喷砂还原固封技术在国道320线的应用

2023-01-25萍乡市湘东公路事业发展中心肖璞彭国强

中国公路 2022年20期

文萍乡市湘东公路事业发展中心肖璞彭国强

雾封层再生技术是沥青道路早期预防性养护最有效的方法之一，大量工程实践结果表明，在不改变原有沥青路面的结构基础上，还原剂组分能够有效再生老化沥青，从而使得原老化沥青路用性能得到很大改善。增加喷砂工艺环节后，路面抗滑水平也有很大改善。

沥青路面开放交通以后，性能的衰减呈现逐步加剧的趋势。在初期的2年至4年，沥青路面不会出现明显的病害，其主要变化是表层沥青逐步老化变脆，黏聚力下降，以及在通行、雨水冲刷和冰冻的作用下，表面胶结料和细集料逐步散失，表面构造加大。此时如果不采取预防性养护措施，病害将加快发展，演化为网裂和坑洞等失稳性混合料病害。

试验路段安排在国道320线萍乡市湘东区黄花冲至莲花桥段（k1112+100至k1109+100），属于南方典型的丘陵山地地形和亚热带温暖湿润季风气候，施工期间的白天温度达36摄氏度至38摄氏度，晚上温度29摄氏度至30摄氏度，空气湿度50%至70%，段落间有坡度较大的150米长急上下坡，以及各长约800米的连续上下缓坡，试验段中间的转弯半径大，无明显的视线死角和危险路段。

国道320线采用AC-13级配磨耗层，采用石灰岩作为粗骨料，是江西省国省道普遍的情况。根据现场路肩对比的情况看，磨耗层细料已经开始丢失，但程度为轻到中等，构造深度水平在0.38至53。由于承受重交通影响，石灰岩粗集料表面磨光明显，摩擦系数（摆值）的水平仅在32至45。

国道320线是连接江西和湖南重要的运输主干线，在高速公路实行计重收费且国道取消收费以后，路面上行驶的重载和挂载货车数量增多，交通流量较大，货车数量约占50%，日均车流量预估在1.2万辆至1.5万辆。尽管如此，该路段的路面结构保持完好，横纵向裂缝数量极少，符合预防性养护作业的基本前提。

国道320线萍乡市路段

喷砂还原固封技术保持了雾封工艺施工便捷的特点，在充分达成雾封表面封闭和色泽还原的目标基础上，解决了雾封工艺普遍的抗滑隐患问题，承受了重载交通的考验，特别适合构造深度和摩擦系数安全空间较小且车速相对较快的国省道工程应用。

试验原材料和测试

经现场勘察，施工选取的试验段路面已有相当程度的老化，原路面结构的石灰岩磨损导致路面泛白、缺油引起表面细料缺失比较严重，而且部分路面的中大料开始剥落，大料磨损使得抗滑系数出现一定程度衰减，但是路面平整度不错，未出现结构性的失稳，养护时机适宜。局部的车辙和坑槽需要铣刨挖补，几处大于2毫米的裂缝需灌缝处理，此外，有桥面的伸缩缝处水泥块松散也需重新补强。

试验原材料

针对由路面表层沥青老化引起的细集料丢失、路面泛白，选用喷砂还原固封技术对旧路面养护，可延缓路面大中修时间，从而延长路面使用寿命，路段所选用的还原固封技术材料基本性质如表1和表2所示。

表1 还原剂基本性质

表2 保护剂基本性质

由表中可以看出，还原剂和保护剂均为水性乳液，闪点、游离甲醛、挥发性有机化合物含量、苯、甲苯、乙苯、二甲苯总和等指标均符合安全环保要求。同时，其储存稳定性较好，允许施工周期长。还原剂施工破乳后，其含有的有效残留物能够很好地再生老化沥青，使其恢复新沥青水平，保护剂施工破乳后对集料具有很好的黏附性，施工时添加少量玄武岩细料能够补充路面丢失的部分细集料，提高路面的摩擦系数。

