高速公路瀝青路面密封膠熱熔灌縫養護施工技術

1 引言

高速公路路面結構以瀝青混凝土為主，瀝青路面施工主要材料為集料、填料、瀝青膠結料等，并按照設計類型的不同設有一定的空隙率，在外界行車荷載和氣候環境的不斷作用與影響下，瀝青路面在運營一段時間后會產生裂縫，分為橫向裂縫、縱向裂縫以及網裂，若不及時處理，病害會不斷發育，直接影響公路基層，嚴重影響路面的行車舒適性和安全性，因此，應采用有效措施進行瀝青路面裂縫處理。熱熔密封膠技術處治裂縫病害具有經濟性強、效果顯著、效率高等特點，處理完裂縫后可實現快速交通開放[1]。本文基于該原理，圍繞熱熔密封膠技術工程特性、施工工藝進行展開，并具體工程中進行應用研究。

2 瀝青路面常見裂縫病害

2.1 橫向裂縫

據統計，橫向裂縫（見圖1）通常出現于路面施工完畢后的2～7 年內，為瀝青路面產生率最高的早期病害形式，橫向裂縫主要可分為貫通類和非貫通類兩種， 且會隨著通車時間的延長而不斷擴大， 導致橫向裂縫的主要因素為基層裂縫的發展和外界溫度的變化，即可概括為反射裂縫和溫縮裂縫，同時路基的不均勻沉陷也會引發橫向裂縫。

圖1 橫向裂縫

2.2 縱向裂縫

縱向裂縫（見圖2）在瀝青路面病害中較為常見，通常會存在于瀝青路面縱向接縫以及車道輪跡帶處， 其寬度一般低于3 mm，造成縱向裂縫的主要原因：一是瀝青路面攤鋪施工時未按要求進行接縫處理，兩次攤鋪施工接縫處存在脫離；二是路基邊坡的壓實度不足而產生不均勻沉降和滑移； 三是重載車輛車輪長期碾壓下面層產生應力疲勞。

圖2 縱向裂縫

2.3 網狀裂縫

網狀裂縫（見圖3）主要分布在交通量較大且運營時間較長的路段上， 在行車荷載的反復碾壓作用下瀝青面層和水穩層會產生疲勞破壞，進而形成網狀裂縫[2]。 網狀裂縫往往分布較為密集，其形成的原因主要是橫縱裂縫的持續發展最終匯集。

圖3 網狀裂縫

3 工程概況

某高速公路建設項目全線長100.654 km， 雙向四車道設計標準，路基寬度為26 m，設計行車速度為100 km/h，路面為瀝青混凝土路面。 該高速公路主要處于高海拔地區，平均海拔約3 000 m，年降水量最低能達到750 mm，氣候環境惡劣，隸屬于高寒陰濕區域，公路自投入運營到現在，隨著超重載車輛數量不斷增加，加之外部不良氣候條件等因素長期影響，瀝青路面前后出現了多處病害問題，如車轍、裂縫、沉陷等，其中以裂縫病害為主，直接降低了路面瀝青材料黏附性能，影響了瀝青混合料的整體強度，使路面集料出現剝落，裂縫內存在的自由水在行車荷載作用下逐漸變為壓力水，不斷沖刷公路基層，導致路面結構層損毀、 下陷。 由于該高速公路日常交通量較大，進行裂縫養護處理時不得占據大量時間，因此，通過研究分析，擬采用熱熔密封膠技術進行裂縫灌縫處理。

4 熱熔密封膠灌縫施工工程特性

路面裂縫養護常選擇熱熔密封膠[3]。熱熔密封膠灌縫材料主要由樹脂、石油瀝青等基本材料構成，再通過摻加一定比例的添加劑和改性劑制成，按照黏度性能的不同，可將密封膠分為水性（S 型）、油性（Y 型）以及熱熔型（R 型）3 類，其工程性能見表1。 在193 ℃高溫條件下，熱熔密封膠可與瀝青路面中既有材料相融合， 隨著溫度的降低， 熱熔密封膠逐漸發生硬化，進而在路面裂縫中構成密實楔形結構，密封膠材料具備良好的彈性，會伴隨裂縫形狀的改變而產生相應的形態變化，在裂縫內時刻保持良好的密封狀態。 研究表明，熱熔密封膠為目前瀝青路面裂縫處理的專門所用材料，其具備優異的抗老化、抗水性、彈性、黏結性等性能，且各項性能穩定，針對裂縫填補具有較高的實用性。

