路面预防性养护开普封层技术研究

张李博 张乔源

（洛阳云众建筑劳务分包有限公司，河南 洛阳 471000）

随着绿色交通理念的不断深入，公路养护工程也开始应用新型环保技术。由于各省市公路养护资金投入力度不一，且公路大中修造价不菲，就此介绍一种普遍适用的公路预防性养护技术——开普封层。开普封层(Cape Seal)是碎石封层系统(Chip Seal)与稀浆封层系统(Slurry Seal)的结合，开普封层通过底层和面层的有效结合，能够提供一个密实的表面，较好地稳固石料，防止碎石封层粒料早期脱落，同时起到防水和抗滑的作用，能有效保护路面。特别是在春夏交替季节实施，随着地面气温的升高，经过行车碾压会进一步密实，效果更加突出；施工中沥青、石料必须到位，道路施工为全机械化施工，施工方便、速度快，在天气良好的情况下，乳化沥青破乳快，开放交通的时间短。

1 工程概况

某公路工程沿线交通量大、超重载车辆多，原设计为双向四车道水泥混凝土路面，建成通车达十年之久。在运营期间进行过一次路面改造，对全线水泥路面进行“黑色化”处理。改造后的路面结构为24cm水泥砼+2.5cm STRATA应力吸收层+6cm厚AC-20沥青混凝土+4cm厚Sup-12.5沥青混凝土。当前，本路段路面又出现了很多病害问题，急需进行路面养护维修。

2 路面病害原因及养护方案确定

目前本路段路面的病害之一为龟裂，主要出现在行车道轮迹带处。路面出现龟裂病害后，雨水沿裂缝进入路面内部，在动水压力作用下，集料剥落，逐渐发展形成坑槽病害。下面将对龟裂病害产生的原因进行分析，提出合理的养护方案。

1）病害原因分析。通过查阅原设计资料、交通量资料及实地勘察，分析导致龟裂病害产生的主要原因有两点。第一，沥青路面已达到设计使用寿命。为查看病害的发生层位，分析龟裂病害的发展情况，在龟裂病害处进行取芯。从芯样可以看出，龟裂严重部位，裂缝贯穿上面层，中面层基本无裂纹。可以判断裂缝是从上往下发展的，并主要发生在上面层。这是比较典型的剪切疲劳裂缝，意味着沥青混凝土在长达10年的疲劳荷载作用下，基本达到材料疲劳寿命极限。第二，交通量大、超重载车辆多。本公路为重要骨干线，交通异常繁忙，近几年交通量不断增长，2020年年交通量达1942.9万辆/年，日交通量达5.8万辆/日，货车日交通量9487辆/日，货车交通量中10t以上重型车型的比例保持在71%左右，超载车辆23%左右。由于交通量大、超重载车辆多，导致路面更容易产生疲劳破坏，出现龟裂病害。

2）养护方案。根据病害原因分析，采用如下方案对公路龟裂病害进行处治：第一，对于裂缝宽度较大、出现明显凹陷变形的严重龟裂病害，采取铣刨沥青面层然后重铺的方案进行处治。第二，对于裂缝宽度较小、无明显凹陷变形的轻微龟裂病害，采用开普封层预防性养护进行处治。

3 路面预防性养护开普封层技术要点

1）路况调查及原路段治理。先对原路段进行调查，在正式施工前需对道路原有病害进行治理。对于旧路面具有的横缝、纵缝，需对裂缝、坑槽进行补修，以恢复路面的平整性。施工段路面上有废物与垃圾会造成施工质量不佳，需要提前对路面进行清扫，保证路面的清洁。先采用扫路机对施工段进行整体清扫。再采用洒水车对施工路面进行高压清洗。碎石撒布开始前，由人工采用扫帚与吹风机配合对施工路段进行最后清扫。路面个别部位有杂物粘附时，需人工使用毛刷或钢刷精细刷扫。结束清理工作以后才能正式开始开普封层施工。

2）配合比。首先是下封层中石料与橡胶沥青的配比，需要根据碎石覆盖率调整石料用量，再根据撒布粘结效果，调整橡胶沥青的用量，保证二者结合紧密。其次是稀浆封层的配合比，其石料、改性乳化沥青、水和添加剂的配比，需要根据湿轮磨耗试验、负荷车轮粘砂试验、小样拌合试验等，结合以往工程经验进行设计。

3）沥青与石料。开普封层技术主要利用沥青和碎石融合之后铺摊在原有路面上，形成复合路面工程，增加路面的防渗水性以及对路面形成保护膜，保证其正常使用。同步碎石封层石料采用单一粒径石料，公称粒径为10-15mm，撒布沥青采用橡胶沥青。温度是整个工程中需要合理控制的因素之一。无论是橡胶沥青的喷洒还是碾压的过程，对温度的要求都极为苛刻。橡胶沥青需加热至195-205℃方可摊铺。在碾压过程中也需要对沥青的温度进行控制，温度过低，碾压不到位，沥青与石料粘结强度会降低。为增加石料与沥青之间的粘结性，施工当天提前将准备好的碎石封层集料进行沥青预裹覆，预裹覆在沥青拌合站进行。

4）压路机碾压。橡胶沥青同步碎石撒布完毕后立即碾压。采用30吨胶轮压路机碾压不少于3遍。压完后可用5-8吨钢轮压路机再压一遍，将沥青膜与碎石压实。碾压后，需要对施工路面进行封闭，并全面清扫，将碎石封层上的浮石以及杂物清扫干净。清扫阶段主要使用扫路机、大型鼓风机以及人力清扫相互配合，保证路面清洁。清扫完毕后可开放交通。

5）微表处施工。微表处是开普封层技术的最后一道工序，其配合比设计是前期准备阶段的重点工作。施工主要使用微表处摊铺机。施工前提前标定摊铺车辆石料、沥青、纤维、水泥、水等材料的输出速度和输出量，使之满足施工配合比设计要求，使出料量与设计相符。

6）路面性能检测与评价。（1）路面抗滑性能。检测人员需要使用摩擦系数测定仪对路面的摩擦系数进行鉴定，确定其符合国家规定的抗滑性能。国家规定的摩擦系数值是大于等于55(BPN），而开普封层施工后实际测算的数值基本大于60(BPN），因此全面符合标准。（2）渗水系数检测。渗水系数是能够体现开普封层技术使用时养护膜形成密度的数据标准之一，国家规定的数值为每分钟渗水速度低于50毫升，而本路段开普封层技术使用后的路段数值为每分钟0毫升，完全不渗水，表现出超强的防渗水能力。（3）外观质量检测。路面在进行预防养护后，表面呈现平整、密实、清洁的状态，没有轮胎痕迹，衔接平顺，外表色泽度一致，体现出崭新的路面观感。

4 结束语

综上所述，在公路养护施工中，开普封层结构路面由于具有成本低廉，技术成熟的特性，在国外应用较为广泛。该路面结合了碎石封层和微表处的优点，具有成本低、速度快、低能耗、施工方便的优点，抗滑性能和阻止反射裂缝的性能优越，可有效的阻止路表水下渗，延缓路面病害的发生，延长路面使用寿命。在我国，在一些省市新建的中、低等级公路工程中，将其作为路面面层使用，取得了良好的效果。参考国外的经验，在我国公路的预防性养护工程中，将其作为预防性养护技术之一，有效恢复路面性能，提高路面的耐久性，延长公路使用寿命，具有显著的经济效益和社会效益。