高滲透性乳化瀝青在瀝青路面透層施工中的應用

韓碩

（石家莊市公路橋梁建設集團有限公司，石家莊 050000）

1 引言

瀝青路面的耐久性主要取決于半剛性基層和瀝青面層的結構穩定性[1]。當前，多通過將透層油噴灑到半剛性基層表面的方式控制半剛性基層和瀝青面層的結合質量，其中，多以透層油深入基層大于5 mm 作為控制標準。若無法有效確保基層和面層的結合程度，會導致路面出現各種早期破壞，如網裂、擁包等，使瀝青路面的使用壽命大大縮短，不利于交通安全[2]。這就要求必須對半剛性基層路面中的透油層及其施工質量進行控制，以確保基層和面層的有效黏結。因此，對高滲透性乳化瀝青在瀝青路面透層中的施工進行研究非常有必要。

2 施工工藝

當前，瀝青路面透層施工主要存在以下問題：（1）透層油噴灑后，在基層的深入程度難以大于5 mm；（2）施工時，乳化瀝青固含量不足，若選擇一次性灑布完成，則乳化瀝青容易流淌在基層表面，若選擇兩次噴灑，則第二次噴灑的透層瀝青難以有效深入基層；（3）半剛性基層清掃不干凈；（4）灑布施工的均勻性不足等[3]。透層油的灑布施工工藝如圖1 所示。

圖1 高滲透型透層油灑布施工工藝

2.1 施工準備

為確保順利開展透層油施工，必須做好如下準備工作[4]。

1）在經過3～5 d 的養護之后，通過打毛機械對基層表面進行鑿毛，并盡可能外露水泥穩定碎石基層頂面的粗集料。

2）通過空壓機清掃基層表面，確保沒有浮塵。

3）在透層油的灑布施工中，需做好路緣石等結構物的遮擋，避免出現污染。

4）各施工作業面應配備足夠的空壓機和灑布車等，在透層油進行灑布施工之前，進行油嘴預熱，以確保灑布的均勻性。

2.2 灑布時間

透層油滲透深度和灑布時間有較大聯系。在半剛性基層未硬化時噴灑透油層有最大的滲透深度，隨著不斷增加的齡期和強度，透層油的滲透強度會越來越低。在結束半剛性基層的碾壓后，因半剛性材料固結不徹底，透層油的滲入較為容易，但隨著半剛性材料的強度不斷增加，其內部結構密實度不斷提高，透層油將越發難以深入[5]。因此，應該在碾壓基層成型后及時灑布透層油。但透層噴灑時間過早將會對半剛性基層表層強度造成影響，綜合考慮之下，推薦在半剛性基層碾壓后的3～5 d 之后再進行灑布施工，這樣既可控制透層油滲透深度，又可使半剛性基層表層強度得到保障。

2.3 灑布量

結合半剛性基層表面粗糙度和試灑效果確定透層油灑布量。為確保充灑布分且均勻，灑布車應保持30 km/h 的施工速度順直平穩行駛，且起步要快。灑布量的控制標準為灑布后沒有明顯徑流出現，建議控制在0.8～1.2 kg/m2，實際施工時宜取大值。但需注意不得大量流進邊坡等區域，以避免污染。

2.4 灑布施工

應通過瀝青灑布車噴灑透層油，所用噴嘴、施工速度和用量應合適且穩定。確定澆灑透層油的方式和標準后即可澆灑透層瀝青，但一般情況下，澆灑施工多通過灑布車進行，難以避免有較大用量，因此，需結合攤鋪面積、乳液含量以及瀝青用量等確定制備乳液的數量和灑布機的施工速度；在完成一次噴灑后應盡量避免補灑。噴灑乳液時，還需通過如下措施保障灑布質量[6]。

1）清洗干凈基層表面。先通過掃帚打掃干凈，再使用水槍沖洗，以排出坑槽低凹處的粉塵。

2）在基層表面潮濕且無積水時灑布乳液，以增加透層油下滲深度。若基層表面已經風干，需在灑水后進行噴灑。

3）控制破乳和攤鋪面層的時間。在破乳前，瀝青應下滲約70%，且基層內有瀝青牢固鑲嵌，水分蒸發完全后及時進行面層攤鋪施工。在24 h 后即可進行攤鋪面層施工，中間的間隔時間應控制在3 d 以內。

灑布車完成作業后，應及時輔以人工進行作業，具體內容包括清除表面的徑流油、油膜及灑布不均勻的位置，通過噴霧器進行人工補灑。在開始施工透層到完成封層施工前都需要封閉交通；完成養護后即可緩慢放開交通，應派遣專人確保車輛以小于20 km/h 的慢速經過。在灑布車完成灑布后應及時關閉油路，避免基層面有剩余油徑流成膜。完成灑布后，應進行24 h 的交通管制；破乳后經過8 h 即可施工下封層。

3 試驗路段鋪筑

3.1 試驗路概況

以衡昔（衡水至昔陽）高速公路一期工程為背景，項目主線路段所用路面結構為瀝青面層+水泥穩定碎石基層。在現有路面結構中，半剛性基層和面層的黏結性較差，且所處區域有較多降水，基層受到嚴重沖刷，使路面面層出現一定的脫層現象。為提升路面質量，經討論研究，決定通過高滲乳化瀝青透層施工的方式提高半剛性基層和面層的黏結性。

