噴砂還原固封技術(shù)在國道320線的應(yīng)用

文 萍鄉(xiāng)市湘東公路事業(yè)發(fā)展中心 肖璞 彭國強(qiáng)

霧封層再生技術(shù)是瀝青道路早期預(yù)防性養(yǎng)護(hù)最有效的方法之一，大量工程實(shí)踐結(jié)果表明，在不改變原有瀝青路面的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，還原劑組分能夠有效再生老化瀝青，從而使得原老化瀝青路用性能得到很大改善。增加噴砂工藝環(huán)節(jié)后，路面抗滑水平也有很大改善。

瀝青路面開放交通以后，性能的衰減呈現(xiàn)逐步加劇的趨勢。在初期的2年至4年，瀝青路面不會(huì)出現(xiàn)明顯的病害，其主要變化是表層瀝青逐步老化變脆，黏聚力下降，以及在通行、雨水沖刷和冰凍的作用下，表面膠結(jié)料和細(xì)集料逐步散失，表面構(gòu)造加大。此時(shí)如果不采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施，病害將加快發(fā)展，演化為網(wǎng)裂和坑洞等失穩(wěn)性混合料病害。

試驗(yàn)路段安排在國道320線萍鄉(xiāng)市湘東區(qū)黃花沖至蓮花橋段（k1112+100至k1109+100），屬于南方典型的丘陵山地地形和亞熱帶溫暖濕潤季風(fēng)氣候，施工期間的白天溫度達(dá)36攝氏度至38攝氏度，晚上溫度29攝氏度至30攝氏度，空氣濕度50%至70%，段落間有坡度較大的150米長急上下坡，以及各長約800米的連續(xù)上下緩坡，試驗(yàn)段中間的轉(zhuǎn)彎半徑大，無明顯的視線死角和危險(xiǎn)路段。

國道320線采用AC-13級配磨耗層，采用石灰?guī)r作為粗骨料，是江西省國省道普遍的情況。根據(jù)現(xiàn)場路肩對比的情況看，磨耗層細(xì)料已經(jīng)開始丟失，但程度為輕到中等，構(gòu)造深度水平在0.38至53。由于承受重交通影響，石灰?guī)r粗集料表面磨光明顯，摩擦系數(shù)（擺值）的水平僅在32至45。

國道320線是連接江西和湖南重要的運(yùn)輸主干線，在高速公路實(shí)行計(jì)重收費(fèi)且國道取消收費(fèi)以后，路面上行駛的重載和掛載貨車數(shù)量增多，交通流量較大，貨車數(shù)量約占50%，日均車流量預(yù)估在1.2萬輛至1.5萬輛。盡管如此，該路段的路面結(jié)構(gòu)保持完好，橫縱向裂縫數(shù)量極少，符合預(yù)防性養(yǎng)護(hù)作業(yè)的基本前提。

國道320線萍鄉(xiāng)市路段

噴砂還原固封技術(shù)保持了霧封工藝施工便捷的特點(diǎn)，在充分達(dá)成霧封表面封閉和色澤還原的目標(biāo)基礎(chǔ)上，解決了霧封工藝普遍的抗滑隱患問題，承受了重載交通的考驗(yàn)，特別適合構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)安全空間較小且車速相對較快的國省道工程應(yīng)用。

試驗(yàn)原材料和測試

經(jīng)現(xiàn)場勘察，施工選取的試驗(yàn)段路面已有相當(dāng)程度的老化，原路面結(jié)構(gòu)的石灰?guī)r磨損導(dǎo)致路面泛白、缺油引起表面細(xì)料缺失比較嚴(yán)重，而且部分路面的中大料開始剝落，大料磨損使得抗滑系數(shù)出現(xiàn)一定程度衰減，但是路面平整度不錯(cuò)，未出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性的失穩(wěn)，養(yǎng)護(hù)時(shí)機(jī)適宜。局部的車轍和坑槽需要銑刨挖補(bǔ)，幾處大于2毫米的裂縫需灌縫處理，此外，有橋面的伸縮縫處水泥塊松散也需重新補(bǔ)強(qiáng)。

試驗(yàn)原材料

針對由路面表層瀝青老化引起的細(xì)集料丟失、路面泛白，選用噴砂還原固封技術(shù)對舊路面養(yǎng)護(hù)，可延緩路面大中修時(shí)間，從而延長路面使用壽命，路段所選用的還原固封技術(shù)材料基本性質(zhì)如表1和表2所示。

表1 還原劑基本性質(zhì)

表2 保護(hù)劑基本性質(zhì)

