含砂霧封層技術在汽車試驗場瀝青路面預防性養(yǎng)護中的應用研究

董月友　王修江　許海龍　王鵬

摘 要：文章結(jié)合汽車試驗場高速環(huán)道試驗路的路齡狀況，積極引入含砂霧封層技術對高速環(huán)道試驗道路進行早期的預防性養(yǎng)護干預。本文詳述了含砂霧封層技術的施工工藝、質(zhì)量控制和后期效果追蹤比較，發(fā)現(xiàn)含砂霧封層材料不僅不會影響到路面的使用功能，而且具有防水、防結(jié)冰的效果，體現(xiàn)了含砂霧封層技術在試驗場高速環(huán)道養(yǎng)護工作中經(jīng)濟有效、簡便易行的路面防護應用價值，對未來汽車試驗場試驗道路的預防性養(yǎng)護的管理與實施具有指導性及實際操作性的積極作用。

關鍵詞：汽車試驗場;含砂霧封層;預防性養(yǎng)護

中圖分類號：U418.6 文獻標識碼：A

0 引言

20世紀90年代以來，中國汽車產(chǎn)業(yè)進入了快速發(fā)展時期，汽車產(chǎn)品逐漸從生產(chǎn)資料領域進入了個人消費領域。根據(jù)調(diào)查研究，汽車增長率的彈性系數(shù)在未來10年左右還會處于增長事態(tài)，汽車銷量保持10%左右的增速是完全有可能的[1]。然而汽車的飛速發(fā)展肯定是離不開汽車試驗場的，現(xiàn)全國各地都在相繼建設汽車試驗場，據(jù)統(tǒng)計全國汽車試驗場數(shù)量有30家左右。隨著汽車試驗場投入使用時間的推移，道路開始出現(xiàn)老化及各類指標下降，過去對于路面的處治方式主要采取先損壞后修復的被動養(yǎng)護方式，即在路面使用性能達不到規(guī)范要求時才對路面進行修復性的養(yǎng)護，這種養(yǎng)護方式不僅費用高、施工工期長、而且效果不佳、治標不治本。汽車試驗場怎樣安全、高效的運營管理與養(yǎng)護管理成為汽車試驗場行業(yè)關注的重點。

含砂霧封層技術作為成熟的瀝青路面早期預防性養(yǎng)護技術，其厚度薄（1 mm左右），在保護瀝青路面的同時，幾乎對原瀝青路面的紋理構造不造成破壞，汽車試驗場的高速環(huán)道試驗瀝青路面由于經(jīng)過特殊的測試設計，對瀝青路面的技術指標的保持要求更加嚴格，為了保證含砂霧封層技術能夠最大限度的保持原試驗路面的技術參數(shù)，維持路面較高的路用性能并延緩瀝青路面的病害發(fā)生，延長試驗道路的使用壽命。

1 項目概況

由于汽車試驗場車輛測試比較繁忙，試車場的試驗車道直接承受行車荷載、車輛速度、荷載類型、作用方向等多個行車駕駛要素與常規(guī)道路不同，高速環(huán)道跑道路面設計需要滿足車輛高速行駛的安全性、舒適性、試驗性的技術要求。表1、表2分別為高速環(huán)道試驗道路瀝青結(jié)構和抗滑要求。

高速環(huán)道試驗路自2015年投入使用，2020年對高速環(huán)道瀝青路面情況進行調(diào)查統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)多處微小裂縫及瀝青膜老化脫落現(xiàn)象（見圖1），未發(fā)現(xiàn)較大的網(wǎng)裂、龜裂、車轍等病害，為預防早期病害發(fā)展影響路面整體結(jié)構，封閉路面微小裂縫，為了保持試車的行車安全性，同時要維持原路面抗滑性能，我們采用了西爾瑪公司提供的一種新型樹脂型含砂霧封層材料作為高速環(huán)道、試車場道路的預防性養(yǎng)護施工。

除此以外，鹽城地處北亞熱帶氣候向暖溫帶氣候過渡地帶，具有過渡性特征，且受海洋影響較大，季風氣候較明顯，冬季多偏北風夏季多偏南風[4]。風雨中容易夾帶海鹽，對路面長期造成鹽腐蝕。冬季氣溫多集中在-5～5℃之間，高速環(huán)道試車帶在冬季背陰面容易形成結(jié)冰帶，對試車造成嚴重的安全隱患，進行預防性養(yǎng)護后的路面各項指標滿足汽車測試需求（如圖2所示）。

2 材料選擇

2.1 樹脂型含砂霧封層原料

含砂霧封層各項指標應滿足《公路瀝青路面養(yǎng)護技術規(guī)范》（JTG 5142—2019）中含砂霧封層材料的要求，為保證含砂霧封層耐久性能，通過正交試驗得出原液合理固含量范圍為54%～64%;本工程項目采用西爾瑪公司生產(chǎn)的樹脂型含砂霧封層原料，其技術指標見表3。

