是瀝青路面的重要指標(biāo)，所以含砂霧封層養(yǎng)護(hù)后路面的綜合性能得到了全面提高，保證公路通行的質(zhì)量與安全。此外，含砂霧封層養(yǎng)護(hù)后，集料的裸露比例控制在合理的范圍內(nèi)，表面集料的裸露比例下降，隨著霧封層的涂刷量不斷增大，裸露比例還會(huì)出現(xiàn)先增加后下降的變化趨勢(shì)。與此同時(shí)，為了能夠達(dá)到最佳的抗磨效果，在現(xiàn)場(chǎng)施工中將涂刷量保持在0.6kg/m2以上。

4 結(jié)語(yǔ)

在公路養(yǎng)護(hù)工程開(kāi)展階段，預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)是非常重要的一項(xiàng)養(yǎng)護(hù)措施。通過(guò)應(yīng)用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，不僅能夠提高路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，還可以對(duì)裂縫問(wèn)題進(jìn)行處理。對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究，在明確公路橋梁病害問(wèn)題的基礎(chǔ)上，采取針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)措施，提高公路工程的穩(wěn)定性。