由表中可以看出，還原劑和保護(hù)劑均為水性乳液，閃點(diǎn)、游離甲醛、揮發(fā)性有機(jī)化合物含量、苯、甲苯、乙苯、二甲苯總和等指標(biāo)均符合安全環(huán)保要求。同時(shí)，其儲(chǔ)存穩(wěn)定性較好，允許施工周期長。還原劑施工破乳后，其含有的有效殘留物能夠很好地再生老化瀝青，使其恢復(fù)新瀝青水平，保護(hù)劑施工破乳后對集料具有很好的黏附性，施工時(shí)添加少量玄武巖細(xì)料能夠補(bǔ)充路面丟失的部分細(xì)集料，提高路面的摩擦系數(shù)。

試驗(yàn)測試

霧封是一個(gè)平衡的工藝，類似于混合料的目標(biāo)配合比，所有的材料用量都需要通過測試初步確定，影響因素包括構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)、滲水系數(shù)等。

選取試驗(yàn)段中的典型路面進(jìn)行試灑，確定還原劑和保護(hù)劑的灑布量，以及細(xì)料的撒布量和相應(yīng)的養(yǎng)生時(shí)間。試驗(yàn)路面清掃干凈后將還原劑用水稀釋后，按照每平方米0.2千克至0.3千克的噴灑量均勻噴灑至老化瀝青路面。待還原劑完全破乳后養(yǎng)生一段時(shí)間，均勻撒布每平方米180克至220克玄武巖細(xì)料，之后將第二層水性保護(hù)劑按照每平方米0.3千克至0.5千克的噴灑量均勻涂刷至試驗(yàn)路面。

經(jīng)過噴砂還原固封保養(yǎng)后的瀝青路面外貌有明顯改變，還原固封噴灑至老化瀝青路面后，一方面還原劑中水分逐漸蒸發(fā)造成乳液的破乳；另一方面帶電還原劑微粒與帶相反電荷的石料之間異性電荷的引力使得還原劑微粒黏附至石料的表面。

與此同時(shí)，還原劑組分不斷向下滲透，進(jìn)而再生老化瀝青路面。根據(jù)現(xiàn)場路面吸收、養(yǎng)生時(shí)間和路面構(gòu)造、滲水和摩擦系數(shù)影響等情況判定，確定第一層還原劑噴灑量為每平方米0.2千克，白天養(yǎng)生時(shí)間2小時(shí)，夜間施工養(yǎng)生時(shí)間3小時(shí)；第二層保護(hù)劑的灑布量為每平方米0.35千克，白天養(yǎng)生時(shí)間2小時(shí)，夜間施工養(yǎng)生4小時(shí)；細(xì)料撒布量為每平方米180克至220克，選取12-20目水洗玄武巖機(jī)制砂。

施工過程

在國道320線瀝青路面的噴砂還原固封預(yù)防性養(yǎng)護(hù)過程中，受施工氣候條件、開放交通時(shí)間等限制，為使還原劑能夠完全擴(kuò)散至老化瀝青中，同時(shí)避免還原劑施工后路面摩擦下降、路面色澤變化不大、黏附性小等問題，在還原劑施工后一段時(shí)間，均勻撒布玄武巖細(xì)集料，之后再噴灑第二層保護(hù)劑。

施工方案

由于試驗(yàn)路段的車流量大，以貨車和重載車為主，周邊散布不少村莊和少量生產(chǎn)企業(yè)，其中還有一個(gè)紅綠燈丁字路口，且沿途各種出口眾多；車輛隨地掉頭和逆行普遍，摩托車、農(nóng)用車和機(jī)動(dòng)車混流，交通情況復(fù)雜不好控制，為施工中的交通引導(dǎo)和作業(yè)帶來極大挑戰(zhàn)。

經(jīng)現(xiàn)場實(shí)地勘察后，按照項(xiàng)目業(yè)主建議要求，決定采取單向單車道封閉作業(yè)，施工完超車道以后馬上換邊進(jìn)行同向行車道施工，減少交通干擾和便于管理。施工第一天發(fā)現(xiàn)，即使封閉道路，如遇車輛行駛緩慢，比如爬坡或前方車輛掉頭引起減速，后方車輛馬上進(jìn)入施工區(qū)域進(jìn)行超車；二是紅綠燈路口，由于施工作業(yè)或養(yǎng)生使得行駛不暢，駕駛員不聽指揮導(dǎo)致車輛隨意穿行作業(yè)區(qū)域普遍，多次補(bǔ)灑和清理施工區(qū)域工作量非常大。

