沥青路面养护中开普封层技术应用

2022-09-20周长春

运输经理世界 2022年1期

关键词：黏结性封层层间

周长春

（江西省宜春市公路事业发展中心丰城分中心，江西丰城 331100）

0 引言

开普封层技术成熟、施工方便，且能够提升沥青路面的养护效果。考虑路面养护工程的需求，分析开普封层技术的操作要点与施工注意事项，掌握技术实践措施，对提升公路养护工程的效果有积极作用。

1 开普封层优点

单纯使用微表处或碎石封层方式处理路面结构存在的坑槽、深裂缝、网裂、剥落等问题，难以达到应有效果。虽然应用碎石封层可以在一定程度上延缓沥青路面的老化速度，促进抗滑性能的提升，提高结构的防水效果，但是在具体的应用中，沥青路面在运行中容易发生公路路面结构骨料脱落的问题，也会导致路面噪声比较大。因此，碎石封层没有大量地应用到公路路面结构中。开普封层是将AR 碎石封层+微表处技术融合形成的技术，在撒布微表处施工开始前，首先撒布一层碎石材料，可以有效地预防骨料脱落、噪声过大的问题，且对沥青路面的外观、质量的提升具有积极的作用。此外，开普封层的经济价值较高，成本比碎石封层、微表处以及热沥青铺设方式都低，使用寿命也较长，总体利用价值很高。除此之外，橡胶沥青、改性沥青、改性乳化沥青等都可以作为碎石封层施工的黏合层，延缓微表处开裂的问题，还有较好的密封效果，可以防止发生反射裂纹，全面提升结构的总体性能。

2 病害现状

综合分析开普封层的病害问题，调查研究病害的情况，了解如下几种病害问题：其一，结构温缩裂缝。该裂缝沿着车辆的行驶方向以近似相等间隔方式分布，并且在全幅路面中存在，这是由于我国北方地区早晚温差过大或冬季温度较低，是比较常见的病害。其二，路面泛油。因为我国北方地区冬季温度较低，在进行稀浆封层设计中，未做好配合比控制，油石比较大，且级配较细，进料控制的精度较差，加上稀浆封层施工方式速度较快，导致路面发生严重的泛油问题。其三，封层结构出现滑移、脱层的问题。这是因为开普封层在施工中，其结构和旧路面或基层出现了黏结性能不足的情况，在车辆持续性碾压作用下，结构出现分离的情况。了解开普封层结构的形式以及病害问题，主要是为了对结构的层间黏结性、低温抗裂性、高温抗车辙性方面进行分析。试验中，选择使用开普封层结构的形式，即碎石封层+稀浆封层的形式。材料应用的是克拉玛依AH-90 重交石油沥青，选择使用石灰岩制作集料，应用SBR 胶乳制作改性剂的形式。检测各个层间的黏结性能和高温抗车辙性能检测，各项操作必须按照规定的要求展开分析确定，以保证各项参数都符合工程的实际要求。

3 病害成因试验分析

3.1 层间黏结性能分析

深入调查病害问题发现，滑移脱层为开普封层结构路面施工后比较普遍的病害问题，通常出现在公路爬坡路段内，车辆刹车或换挡容易导致病害，其本质是开普封层结构和基层之间的黏结性能不合格，无法抵抗层间剪切损坏。

3.1.1 温度对层间黏结性能的影响

从开普封层的运行效果出发，温度产生的影响是比较严重的。在此次试验中，对不同温度条件下进行开普封层的层间结构的黏结强度展开分析，再加上病害问题的研究，得出试验结果：在温度持续升高的情况下，开普封层与基层结构黏结性降低，在试验温度处于30～40C 时，黏结强度最小，只有0.37～0.42MPa。经过查阅资料和分析，在环境温度较高的情况下，沥青路面的温度可能处于60～70C，所以在该温度条件下，路面剪切应力超出开普封层结构和基层黏结强度，容易导致结构损坏的问题，影响运行。

