浅谈公路沥青路面的预防性养护

2020-01-18

中国建材科技 2020年4期

（甘肃省陇南公路局，甘肃武都 746000）

我国沥青路面的里程不断增加，标准也不断提高。陇南公路局所管养的路段，经国省干线灾后重建及路网改造等项目的实施，路面等级大幅度提高，行车条件得到了很大改善。随着不断增长的交通量及大吨位超限超载车辆的行驶，沥青路面的破损日趋严重。延长沥青路面的使用寿命成为备受关注的问题。早在20世纪七八十年代，国外就开始使用同步碎石封层、稀浆封层、微表处等预防性养护措施；现在我国也普遍使用。近年来，其在陇南公路局养护的G316线、G212线、S205线及G75高速公路养护中也得到广泛使用。本文对公路沥青路面的预防性养护做简要介绍和探讨。

1 预防性养护的概念及其重要意义

公路预防性养护针对已建成的公路沥青路面延缓其破损时间，保持或提高使用性能，但不增加路面承载力。必须明确，预防性养护仅适用于沥青路面表面层的修复，而不能解决路面结构层出现的病害。

路面的寿命重在预防性养护，其重要意义有以下四个方面：

1）路面可具有优良的使用性能；

2）使用寿命大大延长；

3）降低在使用寿命周期内的成本；

4）节约养护维修资金。

2 预防性养护技术使用中须解决的问题

2.1 什么时间采取预防性养护措施

预防性养护措施必须在适宜的天气环境下实施，如同步碎石封层、稀浆封层、微表处等必须在高温无雨的天气下施工，才能达到预期效果。

2.2 在什么路段采取预防性养护

要选择适宜路段，针对病害采取相应措施，即在不同的病害路段，实施不同的预防性养护。

3 沥青路面预防性养护技术

3.1 同步碎石封层

同步碎石封层技术是用专用设备（如同步碎石封层机）把碎石、粘结剂（热沥青、改性沥青、乳化沥青等）同步铺洒在路面上，经自然车辆或胶轮压路机碾压而形成沥青碎石磨耗层。沥青路面表面处理层及低等级公路的面层施工常用到此项技术，可延长沥青路面使用寿命10-15年。

3.1.1 材料和设备的选用

为了确保同步碎石封层施工质量，需在施工前进行相关试验验证，以确定骨料和沥青之间的物理化学相容性。确定同步碎石封层机后，还要选用相应的机具设备以及配套的作业流程，以实现高质量、高效率的施工效果。

3.1.1.1 沥青的选用

同步碎石封层技术对于沥青的选择和使用，原则上没有特别的要求，但要注意确保沥青的撒布温度、撒布量，在这一条件下，普通沥青、重交沥青、乳化沥青、改性沥青的使用普遍可以获得较好的效果。值得一提的是，沥青使用量是影响封层质量的重要因素。沥青使用量过少，封层的路面会出现严重的碎石脱粒；使用量过多，泛油现象则会出现。通常，沥青使用量要根据交通量、路面状况、施工季节等进行调整，如大交通量的道路用量宜减少5%～10%，秋季施工用量比夏季应增加5%左右。

3.1.1.2 骨料的选用

同步碎石封层技术常用的骨料有花岗岩、玄武岩、石灰岩等，对骨料种类没有特别要求，但某些情况下，对于骨料的选择还是要有针对性，例如针对不同的交通量和路基结构等。由于同步碎石封层技术施工的面层厚度较薄，骨料一般使用单一级配碎石颗粒（非一般意义的“石屑”），级配颗粒常用粒径有2～4mm、4～6mm、6～10mm和10～14mm等。

3.1.1.3 设备的选用

同步碎石封层机在同步碎石封层操作中是主机，属于专用设备。国内道路施工市场常见的同步碎石封层机有法国赛格玛（SECMAIR）公司生产的30通用型、40通用型、41型、45通用型、凯撒路霸连续式和河南省高远公路养护设备有限公司生产的XY5250TSF型等，各有特点，可选范围很大。

除主机外，与同步碎石封层机配套作业的机械有50型装载机1台、9～16t胶轮压路机2台、25～40t沥青运输车1台、8t洒水车1台、路面除尘设备和小型铣刨机各1台。

3.1.2 施工工艺

沥青路面的预防性养护和修复性养护一般采用二次封层操作。第一次封层用6～10mm、10～14mm粗碎石形成骨架；第二次用2～4mm细碎石嵌缝。两次封层后使用轮胎压路机碾压或通过自然行车碾压。在遇到沥青路面有10cm以上的车辙、沉陷等病害时，可采用多次封层不同粒径碎石的施工方法加以解决。下面就以旧沥青路面加铺防水磨耗层的典型预防性养护为例，介绍同步碎石封层机的具体施工工艺。

