預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)
——霧封層的質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的研究

熊 亮， 扈惠敏

(1.安徽省交通控股集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230088;2.合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)
——霧封層的質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的研究

熊 亮1， 扈惠敏2

(1.安徽省交通控股集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230088;2.合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

霧封是將還原劑或再生劑等液體狀材料噴灑或涂刷在舊瀝青路面上。霧封可在舊的路面上形成一個(gè)密封保護(hù)再生層，預(yù)防及改善瀝青老化狀態(tài)，彌合細(xì)微裂縫，從而達(dá)到延長瀝青路面使用壽命、延緩大修期限的目的。安徽省高速公路上使用的霧封材料有：瀝青再生、環(huán)氧水性瀝青層、乳化瀝青霧封層、金熊油、魁封層等。該文對安徽省高速公路上應(yīng)用的霧封層進(jìn)行試驗(yàn)檢測及使用效果調(diào)查，在此基礎(chǔ)上提出霧封層的質(zhì)量檢測與評(píng)定指標(biāo)，其檢測項(xiàng)目包括：抗滑性能、剝落率、滲水系數(shù)、寬度。霧封施工后，不能降低路面的安全性，其摩擦系數(shù)要求≥45；同時(shí)對霧封層耐久性提出要求，1年脫落率≤10%。

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)；瀝青路面；霧封；質(zhì)量檢驗(yàn)；質(zhì)量評(píng)定

瀝青路面在使用過程中,在陽光、溫度、空氣等大氣因素的作用下，瀝青中的輕質(zhì)組分逐漸揮發(fā)，并不斷發(fā)生氧化聚合反應(yīng)，使瀝青中的油分、樹脂逐漸減少，瀝青質(zhì)相對增多，瀝青路面出現(xiàn)老化。隨著老化現(xiàn)象的發(fā)展，瀝青變脆,瀝青路面的抗變形能力降低，在行車荷載和溫度作用下，易產(chǎn)生裂縫。這些裂縫初期比較細(xì)微，不易發(fā)現(xiàn)，如果不及時(shí)處理，將會(huì)迅速發(fā)展。由于裂縫的存在，雨水易下滲入基層、路基結(jié)構(gòu)層，使路基軟化，承載力降低，加劇整個(gè)路面結(jié)構(gòu)的破壞。瀝青路面在使用過程中，還存在瀝青膜被車輪輪胎磨損、剝落的現(xiàn)象。霧封層(或?yàn)r青路面密封劑封層)就是將專門研制的還原劑或再生劑等通過一定的技術(shù)手段噴灑在已經(jīng)老化的瀝青路面上。使用瀝青路面密封劑對路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，可在舊的路面上形成一個(gè)密封保護(hù)再生層，預(yù)防及改善瀝青老化狀態(tài)，彌合細(xì)微裂縫，從而達(dá)到延長使用壽命，延緩大修期限的目的?；谶@樣的想法，國內(nèi)外開始研發(fā)可用作路面密封劑的材料，如瀝青再生、瀝健、環(huán)氧水性瀝青層、乳化瀝青霧封層等，都有類似的功能[1-3]。安徽省在高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中，也大量使用霧封技術(shù)。為控制工程質(zhì)量，對于施工完成的霧封層都應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定，但我國《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》主要用于新建道路，其中無霧封層項(xiàng)目，其他省份陸續(xù)出臺(tái)針對養(yǎng)護(hù)工程質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定的地方規(guī)定，但霧封層的檢驗(yàn)指標(biāo)并不完善[4-9]。通過對安徽省已完工的霧封層進(jìn)行調(diào)查，其抗滑能力及抗剝落能力是影響其使用性能的關(guān)鍵指標(biāo)，本文在試驗(yàn)檢測及路況調(diào)查的基礎(chǔ)上，建立霧封層的質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為養(yǎng)護(hù)工程質(zhì)量管理及質(zhì)量控制提供依據(jù)。

1 乳劑型材料霧封層

1.1 材 料

霧封材料采用乳劑型材料(技術(shù)指標(biāo)見表1)。乳劑型材料具有良好的防水密封作用，適用于瀝青路面孔隙率偏大引起的滲水現(xiàn)象。 根據(jù)路面實(shí)際情況和要求，也可以摻加適量的緩凝或促凝劑、儲(chǔ)存穩(wěn)定劑以及增粘劑等添加劑。

表1 霧封層改性乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)

1.2 施工工藝

(1) 對原路面的要求：原路面必須有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。原路面整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足的，必須根據(jù)具體情況選擇合適的方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，滿足強(qiáng)度要求后方可進(jìn)行霧封層施工。霧封層可以消除路面原有的細(xì)小裂縫。如果裂縫寬度大于3 mm，應(yīng)事先做好灌縫處理；根據(jù)路面的調(diào)查情況，在坑槽(修補(bǔ)后)和孔隙率較大的滲水局部部位整體噴灑或涂刷還原劑，并撒上抗磨砂，抗磨砂嵌進(jìn)路面空隙中，提高路面的摩擦使路面更加耐用，養(yǎng)生期滿后，再采用灑布車將霧封層統(tǒng)一灑布完成。

