路用降溫涂層施工標(biāo)準(zhǔn)化與性能檢測

劉相儒 郭瑾 張洪華 王朝輝

摘要：為了提升路用降溫涂層施工鋪筑質(zhì)量，基于試驗(yàn)段長度及工作量確定施工所需機(jī)具及人員分配方案，建立了施工所需原材料合理計量方法及標(biāo)準(zhǔn)化的施工步驟和流程，并全面測試并評價降溫涂層的實(shí)際降溫效果及路用性能。結(jié)果表明，隨著瀝青路面溫度的不斷升高，路用降溫涂層的降溫性能逐漸增強(qiáng)，涂布降溫涂層后不會對其路面平整度、抗滑及抗?jié)B性能造成不利影響。

關(guān)鍵詞：道路工程；降溫涂層；施工標(biāo)準(zhǔn)化；路用性能

中圖分類號：U416.21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： In order to improve the paving quality of road cooling coating and evaluate its application effect under actual environmental conditions， equipment and personnel allocation scheme were determined based on the length and workload of the test road. Reasonable measurement method of raw materials required by the construction was established， and monitoring scheme for embedded temperature sensor was proposed. Standardized construction process was created， and actual cooling effect and road performance of the cooling coating were comprehensively tested and evaluated. The results show that with the increase of temperature of asphalt pavement， the cooling performance of the coating is gradually enhanced， and it has no adverse effect on the pavement smoothness， anti-slip and anti-permeability of the road.

Key words： road engineering； cooling coating； standardized construction； pavement performance

0 引 言

瀝青是一種感溫性材料，夏季高溫時瀝青路面會吸收并且積蓄大量熱量，引發(fā)一系列如車轍、擁包、泛油等病害，同時積聚在瀝青路面中的熱量加劇了城市“熱島效應(yīng)”[1-3]。為了提高瀝青路面的高溫穩(wěn)定性，國內(nèi)外專家學(xué)者對路面降溫技術(shù)開展了大量研究，而現(xiàn)有成果主要集中于降溫涂層材料的研發(fā)，對降溫涂層現(xiàn)場施工流程、實(shí)際工作環(huán)境下的降溫性能及路用性能評價方面尚不完善，亟需建立標(biāo)準(zhǔn)的施工流程及性能評價方法[4]。

本文針對上述問題，以石家莊三環(huán)路為試驗(yàn)工程依托，基于試驗(yàn)段長度及工作量，確定施工所需機(jī)具及人員分配方案，確定施工所需原材料合理的計量方法，提出溫度傳感器有效監(jiān)測埋設(shè)方案，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化的施工步驟及流程，全面測試并評價降溫涂層的實(shí)際降溫效果及路用性能，為其推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 施工要求

路用降溫涂層是將一系列性能優(yōu)良的降溫功能性材料，與其他基礎(chǔ)載體材料混合制備而成，并借助功能性材料自身的特性實(shí)現(xiàn)對瀝青路面的主動式降溫。根據(jù)路用降溫涂層的特點(diǎn)，深入分析施工過程中環(huán)境、路面狀況等不同因素對施工質(zhì)量的影響，得到降溫涂層施工時應(yīng)滿足以下技術(shù)要求。

（1）路用降溫涂層施工環(huán)境溫度不宜過高或過低，否則會影響涂層強(qiáng)度的形成?；谑覂?nèi)試驗(yàn)研究結(jié)果，建議路用降溫涂層的最佳施工環(huán)境溫度范圍為10 ℃～30 ℃，同時施工時應(yīng)盡量保證路面干燥、潔凈，避免在陰雨天或潮濕環(huán)境中施工。

（2）施工路面應(yīng)保證潔凈、平整，同時具有足夠的強(qiáng)度、剛度及整體穩(wěn)定性。

（3）施工過程中應(yīng)實(shí)施交通管制，保證路用降溫涂層在施工完成后具有足夠的干燥時間來實(shí)現(xiàn)自身強(qiáng)度。

（4）施工人員應(yīng)具備良好的專業(yè)素質(zhì)和施工技術(shù)；合理的進(jìn)行人員分配，確保降溫涂層施工質(zhì)量。

2 試驗(yàn)路概況

石家莊三環(huán)路全長為74.828 km，其中西環(huán)、南環(huán)、東環(huán)里程長為46078 km。選擇三環(huán)路K38+900～K39+400段作為降溫涂層試驗(yàn)鋪筑路段，總長為500 m，施工區(qū)域包含慢速車道及應(yīng)急車道，施工區(qū)域總寬度為6.25 m。試驗(yàn)路段路況良好，無明顯縱坡、車轍、裂縫等病害，無需進(jìn)行路面修補(bǔ)和清理，如圖1所示。

3 標(biāo)準(zhǔn)化施工

試驗(yàn)路鋪筑前應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備工作，明確施工所需機(jī)具種類及數(shù)量，合理分配施工人員及數(shù)量，精確計量施工所需原材料數(shù)量并確定拌和方案，建立準(zhǔn)確有效的溫度傳感器埋設(shè)及測量方案。