3.1.2 层间处治措施对层间黏结性能的影响

为深入了解推挤、滑移等病害的形成原因，工作人员对开普封层不同层间的处理措施对黏结性能的影响进行了试验研究。在试验环节，对基层表面进行层油喷洒处理、不喷洒透层油、层面污染三种情况作为试验条件，且在不同温度条件之下进行层间黏结强度的检测分析，了解病害产生的原因。

在试验人员手工制作开普封层试件的工作中，选择应用水量较高的方式，延缓沥青材料的破乳速度，可以让开普封层内的稀浆封层流动性较高。如果没有黏层油的保护，会导致比较多的稀浆材料进入下面层结构，而经过污染处理的试件，表面的泥土也会受到结构流动性影响，随着封层内细集料逐步进入下面层结构。经过上述分析发现，基层与开普封层之间喷洒黏层油，保证层间黏结效果合格，可以有效地预防滑移、脱层等病害问题，保证结构的总体性能合格，避免在运行中出现严重的损害。

3.2 高温车辙性能分析

为充分了解开普封层的高温病害，选择应用3 种不同的开普封层分别进行高温车辙试验。试验结果显示，一组试件变形是在常规条件下，其他两组试件在试验环节全部出现了变形破坏的问题。具体变化可见图1、图2和图3。

图1 标准结构车辙试验曲线

图2 双层碎石结构车辙试验曲线

图3 嵌入碎石型车辙试验曲线

分析试验图发现，标准开普封层试件没有发生损坏，随着持续加载的作用，其结构变形所产生的空隙逐步碾压密实，最终变形状态基本达到稳定。开普封层结构在出现变化的情况下，因为标准开普封层所使用的碎石封层结构粒径形式是单一的，集料骨架非常稳定，所以试件经过规定的加载时间，发现其出现了滑移、推挤的情况，导致结构被破坏。出现这种问题的原因，主要是试件层间的黏结性能比较差，且试模底板与试件摩擦力无法有效地约束试件向两侧运动，试件形成破坏变形前并不会产生过大的变形量。一旦有高温变形的特点，反映其出现的挤压损坏的问题。在具体的养护施工中，需要对原路面结构实施清理，同时还要在表面喷洒一层黏层油，确保开普封层与基层结构的黏结效果符合要求，不会出现两层损坏的问题，结构性能较好。

4 工程概况

某公路项目处于我国南方地区，属于当地重要的交通基础设施，其路基宽度为12m，路面宽度为11.5m，统计确定全线交通流量为3000 辆/d。随着时代的发展，交通量日益增多，且有相当大比例的车辆属于重载车辆，所以交通运行对路面结构产生了较大的影响，严重地影响了正常通行。因此，日常维护工作量较大。为能够更好地满足当地交通的运行需要，提高交通行驶的安全性、舒适性，管理单位需要积极组织、落实养护与维修工作，保证路面结构性能合格，对促进当地交通活动的正常进行有重要意义。经过现场勘察和分析，多名专家共同研究，最终确定使用开普封层技术进行道路维护处理。

5 开普封层技术在沥青路面养护中的应用

5.1 开普封层技术施工流程

在工程正式实施前，首先需要调查原路面的通行情况，对存在的病害及时采取处理和应对措施，然后才能开展开普封层结构的施工。在施工时，先进行热沥青层的喷撒施工，并且进行预拌碎石处理，保证发动机处于高速运行的状态，加强沥青、石料的控制，保证喷撒高度符合技术要求。在摊铺环节，根据需要调整喷撒杆的材料，确保接缝部位的完整性。在应用改性沥青作为胶结材料开展封层结构施工时，在相邻两幅初压施工结束后，进行错轮碾压施工，全幅路面的碾压施工遍数在5 遍以上。在碾压施工中，必须按照先两侧后中间的顺序进行，做好碾压速度控制，为70m/min 左右。

5.2 质量控制措施

在项目施工中，开普封层主要由橡胶沥青碎石封层与微表处两个结构部分组成，首先进行同步碎石封层结构的施工。在封层结构基本达到成型的条件后，开始微表处结构的施工。在碎石封层结构施工中，禁止在低温或者阴雨天气施工，保证封层结构的形式符合要求，具体包含下述几个方面控制措施：