3.1.2.1 施工前的准备

1）实地勘察施工路段的路面状况、交通量等。

2）认真分析数据并做试验，以便确定施工具体方案，包括施工结构选择，沥青和碎石的选用，对车辙、坑槽等病害的预处理等。

3）做好配套机具的调配、组织等工作。

3.1.2.2 施工流程中的具体操作技术

1）为确保安全，在施工路段内设置道路施工提示标志。

2）确定原材料（如沥青、碎石等）、设备（例如主机、配套机具等）已准备就绪；确定主机技术状态良好、各项参数设定正确，并现场试验。

3）清扫施工路段，确保路面无尘土、垃圾等。

4）在一段路面上进行试封层，并根据其效果对各作业参数进行调整，直至达到预期效果，然后进行长距离连续施工。

5）随后轮胎压路机立即进行3～4遍碾压。若采用自然行车碾压，通行车辆必须限速行驶。

6）分幅封层施工时，另一幅可以开放交通。要做好分幅封层搭接缝的处理工作：第一幅封层时暂留10～15cm宽度不撒布碎石，待第二幅封层时沿预留沥青边缘进行同步碎石撒布。

3.1.2.3 施工后的技术工作

1）封层后的1h（或2h）可以开放交通，但需要对通行车辆限速（≤40km/h），以防止快速行车造成碎石飞溅。

2）对散落在路边的碎石进行清除。

3.2 微表处

微表处是采用机械设备将聚合物改性乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配合比拌和成稀浆混合料摊铺到原路面上，形成具有高抗滑和耐久性能的薄层。

3.2.1 微表处的适用范围

微表处作为预防性养护的有效方法之一，主要应用在改善路面抗滑性能、降低路面渗水、进行车辙修复等方面。由于微表处厚度仅1厘米左右，并不能增加路面抗变形的能力，因此，必须确定一个微表处实施的合理适用范围。拟实施微表处的路段应满足以下条件：

1）原路面结构强度必须满足要求；

2）原路面存在的裂缝、坑槽、龟裂、网裂等病害必须事先进行修补、灌缝处理。

3.2.2 微表处所用的原材料要求

微表处混合料由合理配比的乳化沥青、改性剂、集料、水和填料等组成的，材料质量的好坏直接关系到混合料的性能。

1）集料的选择：规范要求集料的砂当量不低于65%，高于对普通稀浆封层用集料砂当量不低于45%的要求，也高于规范中高速公路沥青面层用细集料砂当量不小于60%的要求。

2）胶乳改性剂的选择：微表处混合料大多选用胶乳改性剂，其中最为常见的是SBR胶乳。

3.2.3 微表处的配合比设计

根据中心试验室提供的目标配合比，在工地试验室试配完成初步的施工配合比，其设计步骤如下：

1）对料场堆放的各种原材料进行试验检测。

2）确定集料的配合比例，使合成级配在要求的级配范围内。

3）根据经验初选乳化沥青、矿料、填料、水和添加剂用量，进行拌和试验和粘聚力试验，拌和试验温度应考虑最高施工温度，粘聚力试验的温度应考虑施工中可能遇到的最低温度。

4）进行湿轮磨耗试验，确定最小沥青用量，进行负荷轮碾压试验，确定沥青用量的最大值。

5）根据经验在沥青用量的可选范围内选择适宜的沥青用量。

6）经多次试验后，在充分考虑原路面状况、气候及交通因素等基础上综合确定初步的混合料配比，在试验段施工时进行验证，若发现异常及时调整，并最终确定合适的施工配合比。

3.2.4 微表处施工工艺流程

封闭管制交通→铣刨隆起的车辙→病害处治→清扫路面→放样放线→摊铺→修补修边→碾压→早期养护→开放交通。

3.2.5 微表处摊铺

1）稀浆封层机标定：摊铺车的标定目的是让施工配合比通过摊铺的各个计量系统得以准确执行。

2）装料：将符合要求的矿料、改性乳化沥青、填料、水、添加剂等分别装入摊铺机的相应料箱。为保证矿料级配的均匀一致，装机前在集料场须用配料机将不同料径的矿料掺拌均匀。

