開普封層技術在高等級路面處治中的應用

宋 竹 兵

(和榆高速公路建設管理處，山西 左權 032600)

開普封層技術在高等級路面處治中的應用

宋 竹 兵

(和榆高速公路建設管理處，山西 左權 032600)

介紹了公路工程中開普封層技術的特性，論述了開普封層施工中原材料的選取原則，并以“橡膠瀝青+微表處”路面結構為例，闡明了應用開普封層技術進行路面處治的施工工藝，有助于該技術的推廣應用。

開普封層，橡膠瀝青，路面，微表處

在公路養護施工中，開普封層結構路面由于具有成本低廉，技術成熟的特性，在國外應用較為廣泛。該路面結合了碎石封層和微表處的優點，具有成本低、速度快、低能耗、施工方便的優點，抗滑性能和阻止反射裂縫的性能優越，可有效的阻止路表水下滲，延緩路面病害的發生，延長路面使用壽命。在我國，在一些省市新建的中、低等級公路工程中，將其作為路面面層使用，取得了良好的效果。參考國外的經驗，在我國公路的預防性養護工程中，將其作為預防性養護技術之一，有效恢復路面性能，提高路面的耐久性，延長公路使用壽命，具有顯著的經濟效益和社會效益。

1 開普封層技術特性

開普封層(英文名：Cape Seal),是在一層碎石封層之后,再進行一層或多層的稀漿封層(微表處)。該種路面結構在南非開普敦(Cape Town)首先使用，故稱開普封層。

在開普封層路面結構中，下承層采用碎石封層工藝，面層采用微表處工藝。該種路面結構結合了碎石封層和微表處的優點，將其應用于路面的預防性養護，可有效治愈路面裂縫，使得恢復路面的抗滑性能和平整度，同時有效的緩解地表水對基層滲透，達到保護路面，提高路面耐久性的目的。

該種路面結構的技術特點：1)該路面結構是在碎石封層上進行稀漿封層(微表處)形成的表面磨耗層，提供了一個密實的表面，能夠很好的穩固石料，防止石料早期脫落，同時起到防水和抗滑作用。2)施工過程中，常溫施工，受氣候的影響非常小，能夠有效的延長可施工季節。3)施工簡便，速度快，施工完成12 h后即可開放交通，交通干擾小，且維修保養操作簡易。4)整個施工過程全部由專用設備完成，不釋放有害氣體，實現了綠色環保和節能減排。

開普封層技術以低廉的成本和優良的路用性能在國外發展非常迅速。在我國起步較晚，在2004年年底，國內才開始應用開普封層技術進行試驗路的鋪筑。由于其低廉的成本，在我國重慶、湖北、新疆、甘肅等地先后進行了應用，取得了良好的效果。2013年5月，在國道G213四川樂山段施工現場應用了加纖開普封層結構，開創了加纖開普封層在國省道干線的大規模應用。

在一些投入使用年限較長，路面坑槽、裂縫、脫皮等病害嚴重的路段，如圖1，圖2所示，已經不能單純的使用微表處或碎石封層進行處治，采用開普封層是一種成本低廉、效果顯著的處治方法。

在開普封層施工中，按照國外成熟的施工經驗，在選擇采用的瀝青時，應根據裂縫的嚴重程度合理確定。整治還處于延伸期的裂縫時，建議選擇采用橡膠瀝青。對于整治已經穩定的裂縫時，建議選擇改性瀝青。對于裂縫寬度不大于3.00 mm，且裂縫處于穩定時，選擇改性乳化瀝青為宜。

在國外，開普封層技術應用十分廣泛。在中、低等級公路新建面層及預防性養護中的應用比較普遍，在一些主干道公路中也有應用。當下面層選擇碎石封層或橡膠瀝青碎石封層時，高等級公路路面和養護也可使用。

2 原材料選擇與要求

橡膠瀝青具有顯著的抑制反射裂縫的效果，同時其也具有很好的封水效果。在本文中，碎石封層的粘結料選擇橡膠瀝青。橡膠瀝青及原材料的質量是保證施工質量的關鍵。

1)橡膠瀝青制備。將廢舊輪胎橡膠粉和一定量的添加劑加入到基質瀝青中進行加熱，充分反應后使得橡膠顆粒溶脹而形成的混合物，稱為橡膠瀝青。

橡膠瀝青的生產流程：將基質瀝青泵入加熱罐中進行加熱，當溫度不低于200 ℃時，將其泵入攪拌器中。同時將適量的橡膠屑和添加劑摻入攪拌器中。三者在高速攪拌器預混均勻后，泵入反應罐中進行溶脹反應，反應時間控制在45 min～60 min為宜，當混合料粘稠成凝膠狀即可。

2)碎石。在碎石封層，碎石是鑲嵌在瀝青中的，有70%左右的高度與瀝青接觸，這就對碎石要求較高。應選擇使用堅硬、粗糙、耐磨、潔凈的碎石，具有良好的耐磨性能和良好的承載能力。碎石形狀為立方體或四棱形為佳，應將扁平細長形顆粒含量控制在8%以內。