2.2 細粒砂

為提高路面抗滑性能，保證原路面的摩擦系數(shù)，需在霧封層中加入一定比例的細粒砂。本工程項目選用經(jīng)機械篩選的玄武巖砂，對其性能指標進行檢測，試驗結(jié)果見表4。

3 施工質(zhì)量控制

3.1 施工準備

施工前，要求對原路面進行清掃，使路表清潔，無雜物、塵土，無積水。原路面油污需要用西爾瑪油污清洗劑處理，清除原路面的污油、油斑。原路面坑槽要事先用適當?shù)臒峄蚶錇r青混合料予以修復，裂縫要用裂縫填料修補。

為達到最佳效果，材料配比參照以下比例進行混配。樹脂型含砂霧封層原料：100 kg;玄武巖砂：45 kg;水：5～10 kg。

3.2 施工階段

采用高壓霧化灑布車對含砂霧封層混合物進行灑布，灑布時氣溫應高于10℃，且不能在雨天施工，含砂霧封層灑布量控制在1.0 kg/m2，并提前對噴頭進行檢查，防止阻塞而導致灑布不均，調(diào)整噴頭角度及灑布寬度，對未灑布到的部位進行人工涂刷，保證整體美觀，灑布車輛應保持勻速行駛。

3.3 養(yǎng)生及恢復試車

施工完成后進行養(yǎng)生，原則上養(yǎng)生時間不少于4 h，待乳化瀝青完全破乳固化后結(jié)合氣溫情況恢復試車。

4 施工質(zhì)量評價

4.1 前后檢測比較

施工前后對路面構造深度、滲水系數(shù)、抗滑擺值進行檢測比較，見下表5。

由表5可知，采用含砂霧封層養(yǎng)護的路面，封層前后路面滲水系數(shù)均值由33 mL/s下降至0 mL/s，表明含砂霧封層養(yǎng)護后的路面基本不滲水防水性能良好。采有含砂霧封層對路面進行養(yǎng)護后，路面構造深度略有下降，但影響很小。摩擦系數(shù)在含砂霧封層實施后略有增加，表明采用含砂霧封層處理的路面保持了原路面的抗滑性能，從而保證了行車安全。

4.2 峰值制動力系數(shù)測試

為了進一步論證含砂霧封層材料行車安全性，參照GB/T 269867—2011道路車輛路面摩擦特性測定恒速、瞬態(tài)制動力法，對原路面和含砂霧封層路面進行峰值制動力系數(shù)測試。見下表6。

汽車向前運動的直接因素數(shù)與地面的摩擦有關，當摩擦力太小而驅(qū)動力很大時汽車會打滑。道路的附著系數(shù)受車輪結(jié)構、材料，道路表面形狀、材料有關，不同性質(zhì)道路其附著系數(shù)變化甚大。一般干燥潔凈的瀝青路面（稱為良好道路）縱向峰值制動力系數(shù)高達0.8～0.9[9]。

由表6可以看出，在路面干燥時，含砂霧封層施工后的試驗段區(qū)域路面摩擦系數(shù)為0.9比高速環(huán)道原路面0.881略大，試驗車輛行駛安全;在路面濕潤狀況下，含砂霧封層施工后的試驗段區(qū)域路面摩擦系數(shù)為0.71比高速環(huán)道原路面0.805降低，因差別較小，試驗車輛行駛相對安全。

4.3 防結(jié)冰觀測

此次在高速環(huán)道的背陰面冬季低溫天氣下易出現(xiàn)結(jié)冰的路段實施了一段含砂霧封層材料，在2020年冬季-6℃氣溫下進行防結(jié)冰效果觀察，觀測結(jié)果見下圖3所示。

從圖3可見，在實施了含砂霧封層的路段，未出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，而沒有實施路段依然出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，由此可以證明西爾瑪?shù)臉渲秃办F封層材料具有一定的防結(jié)冰效果，可以一定程度上消除冬季試車的安全隱患。

5 結(jié)論

試驗場建成投入使用后，如何能夠?qū)⒃囼瀳霭踩⒏咝А⒖茖W的運營管理與養(yǎng)護管理，成為了汽車試驗場一個新的課題。

本項目是含砂霧封層技術在中汽試驗場高速環(huán)道進行預防性養(yǎng)護的第一次應用，從安全性、防滲水、防結(jié)冰等結(jié)果看起到了良好的預養(yǎng)護效果，瀝青路面的早期病害發(fā)生發(fā)展都與水損害、凍融損傷有很大關系，含砂霧封層技術的有效性延緩了病害的產(chǎn)生和發(fā)展，避免瀝青路面過早的損壞，延長路面使用壽命，推遲大中修時間，填補了汽車試驗場瀝青路面早期預防性養(yǎng)護中的技術空白，對含砂霧封層技術在汽車試驗場瀝青路面當中的應用有著較大的推動作用。

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