5.2.1 路况调查

在施工开始前，组织专业技术人员展开路面的全面调查分析，调查记录车辙、坑槽、网裂、翻浆等问题，做好病害位置、尺寸的调查，并且结合不同病害问题制定有效的处理措施：车辙病害问题，需要采取填充处理；坑槽与网裂的问题，采用先挖补后热补的方法处理；裂缝则需要灌缝施工，对翻浆位置展开压浆处理，消除病害的影响。

5.2.2 病害处治

结合不同的情况，对路面结构进行病害处理，保证病害不会产生严重的损害和影响，并且做好路面清理，使路面恢复到平整性的要求，实现运行效果提升。

5.2.3 喷撒热沥青与预拌碎石

根据工程的实际情况，选择符合实际需要的同步碎石封层车开展施工，根据工程的施工需要对沥青和碎石做出动态调整，确保各种材料的用量符合技术标准要求。

5.2.4 碎石封层养护

在碾压施工中，使用胶轮压路机开展碾压作业，需要使用2 台30t 的压路机从两侧向中心逐步碾压，保证相邻部位的碾压宽度重叠1/3。碾压3～4 遍后，达到结构性能的要求。在施工结束后，需要做好养护管理，时间至少为15d，使得碎石封层表面达到成型的要求。车辆通行前，在进入车道的部位上设置减速带、警示标志等，降低车辆行驶的速度，缓慢行驶进入工程现场，定期进行路面碎石清理处理，达到交通安全性的要求。

5.2.5 微表处施工

首先需要将表面杂物进行彻底清理，并且在路面表层绘制引导线，把稀浆封层车前导向链对准引导线，根据实际施工的要求确定摊铺的宽度与厚度，将各项材料按照比例加入摊铺机的拌和筒，保证其充分混合均匀，然后逐步进入到摊铺槽。混合料达到摊铺面积的2/3 时，才能开始施工，保持稀浆封层车的行驶速度为0.6～1.8km/h。在施工时，现场技术人员必须紧跟封层车进行检查，如果发现有些位置的厚度过大、过小或者粒径比较大的情况，要及时采取清理措施，保证摊铺达到平整度、美观性的要求。稀浆混合料在摊铺施工中，容易产生局部缺陷的问题，需要应用橡胶耙进行表面找平处理，如果有粒径超标的情况，应快速地清理刮痕。

5.2.6 成型措施

全部施工结束后，需要及时关闭车道，调整到其他车道通行。组织人员加强交通管制，保证现场施工结束后，路面在自然风干的情况下逐步固化成型。在施工结束4h 后即可开放交通，但是在开放交通的2h内，车辆行驶速度不得超过80km/h。通常在6h 后，即可全面开放通行，达到通行的标准要求。

6 开普封层施工注意事项

开普封层在施工中，两层同步碎石封层与一层微表处组合形成的复合结构形式，通过嵌挤的方法组合形成整体的结构。从理论角度分析，两层同步碎石封层结构的平均粒径分别是14mm、7mm，相加之后可以达到21mm，而微表处封层结构的厚度为8～10mm，所以最终施工后的厚度为30mm。经过现场调查与分析，测量结构层的厚度，了解其形成的原因，确定是否符合工程运行结构的要求。在施工中，进行施工材料的使用量控制，并且做好现场管理，才能保证碎石材料的铺设施工结构层厚度与质量符合要求，避免给开普封层结构的运行带来不利的影响。技术人员在施工后进行现场测量，并且和理论计算参数对比分析，如果两者的偏差在合理的范围内，则说明其可以满足运行的要求。根据当前的技术标准要求，在施工中进行封层结构的验收，主要是以厚度与均值的合格作为指标，该工程厚度合格值为18mm，开普封层压实厚度检验平均值在20mm 以上，符合正常的运行要求，对提升当地的交通通行质量产生积极的作用。