3）摊铺：铣刨车辙后先用MS-3型微表处填补车辙槽，再对整个行车道铺筑一次MS-3型微表处，其具体施工工序如下：

①将装好料的摊铺机开至施工起点，对准走向控制线，并调整摊铺箱摊铺厚度与拱度，使摊铺箱周边与原路面贴紧；

②摊铺车运行前，在铣刨边缘纵向标线处固定直径为1cm、长度约为摊铺一车料的麻绳，防止稀浆混合料外溢，确保摊铺直顺且与铣刨边缘衔接平顺；

③根据生产配合比和现场矿料含水量情况，调整各料门的高度或开度；

④开动发动机，接合拌和缸离合器，使搅拌轴正常运转，并开启摊铺箱螺旋分料器；

⑤打开各料门控制开关，使矿料、填料、水同时进入拌和缸，当预湿的混合料推移至乳液喷出口时，乳液喷出；

⑥调节混合料在分向器上的流向，使混合料能均匀地流向摊铺箱左右；

⑦调节水量，使稀浆混合料稠度适中，严格控制外加水量；

⑧当稀浆混合料均匀分布在摊铺箱的全宽范围内时，操作手通知驾驶员启动封层车，缓慢前进，一般前进速度为10-30m/min，应保持混合料摊铺量与生产量的基本一致，保持摊铺箱中稀浆混合料的体积为摊铺箱容积的1/2左右；

⑨当摊铺机上任何一种材料用完时，应立即关闭所有材料输送的控制开关，让搅拌缸中的混合料搅拌均匀，在送入摊铺箱摊铺完后通知驾驶员停止前进；

⑩将摊铺箱提起，把摊铺机连同摊铺箱开至路外，清洁搅拌缸和摊铺箱；

⑪查对材料剩余量。

3.2.6 人工修复局部施工缺陷

混合料摊铺后，若发现局部施工缺陷，应立即进行人工修补，修补要有重点，其重点涉及起点、终点，纵向接缝，过厚、过薄或不平处，尤其对超大粒径矿料产生的纵向刮痕，应尽快消除并填平。修补后应达到表现平整，边沿顺直，接缝平顺。

3.2.7 碾压

待稀浆混合料破乳后表面无褐色斑点时，立即采用8-16T胶轮压路机进行碾压，碾压2-3 遍，碾压速度10km/h。碾压时压路机不得在微表处上停留、调头和急转弯。碾压后应达到表面平整密实，无划痕。

3.2.8 初期养护

碾压结束后进入微表处初期养护阶段，在此时间内不得有人员和车辆在微表处上行走，直至微表处凝结成型、满足开放交通的条件。

3.3 石屑封层

石屑封层是一种经济型养护手段，可保护路面并延长路面寿命。石屑封层的具体操作工艺是将沥青粘结料喷洒在路面上，随即铺洒一层大小均匀的石屑。新路面则是对骨料进行碾压定位，然后扫去松动的石屑。石屑封层也存在缺点，初期养护时间较长，车辆高速行驶时噪音较大，路面上的松散集料易被高速行驶的车轮带飞并粘附在车身和挡风玻璃上，松散的集料还会导致抗滑能力减弱。因此，石屑封层一般很少用在大交通流量和高速行驶的道路上。但随着材料改进与新技术发展，石屑封层的缺点逐步得到了解决，因此也被用于大交通流量道路的保护、增加抗滑性以及延长路面寿命等。

3.4 稀浆封层

稀浆封层是一种敷设在路表面的预防性养护层，是将适当级配的乳化沥青、填料（水泥、矿粉等）、骨料、水和外加剂等原料按一定比例掺配拌合，制成均匀的混合料，并按要求的厚度和宽度摊铺在路面上。

随着新材料、新技术涌现，聚合物改性沥青就是其中之一。聚合物改性沥青属于改性沥青的典型代表，因其突出的优异性能而得到普遍应用。改性乳化沥青稀浆封层具有以下优点：

1）具有更高的抗磨耗性能，可完成对原路面的车辙修复；

2）与热沥青薄层罩面相比，具有更好的封层效果，能更好地防止路表水下渗，保护路面结构；

3）在路基路面稳定的前提下，优质的改性乳化沥青稀浆封层使用寿命可达5年以上；

4）可在施工后1-2个小时开放交通，极大地缩减开放交通时间，减少施工对交通的影响。

稀浆封层的施工工艺如下：修补路面病害→清扫路面→洒水预湿→备料和摊铺→初期养护成型→开放交通。

3.5 薄层罩面

薄层罩面是在原有路面上加铺一层厚度不超过2.5cm的热沥青混合料，可有效地防止品质正在下降的路面继续恶化，改善其平整度，恢复路面的抗滑阻力，校正路面的轮廓，对路面有一定的补强作用。薄层罩面的缺点是养护费用较高。此外，由于薄层罩面热铺面层较薄、易冷却，不宜使用振动压路机，不易达到较高的密实度，因此在操作薄层罩面前要特别注意混合料设计、温度控制、碾压工艺和压路机选型等环节。