预防性养护技术<br/>——雾封层的质量检验与评定标准的研究

预防性养护技术
——雾封层的质量检验与评定标准的研究

2016-06-05扈惠敏

工程与建设 2016年5期

关键词：封层质量检验摩擦系数

熊亮，扈惠敏

(1.安徽省交通控股集团有限公司，安徽合肥 230088;2.合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥 230009)

预防性养护技术
——雾封层的质量检验与评定标准的研究

熊亮1，扈惠敏2

(1.安徽省交通控股集团有限公司，安徽合肥 230088;2.合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥 230009)

雾封是将还原剂或再生剂等液体状材料喷洒或涂刷在旧沥青路面上。雾封可在旧的路面上形成一个密封保护再生层，预防及改善沥青老化状态，弥合细微裂缝，从而达到延长沥青路面使用寿命、延缓大修期限的目的。安徽省高速公路上使用的雾封材料有：沥青再生、环氧水性沥青层、乳化沥青雾封层、金熊油、魁封层等。该文对安徽省高速公路上应用的雾封层进行试验检测及使用效果调查，在此基础上提出雾封层的质量检测与评定指标，其检测项目包括：抗滑性能、剥落率、渗水系数、宽度。雾封施工后，不能降低路面的安全性，其摩擦系数要求≥45；同时对雾封层耐久性提出要求，1年脱落率≤10%。

预防性养护；沥青路面；雾封；质量检验；质量评定

沥青路面在使用过程中,在阳光、温度、空气等大气因素的作用下，沥青中的轻质组分逐渐挥发，并不断发生氧化聚合反应，使沥青中的油分、树脂逐渐减少，沥青质相对增多，沥青路面出现老化。随着老化现象的发展，沥青变脆,沥青路面的抗变形能力降低，在行车荷载和温度作用下，易产生裂缝。这些裂缝初期比较细微，不易发现，如果不及时处理，将会迅速发展。由于裂缝的存在，雨水易下渗入基层、路基结构层，使路基软化，承载力降低，加剧整个路面结构的破坏。沥青路面在使用过程中，还存在沥青膜被车轮轮胎磨损、剥落的现象。雾封层(或沥青路面密封剂封层)就是将专门研制的还原剂或再生剂等通过一定的技术手段喷洒在已经老化的沥青路面上。使用沥青路面密封剂对路面进行预防性养护，可在旧的路面上形成一个密封保护再生层，预防及改善沥青老化状态，弥合细微裂缝，从而达到延长使用寿命，延缓大修期限的目的。基于这样的想法，国内外开始研发可用作路面密封剂的材料，如沥青再生、沥健、环氧水性沥青层、乳化沥青雾封层等，都有类似的功能[1-3]。安徽省在高速公路预防性养护中，也大量使用雾封技术。为控制工程质量，对于施工完成的雾封层都应进行质量检验与评定，但我国《公路工程质量检验评定标准》主要用于新建道路，其中无雾封层项目，其他省份陆续出台针对养护工程质量检验与评定的地方规定，但雾封层的检验指标并不完善[4-9]。通过对安徽省已完工的雾封层进行调查，其抗滑能力及抗剥落能力是影响其使用性能的关键指标，本文在试验检测及路况调查的基础上，建立雾封层的质量检验与评价指标体系，为养护工程质量管理及质量控制提供依据。

1 乳剂型材料雾封层

1.1 材料

雾封材料采用乳剂型材料(技术指标见表1)。乳剂型材料具有良好的防水密封作用，适用于沥青路面孔隙率偏大引起的渗水现象。根据路面实际情况和要求，也可以掺加适量的缓凝或促凝剂、储存稳定剂以及增粘剂等添加剂。

表1 雾封层改性乳化沥青技术指标

1.2 施工工艺

(1) 对原路面的要求：原路面必须有足够的结构强度。原路面整体结构强度不足的，必须根据具体情况选择合适的方法进行补强，满足强度要求后方可进行雾封层施工。雾封层可以消除路面原有的细小裂缝。如果裂缝宽度大于3 mm，应事先做好灌缝处理；根据路面的调查情况，在坑槽(修补后)和孔隙率较大的渗水局部部位整体喷洒或涂刷还原剂，并撒上抗磨砂，抗磨砂嵌进路面空隙中，提高路面的摩擦使路面更加耐用，养生期满后，再采用洒布车将雾封层统一洒布完成。

