透层油的洒布及其主要作业参数的优化

贾小平

（山西路桥第二工程有限公司分公司，山西 临汾 041051）

众所周知，由于半刚性基层具有较高的整体强度（包括抗压和抗疲劳强度）、较强的荷载扩散能力、良好的水稳定性、吸收路上行车振动荷载能力优越而成为目前国内外沥青路面基层的首选结构。如笔者所在山西地区的高等级道路（包括沥青混凝土和水泥混凝土路面）大多采用以水泥稳定碎石和二灰稳定碎石两种配比材料铺筑高等级道路，特别是高速公路的半刚性基层，收到了良好的效果。

1 问题的提出

在沥青路面的结构层中，半刚性基层的主要作用是承载上部荷载（包括道路自身和行车荷载）和抵抗道路变形的任务，而沥青面层主要起到基层封闭（防止水毁）和抵抗车辆磨耗的作用，同时也是上部行车振动荷载的主要吸收带。这种基层和面层的有机结合构成了高等级道路的主要受力特征，为道路的正常服务创造了基础。有鉴于此，半刚性基层和面层在道路中相辅相成，没有前者，则道路就没有承重结构；而没有后者，则道路就失去了主要的防水和避振功能。同时，它们必须良好地结合成一个有机的整体，才能完成各自承担的“角色”。笔者曾因工作需要在山西大（同）运（城）高速大同区段进行道路病害的专题调研，发现高速公路有些路段出现的以面层材料松散、坑槽和纵横网裂为代表的早期损坏，其下部道路基层却基本完好，但这些路面病害若不及时修补，则下部道路基层由于失去了封闭和磨耗的保护，必然会加速损坏而伤及道路基础[1]。这些道路损坏的形成原因固然多种多样，但鉴于大多病害的基层尚未损坏分析，基层和面层没有有机结合而形成一个良好的受力整体是主要原因。由此引起的下述结果是显而易见的。

a）面层失去了承重基础，在车辆碾压下出现破坏。

b）由于面层的损坏，半刚性基层的某些缺陷很容易影响到面层上，使其出现各种纵横反射裂缝损坏。

c）当面层的裂缝大量出现和聚集时，极易形成路面的松散和坑槽[2]，而坑槽的四壁和底部会与行车车轮直接接触，从而加剧行车对路面的碾压冲击，这种冲击必然会引起坑槽周围路面及道路下部基层的加速破坏。

有鉴于此，基层和面层能否良好结合已成为高等级道路，特别是高速公路早期损坏和影响其服务寿命的关键之一，必须引起道路设计、施工和管理养护部门的高度重视。

2 透层油的洒布是基层和面层良好结合的关键

沥青混凝土材料是以较高的温度和一定的初压指标由摊铺机摊铺在基层上，后经压实而达到一定的密实度（通常为96%以上）后最终形成沥青混凝土路面。在这个过程中，道路基层是在常温下接受高温沥青混凝土材料在其上部的摊铺。虽然此时的沥青混凝土材料温度较高（150℃～170℃），但毕竟是一种固态或固—液混合体物质，当其与完全固态且为常温状态的基层接触时，很难使它们完全结合在一起。为了实现它们的良好结合，在它们之间洒布透层油是十分必要的。在常温下，透层油呈现液态，是一种较为典型的有机物质，因此可与下部半刚性基层和上部沥青混凝土材料良好混融，这种“承上启下”的作用提供了基层和面层有机结合的良好条件。另外，透层油能够渗入基层一定的深度，使基层材料形成更为稳定的结构。

