含砂霧封層在高速公路預防性養(yǎng)護中的應用

李 燕,王 琳,王 佳,林江濤,樊 亮

(1.山東高速股份有限公司京滬養(yǎng)護分中心，山東 濟南 250102;2.山東高速股份有限公司，山東 濟南 250101;3.山東省交通科學研究院，山東 濟南 250031)

1980 年加拿大學者Blum 和Phang在路面管理系統(tǒng)的研究中，提出了路面預防性養(yǎng)護的概念，一般認為是指在路面結(jié)構(gòu)強度充足，路面狀況尚滿足功能要求僅表面功能衰減的情況下，為恢復路面表面的服務功能而對路面進行有計劃的主動性養(yǎng)護[1-4]。2011年，徐劍、黃頌昌等根據(jù)我國國情提出了路面預防性養(yǎng)護的定義，在一定程度上促進了我國預防性養(yǎng)護技術(shù)體系的建設與發(fā)展。路面預防性養(yǎng)護是一項復雜的系統(tǒng)工程，科學的路面預防性養(yǎng)護決策，需要對原路面技術(shù)狀況進行準確評價，在最適宜的時機，在最適宜的路面上實施最適宜的養(yǎng)護措施[5-7]。不同于傳統(tǒng)矯正性養(yǎng)護，預防性養(yǎng)護具有明顯成本優(yōu)勢，在營壽命周期內(nèi)，實施3～4次預防性養(yǎng)護一般可增加10～15年路面使用壽命，節(jié)約45%～50%的養(yǎng)護費用，大大節(jié)約了養(yǎng)護維修資金，具有巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。而預防性養(yǎng)護則是一種前置防范，工序簡單，難度較低，能最大程度減少對交通干擾，具有明顯的社會效益[8-10]。其中，含砂霧封層技術(shù)就是一種適用于高等級公路早期預防性養(yǎng)護技術(shù)。

本文依托山東高速集團有限公司濟萊高速(濟南段)養(yǎng)護項目，結(jié)合西爾瑪含砂霧封層的施工技術(shù)，對含砂霧封層原材料、混合料設計及現(xiàn)場施工工藝、效果進行了論述。分析含砂霧封層在高速公路預防性養(yǎng)護中的用途，為今后預防性養(yǎng)護措施的推廣提供一定的依據(jù)。

1 原材料要求

含砂霧封層材料包括改性乳化瀝青(或改性煤基瀝青)材料、聚合物添加劑，可分為乳化瀝青基霧封層材料和乳化煤瀝青基霧封層材料。含砂霧封層材料所用的細粒砂由一定級配組成，顆粒為30～70目，可分為機制玄武巖砂和石英砂。含砂含砂霧封層材料、砂的控制指標及檢測結(jié)果見表2、表3。其中，含砂霧封層材料耐熱性是指霧封層形成干燥涂層后，一定溫度和時間下，霧封層材料涂層不產(chǎn)生流淌、滑動、滴落等現(xiàn)象的性質(zhì)，表2、表3試驗數(shù)據(jù)顯示，所檢指標均滿足相應技術(shù)要求。

表1 含砂霧封層材料檢測結(jié)果

表2 石英砂檢測結(jié)果

2 混合料設計

含砂霧封層的混合料設計，應充分考慮原路面狀況、交通量、氣候條件等因素，選擇適當?shù)撵F封層材料；根據(jù)路面狀況，確定材料和施工工藝。

當路面狀況平整、無裂紋、無坑槽時，用含砂霧封層材料噴灑1～2遍；當路面狀況平整、有車轍麻面、微小裂紋時，可選用含砂霧封層材料，根據(jù)具體情況選用2～3遍；當路面狀況不平整、有坑槽或有較寬裂紋，需進行修補后選擇含砂霧封層材料噴灑2～3遍。

含砂霧封層根據(jù)路面技術(shù)狀況可以分為單層噴灑、雙層噴灑，單層含砂霧封層材料噴灑量為0.9～1.2kg/m2(混合料)。雙層含砂霧封層材料第一層噴灑量0.8～1.0kg/m2(混合料)，第二層噴灑量也為0.8～1.0kg/m2(混合料)。雙層噴灑時，第二層噴灑需在第一層表干后進行，其表干時間一般為2～4h。含砂霧封層的混合料設計步驟見表3，攪拌均勻后可進行含砂霧封層室內(nèi)抗滑性能、噴灑厚度測試試驗。

表3 混合料設計要求

3 現(xiàn)場施工及效果

含砂霧封層施工宜采用大型高壓噴灑車，噴灑時，噴灑設備應保持速度和噴灑量的穩(wěn)定，在整個灑布寬度范圍內(nèi)，應噴灑均勻；小規(guī)模施工或局部施工可采用小型手動高壓噴灑設備。表4、表5及表6為含砂霧封層處置前后路面實體檢測情況，本次含砂霧封層施工后路面摩擦系數(shù)的檢測，在開放交通之前檢測。

表4、表5顯示，施工后含砂霧封層對路面摩擦系數(shù)及構(gòu)造深度有明顯影響。構(gòu)造深度有一定程度的下降，這是由于霧封層材料填充物路面表面的原因；但是，其處治前后擺式摩擦升高了近30%左右，表明增加了路面的抗滑效果。需要指出的是，由于檢測時還未開放交通，因此擺式摩擦值相對較大；隨著交通的開放，該項技術(shù)對原有路面結(jié)構(gòu)影響程度會逐漸下降。表6顯示，該技術(shù)具有封水效果。另外，含砂霧封層還具有防止瀝青的進一步老化的作用，其乳化瀝青材料本身比工藝更加重要。

表4 摩擦系數(shù)測定情況

表5 構(gòu)造深度測定情況

表6 滲水系數(shù)測定情況

從整個施工過程來看，本項目中含砂霧封層施工工藝穩(wěn)定，施工速度快；單層含砂霧封層材料噴灑量為0.9～1.2kg/m2(混合料)；雙層含砂霧封層材料第一層噴灑量0.8～1.0kg/m2(混合料)，第二層噴灑量也為0.8～1.0kg/m2(混合料)。雙層噴灑時，第二層噴灑需在第一層表干后進行，施工條件的表干時間是2～4h。從施工質(zhì)量來看，高壓噴灑可以使混合漿體填充于瀝青混合料縫隙間，由于該技術(shù)中含有改性乳化瀝青、聚合物添加劑等物質(zhì)，可以使其保持與原路面較好的附著能力，含砂霧封層施工效果見圖1。

圖1 含砂霧封層施工效果

4 結(jié)語

含砂霧封層材料是由改性乳化瀝青(或改性煤基瀝青)材料、聚合物添加劑、細粒砂組成的混合料。含砂霧封層材料可采用專用的霧封層高壓噴灑車，在瀝青路面上噴灑形成一薄層，用以防止瀝青表面氧化，填補細小的裂縫，替代缺失的瀝青。通過霧封層材料的細小骨料環(huán)繞在原有骨料的底部對其起到穩(wěn)定作用，并能降低封層下面瀝青混凝土溫度以達到降低瀝青老化速度、保持路面抗滑性能，達到顯著改善路面外觀、延長路面大中修周期的效果。