表1 密封膠性能指標

熱熔密封膠灌縫技術為一種瀝青路面預防性養護工藝，灌縫處理的前提應保證路基完好， 主要適用于裂縫寬度低于15 mm 且邊緣輕微錯臺， 或裂縫寬度在15～25 mm 且邊緣發生中等碎裂的情況下。 熱熔密封膠灌縫施工常需配合開槽技術，以確保灌縫整體質量，且可提高施工的效率和速度，更好地適用于交通量較大瀝青路面裂縫修補應用中， 實現快速修補開放交通。

5 熱熔密封膠灌縫施工準備

5.1 環境要求

灌縫施工之前， 應提前對瀝青路面的溫度和潮濕度進行現場檢測，確保路面溫度大于5 ℃，濕潤度低于3%，風力低于三級， 確保各項條件均滿足要求后方可進行熱熔密封膠灌縫施工。 而當環境溫度在0～5 ℃時，應首先采用預熱設備對裂縫開槽部位進行預熱處理至設計溫度，再進行灌縫施工，確保熱熔密封膠的整體黏結性能，而當環境溫度低于0 ℃時，則不得開展灌縫施工。

5.2 材料準備及加熱

選擇經濟適用且性能優良的密封膠材料， 并對密封膠的用量進行嚴格控制， 結合瀝青路面裂縫實際大小確定密封膠用量。 提前將密封膠在加熱倉內進行預熱處理，盡量保證可實現一次性加熱，以免導致密封膠老化，影響裂縫填補質量[4]。

6 熱熔密封膠灌縫施工技術要點

6.1 開槽

首先設定好裂縫開槽的深度和寬度， 選用性能良好的開槽機進行施工， 并結合開槽的相關數據指標來相應調整開槽鋸片大小。槽口切入時其寬度需大于1 cm，深度控制在1～3 cm，且深度比控制在2∶1 左右為宜。另外，開槽機進行開槽處理時，應保持裂縫方向和切入方向一致，確保槽口形狀具有規則性。

6.2 清槽

開槽施工完畢后，現場技術人員及時進行清槽處理，這樣可有效提高路面槽口和密封膠之間的黏合力。 另外，開槽施工時會產生較多的石渣和碎石， 此時應及時采用高壓氣泵和鋼絲刷進行清理， 這樣能進一步確保路面和密封膠的黏結作用效果。

6.3 灌縫

結合本項目瀝青路面裂縫實際寬度情況， 選擇采用直接熱熔灌縫和開槽熱熔灌縫兩種技術進行裂縫處治， 針對寬度大于10 mm 的裂縫，其邊緣無散落、變形以及支縫，在清理完縫內雜物后可直接進行熱熔密封膠灌注， 再采用砂進行填補后再次進行熱熔密封膠灌縫處理，直至裂縫被灌滿。 由于存在熱脹冷縮作用，為提高裂縫灌注質量，同時確保瀝青路面整體平整度，當施工環境溫度較高時，灌注密封膠時其灌注面應高出瀝青路面1.0 mm 左右，而當施工環境溫度較低時，密封熱熔膠的灌注面則需低于瀝青路面1.0 mm。 當裂縫寬度低于10 mm 時，可采用開槽機進行擴縫處理，再采用灌縫機進行熱熔密封膠灌縫施工。 為提高裂縫的灌注質量，應嚴格按照設計要求分時間間隔均勻灌注， 避免形成絲網而影響整體灌注質量[5]。 針對大坡度段瀝青路面裂縫灌縫時，應從高到低進行灌注處理，并在灌注好的密封膠表面均勻灑布細砂，防止產生流淌，且能加速熱熔膠的吸附。

6.4 養護

待熱熔密封膠灌注施工完畢后， 在密封膠表面均勻灑布一層施工砂，待密封膠自然冷卻硬化約15 min 后再將施工砂及時清除，保證硬化后的密封膠可與裂縫兩側路面保持齊平，填縫處表面應無任何顆粒，飽滿且密實，待具備一定彈性即可開放交通。

6.5 質量檢測

本項目灌縫施工完畢后，選擇試驗路段對灌縫前后路面彎沉變化進行檢測，并對裂縫修復情況進行觀察，其檢測結果見表2。研究結果表明，采用灌縫技術施工后路面彎沉值均得到不同程度的降低，各處裂縫修復良好，路面平整度得到有效提高。

表2 試驗路段灌縫施工前后對比結果

7 結語