3.1 施工設(shè)備和人員分配

（1）施工設(shè)備。

降溫涂層施工是一項(xiàng)多步驟的施工過程，主要包含原路面清掃及維修、埋設(shè)溫度傳感器、涂布第1層涂層材料、撒布第1層抗滑粒料、涂布第2層涂層材料、撒布第2層抗滑粒料、養(yǎng)生等施工步驟，涉及多種施工設(shè)備。結(jié)合試驗(yàn)路段長度及工作量，匯總路用降溫涂層試驗(yàn)路施工所需設(shè)備種類及數(shù)量如表1所示。

（2）施工人員分配。

涂層施工團(tuán)隊(duì)的施工技術(shù)和專業(yè)素質(zhì)將決定路用降溫涂層的施工質(zhì)量。高素質(zhì)的施工隊(duì)伍能夠依靠自身的施工經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識，高質(zhì)量的完成降溫涂層的施工工作。路用降溫涂層的施工隊(duì)伍主要由施工負(fù)責(zé)人、路面清掃人員、涂層施工人員和后期養(yǎng)護(hù)人員等組成。其中施工負(fù)責(zé)人主要負(fù)責(zé)施工計劃和方案的制定、施工前與相關(guān)部門協(xié)調(diào)、現(xiàn)場施工指揮、應(yīng)急事件處理等多個方面的工作，應(yīng)熟悉涂層施工的各個環(huán)節(jié)，并具有足夠的施工管理經(jīng)驗(yàn)；路面清掃人員應(yīng)保證降溫涂層施工前路面清潔，將路面上的灰塵、碎石屑等清除到施工路幅以外；施工操作人員應(yīng)注意降溫涂層的涂布均勻程度，同時還要保證抗滑粒料撒布均勻；后期養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)嚴(yán)格控制養(yǎng)護(hù)時間，保證降溫涂層強(qiáng)度完全形成。結(jié)合施工路段長度及施工步驟，確定施工所需人員及數(shù)量如表2所示。

3.2 原材料計量

為確保試驗(yàn)路鋪筑順利進(jìn)行并節(jié)約成本，施工前應(yīng)依據(jù)試驗(yàn)段長度及涂層配比，合理計量并準(zhǔn)備施工所需原材料。在施工過程中采用如下方案進(jìn)行涂層的鋪筑：在行車方向用標(biāo)尺將試驗(yàn)路按照10 m長度等距劃分，在每10 m的位置處采用罐裝噴漆進(jìn)行劃線標(biāo)注并編號，以此標(biāo)注線作為橫向涂布子區(qū)域的分割線，并采用專用膠帶將道路標(biāo)線進(jìn)行保護(hù)性遮蓋；以車道分割線作為垂直路面方向涂布子區(qū)域分割線，形成方格狀子區(qū)域作為涂布單元。根據(jù)路用降溫涂層配比準(zhǔn)備原材料，按照高速公路單車道為3.75 m及緊急停車帶為2.5 m進(jìn)行計算，涂抹量為0.8 kg·m-2，考慮到施工損耗，降溫涂層總量應(yīng)按照120%備料。匯總計算試驗(yàn)段所需涂層材料的總質(zhì)量及子區(qū)域所需質(zhì)量如表3所示。

3.3 溫度傳感器埋設(shè)方案

為全面觀測研究路用降溫涂層對于瀝青路面不同結(jié)構(gòu)層的降溫效果，預(yù)先在試驗(yàn)路段路面不同結(jié)構(gòu)層處預(yù)埋溫度傳感器?？v向主要布置在下面層和中面層頂面，橫向則埋設(shè)于試驗(yàn)路中部每100 m分割線處，以及在外側(cè)車道距應(yīng)急車道邊界標(biāo)線2 m位置處。溫度傳感器具體布設(shè)位置如圖3所示。

溫度傳感器埋設(shè)具體施工步驟如下。

（1）檢查溫度傳感器埋設(shè)機(jī)具，并于埋設(shè)路段實(shí)施交通管制，保障施工安全有序進(jìn)行。

（2）依據(jù)溫度傳感器縱向及平面布置圖，確定各埋設(shè)位置的深度，在相應(yīng)埋設(shè)位置處作好噴漆標(biāo)記，并按順序編號。

（3）依據(jù)埋設(shè)深度采用切割機(jī)在標(biāo)記處面層表面切割2條垂直于路面標(biāo)線的豎向?qū)蚓€，并沿導(dǎo)向線采用電錘挖掘出條狀坑洞，尺寸略大于溫度傳感器。

（4）清理干凈坑洞內(nèi)材料，利用沖擊鉆從坑洞近路面一端橫向鉆筑1個深度為10 cm的孔洞，將溫度傳感器前端10 cm插入橫向孔洞內(nèi)，同時把傳感器剩下部分平鋪放置于豎向坑槽中。

（5）采用冷補(bǔ)材料填筑橫向孔洞及豎向坑槽，填筑過程中應(yīng)保證傳感器最高熱電偶敏感點(diǎn)比下面層表面稍低，整個過程應(yīng)避免氣泡產(chǎn)生，完成后采用小型夯實(shí)設(shè)備進(jìn)行壓實(shí)。溫度傳感器埋設(shè)過程如圖4所示。

