沥青路面雾封层对路面状况的影响研究

韦 强

(广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530000)

0 引言

随着我国高速公路快速发展，现阶段已进入大规模路面养护阶段。近年来我国

南部高速公路沥青路面早期损坏严重，通车后早期就出现车辙、裂缝、松散、坑槽等病害，传统的做法是等到沥青路面产生较严重病害现象后再进行中修、大修，这样不仅浪费巨大的人力、财力和物力，还会拖长施工工期，对高速公路的运营干扰大，并且修复效果一般。为了提升养护效率及质量，引进了预防性养护的概念，在病害尚未形成规模之前，对路面进行修复。预防性养护具有先期性及主动性等特点，这对路面使用性能的保护极为重要。雾封层是预防性养护手段中最为常见的一种[1]。雾封层技术以施工便捷、快速闻名，其养护机理是还原老化的沥青混合料、密封路面出现的细小裂缝，使沥青混凝土路面重新结为整体，提升了路面平整度、抗滑性能及抗渗性能，使行车更为舒适及安全，并减小水损害对路基路面的影响[2]。本文将使用加速加载仪对雷诺雾封层的路面性能提升效果进行分析，得到实施不同用量的雷诺雾封层试件在各阶段路面状况指数(PCI.Pavement Condition Index)的变化，由此对雾封层耐久性作出评价，并确定雾封层最佳用量。

1 试验原材料

1.1 改性乳化沥青

试验采用SBR改性乳化沥青制作沥青混凝土模板，技术指标如表1所示。

表1 SBR改性乳化沥青技术指标表

1.2 雷诺雾封层

试验在5/6的试验板上涂上雷诺雾封层，雾封层材料主要技术指标如表2所示。

表2 雷诺雾封层材料主要技术指标表

1.3 集料

试验集料采用辉绿岩，技术指标及AC-13沥青混合料集料级配如表3～4所示。

表3 集料技术指标表

表4 AC-13沥青混合料集料级配表

2 室内加速加载试验

2.1 路面材料加速加载试验系统

本次研究采用路面材料加速加载实验系统(以下简称系统)完成试验，如下页图1所示。

图1 路面材料加速加载试验系统示例图

此试验系统驱动标准气压(0.7 MPa)的橡胶小轮，通过摩阻力驱动试件大轮，弧形车辙板一共六块，对称均匀地镶嵌在大轮的外侧，通过给小轮施加一个竖向的压力以及转动的扭矩，可以较为真实地模拟汽车轮胎在沥青路面上的作用，进而科学地评价雾封层的路用性能[3-5]。

2.2 雾封层路用性能研究

系统所需的车辙板为弧形特制车辙板，制作6块SBR改性沥青混凝土弧形车辙板，测得各块板各初始

参数(质量、BPN、TD、抗渗)后，将这6块车辙板嵌入大轮内，启动系统，作用4×104后将其取下，再次测得各性能参数；之后随机选取5块车辙板喷上雾封层，并标以编号1、2、3、4、5，其中1#板喷洒量为0.35 L/m2，2#板的喷洒量为0.4 L/m2，3#板的喷洒量为0.45 L/m2，4#板的喷洒量为0.5 L/m2，5#板的喷洒量为0.55 L/m2，最后一块板编号为6#，作为空白板。

设置试验温度为25 ℃，轮胎荷载为225 kN，车轮运行速度为1 550 ms/r。

车轮每作用2×104次，将试件拆下，首先称取试件净重，再利用摆值仪记录摆值(BPN)，采用铺砂法测得构造深度(TD)，最后测取试件表面的抗渗参数(ml/min)。

2.2.1 雾封层抗滑性能评价

沥青路面抗滑性能关乎行车安全，不容小觑，雾封层材料会导致路面抗滑性能下降，因此有必要定量分析该影响[6]。本试验采用BPN、TD两个指标来反映试件表面抗滑性能的变化。