(2) 设备：雾封层施工设备应采用技术先进、性能可靠的全自动沥青喷洒车进行机械化施工。该类设备应配备计算机控制系统，同时拥有独立的操作油泵、速率计、压力表、计量器、材料测温计、气泡水准仪和软管、雷达测速等设置，可根据施工要求控制洒布量，随机调节洒布宽度，以提高工作效率和施工质量。

(3) 雾封层洒布量的确定：取一定体积(1 L)雾封层乳液均匀的倒在1 m2的面积上，此时洒布量为1 L/m2。如果乳液在2～3 min之内还不能渗入到路表中去，则应该适当降低洒布量；继续做上述试验直到找到一个合适的洒布量为止。如果第一次试验后，路表看起来还能吸收更多的乳液，则可提高洒布量重复上述试验直到找到合适的洒布量为止。

1.3 质量检验

雾封层施工完后，应进行抗滑试验、构造深度试验、渗水试验，保证封层起作用(检测数据列于表2中)。喷洒雾封层后，摩擦系数略有降低(施工前为54)，构造深度略有增加(施工前为0.65 mm)。施工雾封后路面渗水系数明显降低(施工前渗水系数为74 ml/min)，说明施工雾封后封闭了细微裂缝与空隙，路面表层基本密实、不渗水。

表2 雾封路段检测数据

刚完工后的雾封层，颜色黑亮，沥青膜完好。但经2年多时间行车后，部分雾封层从外观上已无法识别，同未施工雾封路段色泽相近，存在剥落现象。

2 环氧水性沥青层

环氧水性沥青材料是由多种橡胶共同复合对沥青进行改性、配制而成的环氧沥青防水材料。安徽省六武高速公路雾封材料采用的是环氧水性沥青层。雾封层施工完成后，检测摩擦系数、构造深度及渗水系数指标(表3～表5)。试验路段摩擦系数大于等于45，构造深度测值为0.68、0.70，路面不渗水。

表3 环氧水性沥青层摩擦系数

表4 环氧水性沥青层构造深度

表5 环氧水性沥青层渗水系数

3 再生剂类雾封层

3.1 魁封层CAP

CAP是一种含活化物的冷混合沥青还原剂，具有双组分，可根据路况来决定两种组分的掺配比例，CAP对老化的沥青路面、桥面进行渗透和粘结，激活老化沥青胶质恢复其原有活性、粘结性和弹性，使老化沥青路面或桥面形成新的保护层，从而提高沥青路面的抗疲劳性能，改善沥青路面的使用功能，延长路面或桥面的使用寿命。魁封层适用范围：CAP适用于沥青表面层轻度到中度细料损失、麻面、剥落、松散、渗水、微裂缝、沥青老化等引起的路面破坏。在六武高速公路预防性养护工程中施工2.8 km，采用沥青洒布车喷洒。

魁封层施工前后对路面摩擦力、构造深度和渗水系数进行了检测，其结果见表6所列。

表6 魁封层施工前后路面性能检测结果

魁封层施工前后路面摩擦系数、构造深度下降，魁封层施工后路面构造深度下降幅度比摆值下降幅度大。但摩擦系数能满足≥45的要求。通车1年后，再次对魁封层进行检测与评价，检测结果见表7所列。

表7 魁封层路面表层检测结果

魁封层施工1年后路面不渗水，路面平整度、车辙均良好，但魁封层部分路段有少量脱落现象。

3.2 金熊油R(Reclamite)

金熊油R(Reclamite)是由沥青中各种不饱和烃质成分组成的一种粉红色的液体，不含有沥青质，是纯粹的沥青性能还原剂。金熊油雾封层具有以下特点：① 恢复路面表层老化沥青中5种成分的平衡，改善其针入度、延度、软化点等指标，延长路面使用寿命。② 密封路面，阻止水分、湿气下渗，减缓沥青氧化，减缓剥落、松散等病害的发生。③ 通过补充沥青中失散的化学成分，提高面层沥青的耐久性，恢复沥青与骨料的裹覆能力。④ 使用量根据路面的新旧程度而变化，即路面越新，老化程度越小，则使用量也越少，预养护的成本就越低。该材料在六武高速公路路面预防性养护工程实施1 800 m。