砂當量對混合料性能影響巨大，通過4.75 mm篩的合成礦料的砂當量按照以下標準進行控制，微表處不得低于65%，稀漿封層不得低于50%。

細集料最好采用堿性石料生產的機制砂或石屑。為避免攤鋪過程中出現劃痕和顆粒脫落，必須將超粒徑顆粒篩除。

3)填料。可以摻加礦粉、水泥、消石灰等填料，以提高稀漿混合料的穩定性和封層強度。摻加一定量的礦粉目的在于改善礦料級配。

填料應干燥、疏松，無結團，并應符合技術規范的相關要求。應嚴格限制添加引氣劑的水泥和早強水泥的使用。

4)添加劑。在混合料中摻加一定量的添加劑，可有效改善稀漿料的施工性能，提高混合料的路用性能。在施工中，常用添加劑主要有無機鹽類添加劑、有機類添加劑等。在陽離子乳化瀝青混合料中摻加無機鹽類添加劑，可使得混合料的可拌和時間有效延長。

在施工中，應嚴格按設計要求的劑量進行添加劑摻加。嚴禁使用未經實驗室驗證的添加劑。

5)水。采用的水經實驗室驗證合格后即可使用，一般采用可飲用水。

3 開普封層施工工藝

采用開普封層技術對原有路面進行養護，能夠增加道路的通行能力和提高路面的耐磨性能，滿足重載路面的要求，提高行車的安全性和舒適性。本文以采用“AR碎石封層+一層微表處”進行高等級路面處治為例，介紹開普封層技術的應用，以期借鑒。

1)施工前的路面處治。在施工前，為防止水沿裂縫滲入到路的基層，需對路面坑槽進行挖補或噴補，對裂縫要進行灌縫。進行灌縫處治時，先要對裂縫進行擴縫，使用開槽機將裂縫切成10 mm×15 mm的U形槽，將灌縫料灌入后能夠有兩個很好的粘結面。還可以采用瀝青密封膠進行裂縫處治。

對路面進行清掃，也可用壓力水進行沖洗，待其完全干燥后方可進行橡膠瀝青的噴灑。一般使用水沖洗后晾曬24 h即可進行噴灑作業。

2)噴灑橡膠瀝青。將制備好的橡膠瀝青使用專用灑布車進行噴灑。

為確保橡膠瀝青噴灑量和厚度的均勻，應使用專用的電腦控制的瀝青灑布車進行作業。灑布量一般為2.5 L/m2～3.0 L/m2。灑布溫度控制在180 ℃～195 ℃。

調整好噴嘴的角度和噴灑排的高度，以保證形成正確的扇形噴灑面和良好的重疊度，并經過試噴來驗證和修正調節量。

碎石封層最好在溫暖、干燥的氣候下進行，原路面溫度應不低于13 ℃，環境溫度不低于16 ℃或不高于43 ℃。不得在雨天施工。

3)碎石撒布。通常對石屑進行預加熱或預裹覆處理，使石屑溫度在撒布時不低于160 ℃。預裹覆通常采用0.7%～1.0%的乳化瀝青。

石屑撒布采用自行式碎石撒布機。碎石撒布機應與橡膠瀝青灑布車保持20 m～30 m的距離，以確保石屑在粘結劑中有50%～70%嵌入量。

撒布量采用電腦速度控制，以確保撒布量恒定和均勻，覆蓋面積控制在85%左右為宜。撒布過高會干擾石屑的正確嵌入以及粘結。

4)碾壓。膠輪壓路機與碎石撒布機的距離不應超過60 m。石屑撒布后，在90 s內立刻碾壓。至少應碾壓2次，以充分壓實骨料。壓路機采用6 km/h左右的速度慢速碾壓。通常2臺～3臺以上膠輪壓路機，重疊操作，從一邊向另一邊壓。

5)微表處施工。在鋪設微表處前，應至少讓碎石封層堅固和經交通車輛碾壓一周以上，以使碎石封層表面完全穩定。

在施工前，清潔碎石封層表面，除去脫落的小顆粒、灰塵、石屑和其他多余的物質。

嚴格地按照實驗室的設計將各種材料輸送到拌缸，在5 s～6 s內將混合料快速攪拌均勻后平整地攤鋪到路面上。

在微表處施工中，注意做好縱線接縫及邊緣處理、稀漿稠度和平整度控制。

4 結語

采用開普封層技術進行路面處治，具有降低養護成本，減緩病害的快速發展，延長路面使用壽命的優勢，特別是橡膠瀝青具有很好的抑制反射裂縫的效果。

與單純的碎石封層或微表處相比，選擇采用開普封層技術，在避免集料流失的同時，還能夠顯著降低路面噪聲。隨著我國研究的深入和施工工藝的成熟，開普封層技術不僅可用于國道、省道等路面，還可用于高速公路等更高等級的路面，在我國具有極大的應用前景。

[1] 張海洋.開普封層技術的研究與應用[Z].2014.

[2] 謝貽飛.橡膠瀝青開普封層技術的應用研究[J].黑龍江科技信息，2013(15)：86.

[3] 鄧曉青，于 因，凌宏杰.橡膠瀝青碎石封層在城市道路改造中的應用研究[J].市政技術，2011(4)：98.

The application of Cape seal technology in high grade pavement treatment

Song Zhubing

(HeyuHighwayConstructionManagementOffice,Zuoquan032600,China)

This paper introduced the features of Cape seal technology in highway engineering,discussed the selection principles of raw materials in Cape seal construction,and taking the pavement structure of “rubber asphalt+micro-surfacing” as an example,illustrated the construction technology application of Cape seal technology to pavement treatment,contributed to the popularization and application of this technology.

Cape seal,rubber asphalt,pavement,micro-surfacing

2015-10-20

宋竹兵(1980- )，男，工程師

1009-6825(2015)36-0141-02

U416.2 < class="emphasis_bold">文獻標識碼：A

A