在項目試驗路段的水泥穩定碎石基層上灑布高滲透型透層油。該基層經過4 d 的養護后，在灑布透層油前先進行了拉毛處理，并通過吹風機吹掃浮塵，灑水潤濕。

3.2 透層油生產

3.2.1 設備要求

因高滲透型透層油與一般的透層油在制備工藝上有所區別，因此，需對其生產設備進行改進。考慮到瀝青材料需充分混合均勻，因此，在常規的瀝青容器里加入攪拌功能，且為使水溶液中的固化劑和乳化劑充分溶解，在乳化劑容器中加入攪拌功能。

所制備的高滲透型透層油配比為：30%SK90#瀝青、4%廢輪胎熱熔瀝青、1.6%B 型陰離子慢裂慢凝型乳化劑、54%水、10%滲透劑和0.4%固化劑。分別以125 ℃和65 ℃為瀝青和乳化劑水溶液的控制溫度。

3.2.2 透層施工

通過瀝青噴灑車進行透層油施工，經測量，灑布量約為1.0 kg/m2。噴灑施工時存在噴頭被堵的情況，原因在于生產高滲透型透層油時有部分乳化劑未能有效溶解，使乳化效果受到影響，出現較粗顆粒。此外，加入的固化劑有增稠效果，且固化劑添加時以人工方式進行攪拌，導致乳化瀝青有凝絮現象而堵塞了噴頭。

因此，在生產高滲透型透層油時必須嚴格控制乳化液溶液的制備過程，避免有乳化不佳的情況出現，導致施工受到影響。在之后的室內試驗發現，乳化劑溶液制備時加入了固化劑，使乳化劑得到有效溶解，制備出的高滲透型透層油有較好的穩定性。因此，建議使用慢裂慢凝型陰離子乳化劑，且在制備乳化劑溶液時加入定量固化劑。

3.3 結果與分析

在試驗段里，除了灑布高滲透型乳化瀝青外，還設置了普通陽離子中裂型乳化瀝青的對照組。對照組同樣以1.0 kg/m2作為灑布量，且水穩基層在經過12 h 的養護后再開展灑布施工。

3.3.1 黏結性對比比

觀察經過48 h 灑布后的表面情況可知，采用高滲透型透層油施工的瀝青表面有均勻的黑褐色色澤，且無法用手揭起瀝青膜，表明施工所用灑布量較為合適。試驗結果對比具體如圖2 所示。

圖2 試驗結果示意圖

高滲透型透層油在破乳的油膜較厚，且油膜在車輛經過后不會卷起而只有輪胎印，說明其黏結性滿足要求。

普通乳化瀝青在破乳后沒有油膜出現，且基層表面黏結性較差，車輛經過后基層瀝青被卷走，有發白現象。可以看見，在半剛性基層上，普通乳化瀝青的黏結性較差，難以滿足要求。

此外，未在高滲透型透層油中加入固化劑時，當基層灑布上透層油且破乳后出現的油膜在車輛經過后被卷起，黏結性較差。因此，對于高滲透型透層油的黏結性而言，固化劑的加入有重要效果。

進一步對比發現：普通乳化瀝青在基層經過12 h 養護后灑布的試驗組里，基層表面的乳化瀝青和集料、瀝青和基層集料缺乏黏結性，松散程度較高；而高滲透型透層油在基層經過4 h 養護后灑布的試驗組里，瀝青和基層集料、瀝青和基層有較好的黏結性。

綜合上述分析可以看出：高滲透型透層油和基層的黏結性在添加完固化劑后得到顯著增強，相比于普通乳化瀝青有著更強的黏結性能，能夠使半剛性基層表面黏結性得到有效改善。

3.3.2 滲透深度對比

鉆芯取樣結果如圖3 所示。

圖3 滲透情況對比

從結果上看，高滲透型透層油有約12 mm 的滲透深度，且其滲透深度在較大水穩基層孔隙的位置能達約40 mm，而普通乳化瀝青則僅有5 mm 的滲透深度。因此，高滲透型透層油滲透性較好，且其與基層集料和基層表面均有較好的黏結性，能夠使基層和面層的整體性得到較大改善。在通過高滲透型透層油灑布半剛性基層時，建議在半剛性基層鋪筑后的3～5 h后進行灑布施工，且建議以0.8～1 kg/m2作為灑布量，以確保其滲透深度、黏結性和基層強度滿足要求。

4 結語

經上述研究，主要得出如下結論。

1）在生產透層油時，鑒于所添加的瀝青原材料和固化劑等較為特殊，需改進生產設備，在相應容器里加入攪拌功能，以確保混合料均勻混合。

2）在施工透層油前應做好各項準備工作，基層表面應做好拉毛處理，并通過空壓機清掃干凈基層表面，確保沒有浮塵遺留。

3）建議以0.8～1.2 kg/m2作為灑布量。

4）建議在半剛性基層鋪筑3～5 d 后再進行灑布，以確保透層油有足夠的滲透深度和半剛性基層的表面強度滿足要求。

5）灑布后應及時進行交通管制，直到透層油破乳徹底，且在破乳后經過8 h 才可施工下封層。

6）對比鋪筑效果可知，相比于普通乳化瀝青，高滲透型透層油有更好的滲透性和黏結性，且其約有12 mm 的滲透深度。