施工工艺：① 确定洒布量：为了确保金熊油再生剂的准确用量，需对施工路面进行吸收率测试。测试方法如下：选择路面的代表区域，如汽车轮迹处，清扫干净；用粉笔在路面上标示出三个50 cm×50 cm的正方形；根据经验选择分别选用0.25 L/m2、0.32 L/m2、0.40 L/m2三个值测试路面吸收率，用量杯量出每个测试区所需的试液(金熊油原液与水按照1∶1调配)，倒入测试区域，用毛刷涂抹均匀；记录涂抹结束的时间，观察测试区25 min后的吸收效果。当测试区的试液在25 min后已有90%下渗且表面呈黑色，即该用量为最佳吸收率。金熊油雾封层洒布量控制在0.30～0.45 kg/m2，具体根据施工段落实际情况进行调控，但不得低于洒布量控制值。② 撒砂：为了缩短交通封闭时间，尽快开放交通，可在养生2 h后适量洒布抗滑砂。

金熊油施工1 a后，检测路面摩擦系数、渗水系数等指标，检测结果见表8所列。

表8 金熊油1 a后路面检测结果

金熊油施工1 a后路面不渗水，构造深度和摩擦系数略有增加，从短期应用效果来看，金熊油施工性能良好。

3.3 沥青再生技术

沥青再生(RejuvalSeai)剂是一种多种成分按一定比例合成的沥青路面再生密封剂，它能迅速渗入沥青路面并与其溶为一体，补充或增加沥青所需油性物质，恢复老化沥青活性，并且能在沥青路面表面形成一层保护层，抵御水、阳光、化学物品对沥青路面的侵蚀。该材料在六武高速公路实施1 985 m。

施工工艺：① 确定试验路段沥青再生用量：在试验路段附近原路面上选取A、B、C共3个试验点，用相同用量的沥青再生(Rej uval SeaITM)分别涂刷在面积大小各异的沥青路面上，待24 h沥青再生(RejuvalSealTM)完全干固后测试各试验块的渗透深度，以渗透深度在l cm以上的沥青再生用量为最合适的施工用量。② 喷洒沥青再生(RejuvalSealTM)后1～2 h，对需增加路面抗滑能力的路段，洒上黑色矿料(不含铁质)，并用扫帚扫匀，做到无花白、无重叠现象。

沥青再生施工前后对路面摩擦力、构造深度和渗水系数进行检测(表9)。

表9 再生施工前后路面性能检测结果

沥青再生施工后路面摩擦系数、构造深度下降，路面构造深度下降幅度较大，但摩擦系数指标能满足使用要求。通车1 a后，对沥青再生路段路面性能进行检测、评价，检测结果见表10所列。

表10 沥青再生施工1a后路面性能检测结果

沥青再生施工后路面不渗水，但摆值和构造深度有较大幅度降低，仍能满足相关要求。施工1 a后，路面构造深度有少许回升，这同沥青再生的部分磨损有关。

沥青再生施工后路面抗滑值降低幅度较大，为改善其抗滑性能，应采用喷砂抗滑等措施。

4 质量检验与评定

雾封层的主要作用是封闭沥青路面表面的微裂缝与空隙，延缓沥青老化，具有再生功能的材料还可以部分恢复老化沥青的性能。根据雾封层的功能要求，雾封的检验指标应主要包含：评价路面密实程度的渗水系数，体现行车安全性的抗滑性能。在以往工程管理中，雾封层主要是这两方面的指标。通过课题组的路况调研，雾封层易存在耐久性不足的问题，应用1～2 a后部分路段出现明显的剥落，失去作用。故检验指标中应体现雾封材料的耐久性，本文提出剥落率指标。

实施雾封层后，路面摩擦系数会降低，但仍能满足安全行车的要求，根据检测数据分布水平，摩擦系数(BPN)要求≥45，在弯道路段或对行车安全有更高要求的路段，应采用喷砂等措施，增大摩擦系数。渗水系数是衡量路面密实性的指标，依据检测数据，除乳化沥青作为雾封材料的路段，其他雾封层路段，渗水系数均为0，检验标准定为10 ml/min 。根据检测数据及实际路况调查结果，确定了雾封层的实测项目及指标值、权重。

工程完工后1～2个月时，将施工全线以1～3 km作为一个评价路段进行初步质量检查验收，1 a后检测剥落率指标，完成质量评定，检查项目、频率、要求及方法如表11所列。