各试件在不同作用次数后，BPN及TD变化趋势如表5～6所示。

表5 BPN检测结果表

表6 TD检测结果表(mm)

由试验结果可以看出：

(1)未进行雾封层处理的试件的摩擦系数(BPN)与构造深度(TD)随着作用次数增多，呈快速下滑趋势，沥青路面经过不断地挤压、摩擦，宏观上，面层被压得更加密实，构造深度迅速减少直至稳定；微观上，面层表层棱角被不断损耗，微观摩阻也快速减小直至稳定；

(2)对1#～5#板进行雾封层处理以后，TD略有回升，BPN却下降了，TD反映的是路面结构的宏观构造，雾封层将恢复路面的构造深度；BPN反映的是路面的微观构造，集料的粗糙表面被雾封层覆盖，其微观构造深度降低，因而摆值有些许下降；随着作用次数的进一步增加，荷载作用使集料表面的雾封层脱落，集料的微观构造深度增大，摆值有一定的回升；

(3)虽然雾封层会导致BPN下降，但并没有使BPN低于高速公路要求(≥45)，雾封层喷洒量在0.45 L/m2时，雾封层对路面抗滑性能的影响最低。

2.2.2 雾封层抗渗性能评价

路表抗渗性能关乎着路面结构的使用寿命，抗渗性能不佳会导致外来水滞留在路面结构层，经由车辆荷载反复作用，易导致沥青混合料松散变形，后期发展为坑槽[7]。改善路面的抗渗性能是实施雾封层的主要目的，本次试验通过对比实施雾封层前后试件渗水系数来衡量雾封层的抗渗性能。

各试件在不同作用次数之后的渗水系数检测结果如表7所示。

表7 渗水系数检测结果表(ml/min)

由表7可知：

(1)试件未实施雾封层时，渗水系数随作用次数增长而增加，实施雾封层之后，渗水系数锐减，说明了雾封层能提升沥青路面的抗渗性能；

(2)雾封层的抗渗性能有较好的耐久性，加载10×104次后，渗水系数平均值增长至8 ml/min，相比刚喷洒时的渗水系数均值0.8 ml/min，只增加了7.2 ml/min；

(3)雾封层喷洒量越高，其抗渗性能越佳。

2.2.3 雾封层抗剥落性能评价

路面沥青混合料在经受车辆荷载作用后，沥青会在水的作用下渐渐与集料分离。雾封层可以填充部分脱落沥青的空白，把集料再次结合在一起。本次试验通过对比实施雾封层前后试件质量损失百分比来评价雾封层的抗剥落性能[8-9]。

各试件在不同作用次数之后的损失质量检测结果如表8所示。

表8 试件损失质量检测结果表(%)

由表8可以看出，试件在荷载作用初期质量损失迅速增加，随着加载时间增加，质量损失率增幅减小，逐渐变为一个稳定值。雾封层能提供一定的抗剥落性能，且喷洒量越大，试件抗剥落性能越好，但不同的喷洒量对抗剥落性能影响较小。

3 结语

本文通过分析不同喷洒量的雾封层对路面状况各项指数的影响，并基于“路面材料加速加载试验系统”对喷洒不同剂量雾封层的SBR改性沥青板进行室内加速加载模拟试验，得到抗滑性能、抗渗性能、抗剥落性能等相关数据，分析数据可得以下结论：

(1)雾封层会降低沥青公路面层的抗滑性能，但是不会低于高速公路最低标准，并且随着交通量增加，实施雾封层后两年内抗滑性能将出现反弹，会增强一些，雾封层喷洒量为0.45 L/m2时，其对公路抗滑性能的影响最低。

(2)雾封层能提升路面的防渗性能，随着雾封层用量的增加，防渗性能会增强，但增幅不大。

(3)雾封层会提升路面沥青混合料的抗剥落性能，但其喷洒用量对抗剥落性能的影响不大。

(4)综合以上研究结论，建议雷诺雾封层的喷洒量为0.45 L/m2。