3.4 涂布施工

涂布施工時要求天氣晴朗，環(huán)境溫度不低于20 ℃，施工過程具體如下。

（1）采用路面清掃設(shè)備對試驗(yàn)路段進(jìn)行全面清掃，并對路面污垢物進(jìn)行適當(dāng)處理；采用白色噴漆和鋼尺進(jìn)行試驗(yàn)路段施工區(qū)域劃分，用膠條覆蓋施工路段路面標(biāo)線，以免降溫涂層覆蓋或污染標(biāo)志標(biāo)線。

（2）采用電子稱按照計量結(jié)果稱取樹脂、固化劑、降溫功能性材料，并將原材料混合置于塑料桶中，采用手持式旋轉(zhuǎn)攪拌機(jī)低速旋轉(zhuǎn)5 min，繼而高速攪拌10 min后，得到分布均勻的降溫涂層材料。

（3）采用室內(nèi)試驗(yàn)確定的最佳涂抹量04 kg·m-2，以人工滾涂方式完成施工單元的均勻涂布工作。

（4）采用室內(nèi)試驗(yàn)確定的最佳撒布量05 kg·m-2，以人工方式完成防滑粒料的均勻撒布后進(jìn)行養(yǎng)生，養(yǎng)生時間一般為30（夏季）～60 min（冬季）。

（5）待第1層涂層硬化且防滑顆粒固定后，按上述步驟進(jìn)行第2層涂料的涂布。

（6）路用降溫涂層涂布完成后，進(jìn)行路面最后養(yǎng)生。待養(yǎng)生完成后撤去粘封膠帶，清掃垃圾并開放交通。

4 降溫性能檢測及評價

為了有效觀測并評價路用降溫涂層在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境下的降溫效果，采用ST-1A型數(shù)字溫度計連接預(yù)埋設(shè)的溫度傳感器，每隔30 min讀取并記錄道路表面、中部及下部溫度，以對比分析涂刷降溫涂層路面和普通路面之間的溫度變化規(guī)律。測試結(jié)果如表4所示。

由表4分析可知，隨著瀝青路面溫度的升高，路用降溫涂層的降溫效果逐漸增強(qiáng)，降溫涂層中、下部的降溫效果基本保持在5 ℃以上。當(dāng)路表溫度達(dá)到50 ℃以上時，降溫涂層對路面中部和下部的降溫效果最高可達(dá)12 ℃，表明在夏季高溫環(huán)境下，路用降溫涂層對于瀝青路面面層結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的降溫效果[5-6]。

5 路用性能檢測及評價

降溫涂層涂布于瀝青混凝土路表面，必然會改變原路面的表面特性，現(xiàn)有研究成果表明降溫涂層普遍存在著平整度差、抗滑及抗?jié)B性能不足等問題，嚴(yán)重制約著降溫涂層的推廣應(yīng)用。因此本文借助3 m直尺測定降溫涂層的平整度；采用鋪沙法和擺式摩擦儀測試路面表層構(gòu)造深度及擺值以評價抗滑性能；借助滲水系數(shù)儀檢測并評價道路的抗?jié)B性能，結(jié)果如表5所示。

由表5可分析可知，涂刷降溫涂層后瀝青路面最大間隙、構(gòu)造深度、擺值等均滿足相關(guān)規(guī)范要求，表明降溫涂層施工后可滿足行車對道路平整度的要求，且不會對瀝青路面的抗滑性能產(chǎn)生不利影響。

測試結(jié)果顯示路面不同測點(diǎn)滲水系數(shù)均為零，表明外界水無法滲入道路內(nèi)部，降溫涂層的應(yīng)用大幅提高了瀝青路面的抗?jié)B水性能，一定程度上緩解了瀝青路面的水損壞[7]。

6 結(jié) 語

（1）根據(jù)試驗(yàn)段長度及工作量確定施工所需機(jī)具及人員分配方案，建立施工所需原材料合理計量方法，提出溫度傳感器有效監(jiān)測埋設(shè)方案，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化的施工步驟及流程，全面測試并評價降溫涂層的實(shí)際降溫效果及路用性能。

（2）全面檢測路用降溫涂層試驗(yàn)路瀝青路面的溫度。結(jié)果表明：隨著瀝青路面溫度的不斷升高，路用降溫涂層的降溫性能逐漸增強(qiáng)，降溫效果基本保持在5℃左右，最高可達(dá)12℃。

（3）路用降溫涂層施工完成后，對試驗(yàn)段瀝青路面平整度、抗滑及抗?jié)B性能進(jìn)行測試。測試結(jié)果表明，路用降溫涂層不會對瀝青路面路用性能造成不利影響，均滿足規(guī)范要求；涂布涂層后的瀝青路面，抗?jié)B性能得到大幅度提高，在一定程度上緩解了瀝青路面的水損壞。

參考文獻(xiàn)：

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[責(zé)任編輯：杜敏潔]