公路瀝青路面層間處治措施研究

收稿日期：2024-01-08

作者簡介：伍越輝（1985—），男，本科，工程師，從事路橋施工工作。

摘要 為了保證瀝青路面施工質量，文章總結了瀝青路面透層油、黏層油和封層等層間處治材料的選擇方法。依托某高速公路項目，以滲透深度和層間抗剪強度為評價指標，確定了透層油和黏層油的最佳用量，并闡述了瀝青路面層間處治施工要點和常見問題，研究成果可為類似項目提供借鑒。

關鍵詞 高速公路；瀝青路面；透層；黏層；封層；施工要點

中圖分類號 U416.217文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）09-0125-03

0 引言

近年來，公路工程的建設里程逐年增加。瀝青混合料因施工簡單、行車舒適性好等優勢，已成為公路工程中最常用的路面結構層。為了避免瀝青路面在車輛荷載作用下產生推移、剝落和分層等病害，需在瀝青路面層與層之間撒布透層油、黏層油和封層等。但是，很多技術人員通常參考類似項目圖紙制定瀝青路面層間處置方案和施工技術，使得處治效果不佳。因此，進一步研究公路瀝青路面層間的處治措施具有重要意義。

1 公路瀝青路面層間處治材料

公路瀝青路面的層間處治技術包括鋪設透層油、黏層油、封層及基層粗糙度控制等，其中透層是鋪在基層上、增加基層與瀝青面層的黏結性，黏層是鋪在瀝青面層之間、增加面層之間的黏結性，封層主要是為了防水。不同層間處治技術的功能不同，對材料性能的要求也不同。

1.1 透層材料

根據《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40—2004，以下簡稱《規范》），透層油可選擇滲透系數好的煤瀝青、液體瀝青和乳化瀝青等材料。煤瀝青是煤焦油經蒸餾去除液體餾分之后的殘余物，化合物組成較復雜，與集料的黏附性較好，但溫度穩定性較低，熔融時易燃燒，并會產生有毒有害氣體，威脅人身安全，在實際項目中應盡量少用；液體瀝青是采用汽油、煤油和柴油等溶劑，將石油瀝青稀釋而成，具有軟化點較高、黏度小和流動性好等特點；乳化瀝青是在普通瀝青加入陽離子乳化劑、陰離子乳化劑和非離子乳化劑等充分攪拌而成，其黏結性、防水性和抗老化性較好[1]。

無論采用哪種透層材料，噴灑后應滲入基層內至少5.0～10.0 mm，與基層聯結成一個整體。需注意，透層材料的用量不能直接采用設計文件中的數值，應根據現場試灑確定，且不宜超出表1所示的數值。

1.2 黏層材料

由《規范》可知，黏層油宜優先選用快裂或中裂乳化瀝青、改性乳化瀝青、快凝或中凝液體瀝青等，且基質瀝青標號應和瀝青路面結構層保持一致。同時，黏層材料的用量也應根據現場試灑確定，且不宜超出表2所示的數值。如果黏層兼做封層或上方鋪筑薄層大空隙排水路面時，可適當提高黏層油用量。

1.3 封層材料

按使用位置不同，瀝青路面封層可分為上封層（下面層下）和下封層（中上面層間）。封層應結合公路等級、交通量和外界環境等因素，選擇黏結性好、溫度穩定性好和水密性好的材料，比如碎石封層、稀漿封層和微表處等[2]。

2 公路瀝青路面層間處治施工要點

2.1 工程概況

2.1.1 設計參數

研究對象為某高速公路項目，其里程為108.5 km，起點樁號為K0+000，終點樁號為K108+500，設計速度為100 km/h，設計標準為雙向四車道，路基標準橫斷面寬25.5 m，路面為瀝青混合料路面，厚度為70 cm。具體路面結構組合如下：AC-13C上面層（4.0 cm）+AC-20C中面層（6.0 cm）+AC-25C下面層（8.0 cm）+水穩碎石基層（36.0 cm）+水穩碎石底基層（18.0 cm）。其中，透層油采用SBS改性乳化瀝青，黏層油采用快裂陽離子乳化瀝青，封層采用同步碎石封層。