试验测试

雾封是一个平衡的工艺，类似于混合料的目标配合比，所有的材料用量都需要通过测试初步确定，影响因素包括构造深度、摩擦系数、渗水系数等。

选取试验段中的典型路面进行试洒，确定还原剂和保护剂的洒布量，以及细料的撒布量和相应的养生时间。试验路面清扫干净后将还原剂用水稀释后，按照每平方米0.2千克至0.3千克的喷洒量均匀喷洒至老化沥青路面。待还原剂完全破乳后养生一段时间，均匀撒布每平方米180克至220克玄武岩细料，之后将第二层水性保护剂按照每平方米0.3千克至0.5千克的喷洒量均匀涂刷至试验路面。

经过喷砂还原固封保养后的沥青路面外貌有明显改变，还原固封喷洒至老化沥青路面后，一方面还原剂中水分逐渐蒸发造成乳液的破乳；另一方面带电还原剂微粒与带相反电荷的石料之间异性电荷的引力使得还原剂微粒黏附至石料的表面。

与此同时，还原剂组分不断向下渗透，进而再生老化沥青路面。根据现场路面吸收、养生时间和路面构造、渗水和摩擦系数影响等情况判定，确定第一层还原剂喷洒量为每平方米0.2千克，白天养生时间2小时，夜间施工养生时间3小时；第二层保护剂的洒布量为每平方米0.35千克，白天养生时间2小时，夜间施工养生4小时；细料撒布量为每平方米180克至220克，选取12-20目水洗玄武岩机制砂。

施工过程

在国道320线沥青路面的喷砂还原固封预防性养护过程中，受施工气候条件、开放交通时间等限制，为使还原剂能够完全扩散至老化沥青中，同时避免还原剂施工后路面摩擦下降、路面色泽变化不大、黏附性小等问题，在还原剂施工后一段时间，均匀撒布玄武岩细集料，之后再喷洒第二层保护剂。

施工方案

由于试验路段的车流量大，以货车和重载车为主，周边散布不少村庄和少量生产企业，其中还有一个红绿灯丁字路口，且沿途各种出口众多；车辆随地掉头和逆行普遍，摩托车、农用车和机动车混流，交通情况复杂不好控制，为施工中的交通引导和作业带来极大挑战。

经现场实地勘察后，按照项目业主建议要求，决定采取单向单车道封闭作业，施工完超车道以后马上换边进行同向行车道施工，减少交通干扰和便于管理。施工第一天发现，即使封闭道路，如遇车辆行驶缓慢，比如爬坡或前方车辆掉头引起减速，后方车辆马上进入施工区域进行超车；二是红绿灯路口，由于施工作业或养生使得行驶不畅，驾驶员不听指挥导致车辆随意穿行作业区域普遍，多次补洒和清理施工区域工作量非常大。

为尽量避免交通干扰，同时实现连续完成单幅施工换边，回避高温作业时段，调整为跨夜晚施工模式：下午15点开始封闭交通，17点前完成还原剂喷洒，18点完成喷砂，19点前完成还原剂喷洒。22点换边，早上7时至8时开放全幅交通。工程总计5万多平方米，实际只用了两天的时间，在公路重交通岔路口多的情况下，养护工程效率惊人。

喷砂还原固封中使用的还原剂和保护剂均为水性乳液，具有很好的稳定性与安全环保特性，还原剂渗透能力强，能将表层老化最严重的部分沥青再生还原，恢复表层沥青黏附性能和柔韧性。

施工工艺

还原剂和保护剂均为水溶性稳定乳液。考虑到单位面积的洒布量较小，宜采用雾化效果较好的智能洒布设备洒布。对老化路面匀化覆盖，并迅速向混合料微裂纹渗透，老化最为严重的表层1厘米以上胶结料进行再生。被激活的沥青黏附细集料能力提高，实现对沥青路面表面的重新封闭。施工作业之前须进行洒布量确定，选择路面代表性段落，通过小面积人工试验，确定路面适宜的雾封剂喷洒量。

施工前的路面清洁，为保证渗透、固结和成膜性，宜在20摄氏度以上地表温度条件下施工。施工时的喷洒与养生，施工后开放交通、跟踪检测。还原剂喷涂后，养生需充分、养生时间需保证在两小时（气温、日照、风力、湿度不理想情况下适度延长）以上，确保还原剂充分破乳、干燥和吸收，再进行第二道保护剂喷涂。部分路段需要补充一定量细集料后喷洒第二次保护剂，待保护剂充分干燥固化、无黏手情况后，测试摩擦系数合格，开放交通。