為盡量避免交通干擾，同時(shí)實(shí)現(xiàn)連續(xù)完成單幅施工換邊，回避高溫作業(yè)時(shí)段，調(diào)整為跨夜晚施工模式：下午15點(diǎn)開始封閉交通，17點(diǎn)前完成還原劑噴灑，18點(diǎn)完成噴砂，19點(diǎn)前完成還原劑噴灑。22點(diǎn)換邊，早上7時(shí)至8時(shí)開放全幅交通。工程總計(jì)5萬多平方米，實(shí)際只用了兩天的時(shí)間，在公路重交通岔路口多的情況下，養(yǎng)護(hù)工程效率驚人。

噴砂還原固封中使用的還原劑和保護(hù)劑均為水性乳液，具有很好的穩(wěn)定性與安全環(huán)保特性，還原劑滲透能力強(qiáng)，能將表層老化最嚴(yán)重的部分瀝青再生還原，恢復(fù)表層瀝青黏附性能和柔韌性。

施工工藝

還原劑和保護(hù)劑均為水溶性穩(wěn)定乳液。考慮到單位面積的灑布量較小，宜采用霧化效果較好的智能灑布設(shè)備灑布。對老化路面勻化覆蓋，并迅速向混合料微裂紋滲透，老化最為嚴(yán)重的表層1厘米以上膠結(jié)料進(jìn)行再生。被激活的瀝青黏附細(xì)集料能力提高，實(shí)現(xiàn)對瀝青路面表面的重新封閉。施工作業(yè)之前須進(jìn)行灑布量確定，選擇路面代表性段落，通過小面積人工試驗(yàn)，確定路面適宜的霧封劑噴灑量。

施工前的路面清潔，為保證滲透、固結(jié)和成膜性，宜在20攝氏度以上地表溫度條件下施工。施工時(shí)的噴灑與養(yǎng)生，施工后開放交通、跟蹤檢測。還原劑噴涂后，養(yǎng)生需充分、養(yǎng)生時(shí)間需保證在兩小時(shí)（氣溫、日照、風(fēng)力、濕度不理想情況下適度延長）以上，確保還原劑充分破乳、干燥和吸收，再進(jìn)行第二道保護(hù)劑噴涂。部分路段需要補(bǔ)充一定量細(xì)集料后噴灑第二次保護(hù)劑，待保護(hù)劑充分干燥固化、無黏手情況后，測試摩擦系數(shù)合格，開放交通。

工后路面測試

待施工完畢后，對施工前后的路面滲水、摩擦系數(shù)和構(gòu)造深度進(jìn)行跟蹤檢測，在施工路段沿線選取3個(gè)點(diǎn)，相隔500米以上，距離路面邊緣不少于1米，檢測具體結(jié)果如表3所示。

表3 噴砂還原固封施工前后路面指標(biāo)變化

數(shù)據(jù)顯示還原固封能夠使原來滲水老化路面不再滲水，對原路面構(gòu)造深度損失率＜10%，撒布的玄武巖細(xì)集料能夠?qū)υ访婺Σ料禂?shù)帶來不同程度的提高，施工后的摩擦系數(shù)滿足通車要求，再生瀝青路面的外貌更加黝黑，噴砂還原固封施工方案對于老化瀝青路面的再生保養(yǎng)具有很好的效果。

噴砂還原固封技術(shù)使用效果

國道320線養(yǎng)護(hù)通車一個(gè)半月后，行車道位置的粗石料突起位置已經(jīng)磨出，但周邊構(gòu)造的油膜保持飽滿，撒布的機(jī)制砂仍然穩(wěn)固存在于路表構(gòu)造中。摩擦系數(shù)保持在50（擺值）以上的水平。

噴砂還原固封在體現(xiàn)了霧封高效還原保護(hù)效果前提，同時(shí)克服了既往霧封技術(shù)降低路面抗滑能力的缺陷。適用于普遍采用連續(xù)級配和非耐磨骨料的國省道（丘陵和山嶺區(qū)）路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

噴砂還原固封中使用的還原劑和保護(hù)劑均為水性乳液，能將表層老化最嚴(yán)重的部分瀝青再生還原，恢復(fù)表層瀝青黏附性能和柔韌性。保護(hù)劑具有很好的封水和耐磨效果，能夠很好地黏附細(xì)集料，在交通的作用下，表層混合料二次壓密，非結(jié)構(gòu)性裂紋自愈合，形成深層和多層次的表面封閉，耐磨、表面老化保養(yǎng)和封閉效果顯著。