2.1.2 建設條件

公路沿線地勢較平坦，屬大陸季風性氣候，夏季高溫持續時間長，降水量較小，年平均降雨量約335～

380 mm，且集中在6—9月份，冬季寒冷干燥。

2.2 層間處治材料用量

2.2.1 透層油用量

在20 ℃的環境中開展室內試驗，利用水穩碎石材料制備若干個試件，測量了不同用量的SBS改性乳化瀝青在半剛性基層中的滲透深度，試驗結果見圖1所示：

圖1 透層油乳化瀝青含量對滲透深度的影響

試驗結果表明，乳化瀝青含量越高，其在基層材料中的滲透深度越大。當乳化瀝青含量＜1.2 L/m2時，滲透深度快速增大。乳化瀝青含量從0.7 L/m2增加至1.2 L/m2，滲透深度從5.1 mm增加至8.0 mm，增加幅度F=（8.0?5.1）/5.1×100%=56.9%；當乳化瀝青含量＞1.2 L/m2時，滲透深度變化不明顯。

2.2.2 黏層油用量

該文制作了若干個噴灑快裂陽離子乳化瀝青的瀝青混合料試件，測量其層間抗剪強度，并以未噴灑黏層油的瀝青混合料為對照組，試驗結果見圖2所示。

隨著乳化瀝青含量的增加，瀝青混合料的層間抗剪強度增加，且兩者之間基本呈線性正相關關系。當乳化瀝青含量從0.3 L/m2增加至0.6 L/m2時，瀝青混合料的層間抗剪強度從0.86 MPa增加至1.03 MPa，增加幅度F=（1.03?0.86）/0.86×100%=19.8%。隨后，用式（1）擬合了乳化瀝青含量和層間抗剪強度的關系，擬合相關系接近1，擬合效果好。

y=0.57x+0.686 （1）

綜上，基于經濟性、合理性和可行性原則，建議該高速公路的透層油乳化瀝青含量取1.2 L/m2、黏層油乳化瀝青含量取0.3 L/m2。

圖2 黏層油乳化瀝青含量對層間抗剪強度的影響

2.3 層間處治的施工要點

2.3.1 基層粗糙度控制

結合相關研究成果，基層表面粗糙度會影響瀝青路面層間的抗剪性能。一般情況下，基層表面粗糙度越大，摩阻力越大，瀝青路面層間的抗剪性能越好。但當基層表面粗糙度超出某一臨界值時，瀝青路面層間的抗剪性能呈衰減趨勢，主要原因在于：基層表面粗糙度過大，部分透層材料會堆積在其紋理中，無法形成均勻薄膜。

在面層施工前，需在基層強度大幅增長前進行橫向鑿毛處理，使基層表面形成一個粗糙均勻的接觸界面，提高瀝青路面層間的水平抗剪強度。基層粗糙度數值宜控制在0.4～0.8 mm，可采用鋪砂法測量，即將一定體積（25 cm3）的標準干砂在基層上攤鋪成圓形，然后測量圓的直徑，最后可按式（2）計算出基層粗糙度[3]。

（2）

式中，TD、D——基層表面粗糙度、圓的直徑（mm）；V——干砂體積（cm3）。

2.3.2 透層施工

為了保證SBS改性乳化瀝青透層油在基層中的入滲深度，應在水穩碎石基層施工完成12 h內及時撒布。透層油宜選智能瀝青撒布車施工，以準確控制透層油用量、撒布溫度等參數。撒布車可先在中央分隔帶一側施工，掉頭后再施工另一側，且2次撒布寬度宜重疊10.0～15.0 cm。對于局部漏撒或撒布車難以施工的區域，可采用人工補撒；對于撒布量大的局部區域，需及時清掃干凈，保持透層油撒布量的均勻性。

SBS改性乳化瀝青的透層油施工完成后，要暫時封閉交通，對其進行養生，直至乳化瀝青滲透且水分蒸發，并及時鋪筑面層，防止施工車輛損壞透層。

2.3.3 黏層施工

黏層也可使用智能瀝青撒布車施工，施工順序同透層油。但是，在氣溫小于10 ℃的環境中，不得撒布黏層油。需注意，撒布的黏層油要呈均勻霧狀，不得有灑花漏空或成條狀，也不得有堆積。對于噴灑量不足的區域要進行補灑，對于噴灑過量的區域要刮除。黏層油施工完成后，也要封閉交通，及時養護。

