含砂雾封层在高速公路预防性养护中的应用

李 燕,王 琳,王 佳,林江涛,樊 亮

(1.山东高速股份有限公司京沪养护分中心，山东 济南 250102;2.山东高速股份有限公司，山东 济南 250101;3.山东省交通科学研究院，山东 济南 250031)

1980 年加拿大学者Blum 和Phang在路面管理系统的研究中，提出了路面预防性养护的概念，一般认为是指在路面结构强度充足，路面状况尚满足功能要求仅表面功能衰减的情况下，为恢复路面表面的服务功能而对路面进行有计划的主动性养护[1-4]。2011年，徐剑、黄颂昌等根据我国国情提出了路面预防性养护的定义，在一定程度上促进了我国预防性养护技术体系的建设与发展。路面预防性养护是一项复杂的系统工程，科学的路面预防性养护决策，需要对原路面技术状况进行准确评价，在最适宜的时机，在最适宜的路面上实施最适宜的养护措施[5-7]。不同于传统矫正性养护，预防性养护具有明显成本优势，在营寿命周期内，实施3～4次预防性养护一般可增加10～15年路面使用寿命，节约45%～50%的养护费用，大大节约了养护维修资金，具有巨大的社会效益和经济效益。而预防性养护则是一种前置防范，工序简单，难度较低，能最大程度减少对交通干扰，具有明显的社会效益[8-10]。其中，含砂雾封层技术就是一种适用于高等级公路早期预防性养护技术。

本文依托山东高速集团有限公司济莱高速(济南段)养护项目，结合西尔玛含砂雾封层的施工技术，对含砂雾封层原材料、混合料设计及现场施工工艺、效果进行了论述。分析含砂雾封层在高速公路预防性养护中的用途，为今后预防性养护措施的推广提供一定的依据。

1 原材料要求

含砂雾封层材料包括改性乳化沥青(或改性煤基沥青)材料、聚合物添加剂，可分为乳化沥青基雾封层材料和乳化煤沥青基雾封层材料。含砂雾封层材料所用的细粒砂由一定级配组成，颗粒为30～70目，可分为机制玄武岩砂和石英砂。含砂含砂雾封层材料、砂的控制指标及检测结果见表2、表3。其中，含砂雾封层材料耐热性是指雾封层形成干燥涂层后，一定温度和时间下，雾封层材料涂层不产生流淌、滑动、滴落等现象的性质，表2、表3试验数据显示，所检指标均满足相应技术要求。

表1 含砂雾封层材料检测结果

表2 石英砂检测结果

2 混合料设计

含砂雾封层的混合料设计，应充分考虑原路面状况、交通量、气候条件等因素，选择适当的雾封层材料；根据路面状况，确定材料和施工工艺。

当路面状况平整、无裂纹、无坑槽时，用含砂雾封层材料喷洒1～2遍；当路面状况平整、有车辙麻面、微小裂纹时，可选用含砂雾封层材料，根据具体情况选用2～3遍；当路面状况不平整、有坑槽或有较宽裂纹，需进行修补后选择含砂雾封层材料喷洒2～3遍。

含砂雾封层根据路面技术状况可以分为单层喷洒、双层喷洒，单层含砂雾封层材料喷洒量为0.9～1.2kg/m2(混合料)。双层含砂雾封层材料第一层喷洒量0.8～1.0kg/m2(混合料)，第二层喷洒量也为0.8～1.0kg/m2(混合料)。双层喷洒时，第二层喷洒需在第一层表干后进行，其表干时间一般为2～4h。含砂雾封层的混合料设计步骤见表3，搅拌均匀后可进行含砂雾封层室内抗滑性能、喷洒厚度测试试验。

表3 混合料设计要求

3 现场施工及效果

含砂雾封层施工宜采用大型高压喷洒车，喷洒时，喷洒设备应保持速度和喷洒量的稳定，在整个洒布宽度范围内，应喷洒均匀；小规模施工或局部施工可采用小型手动高压喷洒设备。表4、表5及表6为含砂雾封层处置前后路面实体检测情况，本次含砂雾封层施工后路面摩擦系数的检测，在开放交通之前检测。

表4、表5显示，施工后含砂雾封层对路面摩擦系数及构造深度有明显影响。构造深度有一定程度的下降，这是由于雾封层材料填充物路面表面的原因；但是，其处治前后摆式摩擦升高了近30%左右，表明增加了路面的抗滑效果。需要指出的是，由于检测时还未开放交通，因此摆式摩擦值相对较大；随着交通的开放，该项技术对原有路面结构影响程度会逐渐下降。表6显示，该技术具有封水效果。另外，含砂雾封层还具有防止沥青的进一步老化的作用，其乳化沥青材料本身比工艺更加重要。

表4 摩擦系数测定情况

表5 构造深度测定情况

表6 渗水系数测定情况

从整个施工过程来看，本项目中含砂雾封层施工工艺稳定，施工速度快；单层含砂雾封层材料喷洒量为0.9～1.2kg/m2(混合料)；双层含砂雾封层材料第一层喷洒量0.8～1.0kg/m2(混合料)，第二层喷洒量也为0.8～1.0kg/m2(混合料)。双层喷洒时，第二层喷洒需在第一层表干后进行，施工条件的表干时间是2～4h。从施工质量来看，高压喷洒可以使混合浆体填充于沥青混合料缝隙间，由于该技术中含有改性乳化沥青、聚合物添加剂等物质，可以使其保持与原路面较好的附着能力，含砂雾封层施工效果见图1。

图1 含砂雾封层施工效果

4 结语

含砂雾封层材料是由改性乳化沥青(或改性煤基沥青)材料、聚合物添加剂、细粒砂组成的混合料。含砂雾封层材料可采用专用的雾封层高压喷洒车，在沥青路面上喷洒形成一薄层，用以防止沥青表面氧化，填补细小的裂缝，替代缺失的沥青。通过雾封层材料的细小骨料环绕在原有骨料的底部对其起到稳定作用，并能降低封层下面沥青混凝土温度以达到降低沥青老化速度、保持路面抗滑性能，达到显著改善路面外观、延长路面大中修周期的效果。