(2) 設(shè)備：霧封層施工設(shè)備應(yīng)采用技術(shù)先進(jìn)、性能可靠的全自動(dòng)瀝青噴灑車進(jìn)行機(jī)械化施工。該類設(shè)備應(yīng)配備計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，同時(shí)擁有獨(dú)立的操作油泵、速率計(jì)、壓力表、計(jì)量器、材料測溫計(jì)、氣泡水準(zhǔn)儀和軟管、雷達(dá)測速等設(shè)置，可根據(jù)施工要求控制灑布量，隨機(jī)調(diào)節(jié)灑布寬度，以提高工作效率和施工質(zhì)量。

(3) 霧封層灑布量的確定：取一定體積(1 L)霧封層乳液均勻的倒在1 m2的面積上，此時(shí)灑布量為1 L/m2。如果乳液在2～3 min之內(nèi)還不能滲入到路表中去，則應(yīng)該適當(dāng)降低灑布量；繼續(xù)做上述試驗(yàn)直到找到一個(gè)合適的灑布量為止。如果第一次試驗(yàn)后，路表看起來還能吸收更多的乳液，則可提高灑布量重復(fù)上述試驗(yàn)直到找到合適的灑布量為止。

1.3 質(zhì)量檢驗(yàn)

霧封層施工完后，應(yīng)進(jìn)行抗滑試驗(yàn)、構(gòu)造深度試驗(yàn)、滲水試驗(yàn)，保證封層起作用(檢測數(shù)據(jù)列于表2中)。噴灑霧封層后，摩擦系數(shù)略有降低(施工前為54)，構(gòu)造深度略有增加(施工前為0.65 mm)。施工霧封后路面滲水系數(shù)明顯降低(施工前滲水系數(shù)為74 ml/min)，說明施工霧封后封閉了細(xì)微裂縫與空隙，路面表層基本密實(shí)、不滲水。

表2 霧封路段檢測數(shù)據(jù)

剛完工后的霧封層，顏色黑亮，瀝青膜完好。但經(jīng)2年多時(shí)間行車后，部分霧封層從外觀上已無法識(shí)別，同未施工霧封路段色澤相近，存在剝落現(xiàn)象。

2 環(huán)氧水性瀝青層

環(huán)氧水性瀝青材料是由多種橡膠共同復(fù)合對瀝青進(jìn)行改性、配制而成的環(huán)氧瀝青防水材料。安徽省六武高速公路霧封材料采用的是環(huán)氧水性瀝青層。霧封層施工完成后，檢測摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度及滲水系數(shù)指標(biāo)(表3～表5)。試驗(yàn)路段摩擦系數(shù)大于等于45，構(gòu)造深度測值為0.68、0.70，路面不滲水。

表3 環(huán)氧水性瀝青層摩擦系數(shù)

表4 環(huán)氧水性瀝青層構(gòu)造深度

表5 環(huán)氧水性瀝青層滲水系數(shù)

3 再生劑類霧封層

3.1 魁封層CAP

CAP是一種含活化物的冷混合瀝青還原劑，具有雙組分，可根據(jù)路況來決定兩種組分的摻配比例，CAP對老化的瀝青路面、橋面進(jìn)行滲透和粘結(jié)，激活老化瀝青膠質(zhì)恢復(fù)其原有活性、粘結(jié)性和彈性，使老化瀝青路面或橋面形成新的保護(hù)層，從而提高瀝青路面的抗疲勞性能，改善瀝青路面的使用功能，延長路面或橋面的使用壽命。魁封層適用范圍：CAP適用于瀝青表面層輕度到中度細(xì)料損失、麻面、剝落、松散、滲水、微裂縫、瀝青老化等引起的路面破壞。在六武高速公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程中施工2.8 km，采用瀝青灑布車噴灑。

魁封層施工前后對路面摩擦力、構(gòu)造深度和滲水系數(shù)進(jìn)行了檢測，其結(jié)果見表6所列。

表6 魁封層施工前后路面性能檢測結(jié)果

魁封層施工前后路面摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度下降，魁封層施工后路面構(gòu)造深度下降幅度比擺值下降幅度大。但摩擦系數(shù)能滿足≥45的要求。通車1年后，再次對魁封層進(jìn)行檢測與評(píng)價(jià)，檢測結(jié)果見表7所列。

表7 魁封層路面表層檢測結(jié)果

魁封層施工1年后路面不滲水，路面平整度、車轍均良好，但魁封層部分路段有少量脫落現(xiàn)象。

3.2 金熊油R(Reclamite)