2.3.4 封層施工

同步碎石封層技術是將瀝青撒布、石料撒布同時進行，待撒布完成后用膠輪壓路機緊跟壓實（見圖3所示），使得瀝青與石料間充分接觸，能夠迅速結合成碎石封層。在瀝青和石料結合時，瀝青溫度下降較少，基本可保持在160 ℃以上。此時，瀝青流動性好，可以更好地嵌入石料表面的微觀紋理中，使兩者黏結牢固，在很大程度上改善了封層的黏結性和防水性[4]。因此，同步碎石封層施工技術較簡單、施工速度快，僅需一輛同步碎石封層車和一臺壓路機就可完成主要的施工作業。

圖3 同步碎石封層施工示意圖

2.4 層間處治施工的問題分析

2.4.1 透層下滲困難

由于該公路工程的基層為半剛性材料，表面密實性好，SBS改性乳化瀝青透層油滲透困難，局部區域的透層油停留在表面，形成一層“油膜”，無法起到黏結、防水作用。同時，在瀝青路面的面層施工時，停留在基層表面的透層油容易被運料車和攤鋪機等破壞。

2.4.2 黏層噴灑量不均勻

即使黏層油采用智能瀝青撒布車施工，但由于施工人員的水平參差不齊，撒布車的行駛速度不均勻，使得黏層油的噴灑量不均勻，部分區域黏層油用量大于設計值，而部分區域黏層油用量小于設計值。對于黏層油用量小的部分，無法為瀝青面層提供足夠的黏結力；而黏層油用量過多，會出現“富油層”，更容易出現層間滑移。

2.4.3 層間污染

透層油或黏層油在夏季施工，若未及時結合天氣情況調整施工工期，會使得部分路段的透層油或黏層油在降雨后被沖刷至路面結構層的邊緣，不僅使結構層表面一定深度范圍內的透層油或黏層油流失，還會對周邊環境造成污染。

同時，如果交通管制不當，施工車輛可能誤入剛噴灑過透層油或黏層油的路段，使得透層油或黏層油黏在橡膠輪胎上，從而破壞透層油或黏層油。

2.4.4 碎石封層掉粒

瀝青和集料間黏結不牢，可能導致碎石封層出現掉粒現象，具體原因如下[5]：一是集料表面較臟，存在粉塵。二是瀝青黏度低或含量不足。三是瀝青噴灑厚度不均勻，未形成有效瀝青膜，存在“露白”現象。四是部分集料粒徑偏大，瀝青難以黏結。

3 結論

該文依托某高速公路項目主要研究了瀝青路面層間處治材料的選擇、用量估計及施工要點，得到了以下幾個成果：

（1）透層油、黏層油和封層等是公路瀝青路面層間處治的常用技術，可優選采用乳化瀝青、液體瀝青和同步碎石封層等材料。

（2）透層油用量越高，在基層中的滲入深度越大，但過高會形成一層油膜。黏層油含量越高，瀝青混合料的層間抗剪強度越大。

（3）透層、黏層和封層等施工時，要嚴格控制乳化瀝青、碎石等材料的撒布量，合理安排施工工期，盡量避免出現透層下滲困難、黏層噴灑量不均勻、層間污染和碎石封層掉粒等問題。

參考文獻

[1]武越鋒. 半剛性基層瀝青路面層間處治技術研究[J]. 交通世界， 2021（16）： 24-25.

[2]李姝. 基于不同下封層技術的瀝青路面無機結合料穩定材料基層疲勞壽命分析[D]. 沈陽：沈陽建筑大學， 2020.

[3]陳世斌， 袁永強， 姚運仕， 等. 半剛性基層瀝青路面層間處治增強黏結力的試驗[J]. 長安大學學報（自然科學版）， 2019（4）： 44-51.

[4]唐羽. 基-面層間界面形態對瀝青路面力學性能影響研究[D]. 重慶：重慶交通大學， 2018.

[5]高峰. 半剛性基層瀝青路面基面層間非光滑表面處治試驗研究[D]. 西安：長安大學， 2017.