3 透层油油品的种类及优选

目前，道路基础大多为半刚性基层，由于压实后的致密性较高（压实密实度大于等于95%），为了更好地实现透层油的作用，透层油油品应具有良好的渗透能力和常温下的黏结性能。若仅考虑渗透能力，则首选煤沥青，但煤沥青的融点较低且毒性较大，故在高等级道路施工中很少使用。目前国内外由于透层油的油品大多为含水量为50%左右的乳化石油沥青和低浓度液体沥青。近年来，随着高性能沥青材料的技术进步，改性沥青已突破难以乳化的技术瓶颈开始大规模进入高等级道路，特别是高速公路施工领域。改性乳化沥青不仅具有良好的渗透能力，而且具有更好的黏度性能。笔者参与施工的山西“三纵十二横十二环”陆路大动脉之一的临（汾）吉（县）高速即以改性乳化沥青（以山西省交通科学研究院的相关科研成果及专用设备在临汾公路分局材料基地加工生产）为透层油。这种透层油经过高剪切胶体磨的加工，可使改性乳化沥青的微观颗粒达到5μ以下，因而渗透能力更佳。试验数据表明，以改性乳化沥青做半刚性基层与上部沥青混凝土面层的黏结材料，可使其黏结强度提高3～4倍。自临吉高速2010年建成通车以来，至今没有发现因道路基层和面层黏结不良产生的错位、松散和网裂等病害，使道路的早期损坏得到了有效遏制。同时，基层与面层的良好结合有效提高了道路的整体承载强度。实体工程应用效果显示，改性乳化沥青（以SBS为改性剂）是目前国内外道路工程透层油的首选油品，它的应用对于提高高等级道路的施工质量和使用效果具有重要意义。

4 透层油的洒布量

透层油的基本功能是保证和提高基层与面层的良好结合，其洒布量的大小会直接影响其作业效果。若洒布量过小，将难以形成连续的洒布面，结果造成渗透深度不足且基层与面层的结合不均；洒布量过大则会在基层表面形成较厚的油膜，易使基层与面层产生不应有的滑移。目前，道路施工规范给定的透层油的洒布量范围较大，具体实施时应根据具体情况（如基层的矿料级配、透层油的品质及环境温度等）以试验结论决定。对一般高等级道路的水稳基层表面，笔者建议透层油的洒布厚度应为0.5～0.8 mm为宜。相对透层油洒布车的洒布系统，其洒布系统的流量（即车载油泵，通常采用齿轮泵的泵送流量）应以式（1）进行核定：

式中：Q为洒布系统的额定流量，L/min；k为单位换算系数，取166.7；v为洒布车作业时的行车速度，km/h；b为洒布车的作业宽度，m；h为透层油的洒布厚度，mm；ηV为洒布系统的容积效率，可取0.85～0.90。

5 透层油的洒布时机及作业注意事项

半刚性基层施工完成后应及时进行透层油的洒布作业，否则会产生诸多问题，主要是：

a）道路施工往往在炎热和干燥的季节进行，半刚性基层表面若不能尽快封闭，势必造成表层材料中的水分很快蒸发（虽然可采用洒水作业，但这种工艺的实际效果往往并不理想，更难做到充分），其结果必然会使稳定基层表面在工程车辆的反复碾压和自然光候影响下出现大量松散颗粒，给后续作业带来隐患。

b）随着时间的延长，半刚性基层表面的致密程度会逐渐增大，会对透层油的渗入带来阻滞，进而影响其工程效果。

有鉴于此，透层油的洒布时机十分重要，除非因气候原因难以施工，一般情况下透层油的洒布必须在水泥稳定基层施工结束24～30 h之间完成作业。

透层油的洒布应保证一次完成，因为若再次喷洒，只能增加表面油膜厚度而基本没有渗透效果。若因机械故障等原因使透层油的洒布不连续或局部断洒，则应采取人工作业进行局部补洒。

6 小结

半刚性基层表面的透层油洒布是保证高等级道路施工质量的重要工序，但透层油种类和材料掺配比例多种多样，而半刚性基层因材料组成和矿料级配的不同使得透层油的渗透效果也有一定差异，因此作业时应根据工程实际情况进行分析以确定最佳作业方案。