金熊油R(Reclamite)是由瀝青中各種不飽和烴質(zhì)成分組成的一種粉紅色的液體，不含有瀝青質(zhì)，是純粹的瀝青性能還原劑。金熊油霧封層具有以下特點(diǎn)：① 恢復(fù)路面表層老化瀝青中5種成分的平衡，改善其針入度、延度、軟化點(diǎn)等指標(biāo)，延長路面使用壽命。② 密封路面，阻止水分、濕氣下滲，減緩瀝青氧化，減緩剝落、松散等病害的發(fā)生。③ 通過補(bǔ)充瀝青中失散的化學(xué)成分，提高面層瀝青的耐久性，恢復(fù)瀝青與骨料的裹覆能力。④ 使用量根據(jù)路面的新舊程度而變化，即路面越新，老化程度越小，則使用量也越少，預(yù)養(yǎng)護(hù)的成本就越低。該材料在六武高速公路路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程實(shí)施1 800 m。

施工工藝：① 確定灑布量：為了確保金熊油再生劑的準(zhǔn)確用量，需對施工路面進(jìn)行吸收率測試。測試方法如下：選擇路面的代表區(qū)域，如汽車輪跡處，清掃干凈；用粉筆在路面上標(biāo)示出三個(gè)50 cm×50 cm的正方形；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇分別選用0.25 L/m2、0.32 L/m2、0.40 L/m2三個(gè)值測試路面吸收率，用量杯量出每個(gè)測試區(qū)所需的試液(金熊油原液與水按照1∶1調(diào)配)，倒入測試區(qū)域，用毛刷涂抹均勻；記錄涂抹結(jié)束的時(shí)間，觀察測試區(qū)25 min后的吸收效果。當(dāng)測試區(qū)的試液在25 min后已有90%下滲且表面呈黑色，即該用量為最佳吸收率。金熊油霧封層灑布量控制在0.30～0.45 kg/m2，具體根據(jù)施工段落實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)控，但不得低于灑布量控制值。② 撒砂：為了縮短交通封閉時(shí)間，盡快開放交通，可在養(yǎng)生2 h后適量灑布抗滑砂。

金熊油施工1 a后，檢測路面摩擦系數(shù)、滲水系數(shù)等指標(biāo)，檢測結(jié)果見表8所列。

表8 金熊油1 a后路面檢測結(jié)果

金熊油施工1 a后路面不滲水，構(gòu)造深度和摩擦系數(shù)略有增加，從短期應(yīng)用效果來看，金熊油施工性能良好。

3.3 瀝青再生技術(shù)

瀝青再生(RejuvalSeai)劑是一種多種成分按一定比例合成的瀝青路面再生密封劑，它能迅速滲入瀝青路面并與其溶為一體，補(bǔ)充或增加瀝青所需油性物質(zhì)，恢復(fù)老化瀝青活性，并且能在瀝青路面表面形成一層保護(hù)層，抵御水、陽光、化學(xué)物品對瀝青路面的侵蝕。該材料在六武高速公路實(shí)施1 985 m。

施工工藝：① 確定試驗(yàn)路段瀝青再生用量：在試驗(yàn)路段附近原路面上選取A、B、C共3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，用相同用量的瀝青再生(Rej uval SeaITM)分別涂刷在面積大小各異的瀝青路面上，待24 h瀝青再生(RejuvalSealTM)完全干固后測試各試驗(yàn)塊的滲透深度，以滲透深度在l cm以上的瀝青再生用量為最合適的施工用量。② 噴灑瀝青再生(RejuvalSealTM)后1～2 h，對需增加路面抗滑能力的路段，灑上黑色礦料(不含鐵質(zhì))，并用掃帚掃勻，做到無花白、無重疊現(xiàn)象。

瀝青再生施工前后對路面摩擦力、構(gòu)造深度和滲水系數(shù)進(jìn)行檢測(表9)。

表9 再生施工前后路面性能檢測結(jié)果

瀝青再生施工后路面摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度下降，路面構(gòu)造深度下降幅度較大，但摩擦系數(shù)指標(biāo)能滿足使用要求。通車1 a后，對瀝青再生路段路面性能進(jìn)行檢測、評(píng)價(jià)，檢測結(jié)果見表10所列。

表10 瀝青再生施工1a后路面性能檢測結(jié)果

瀝青再生施工后路面不滲水，但擺值和構(gòu)造深度有較大幅度降低，仍能滿足相關(guān)要求。施工1 a后，路面構(gòu)造深度有少許回升，這同瀝青再生的部分磨損有關(guān)。

瀝青再生施工后路面抗滑值降低幅度較大，為改善其抗滑性能，應(yīng)采用噴砂抗滑等措施。

4 質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定

霧封層的主要作用是封閉瀝青路面表面的微裂縫與空隙，延緩瀝青老化，具有再生功能的材料還可以部分恢復(fù)老化瀝青的性能。根據(jù)霧封層的功能要求，霧封的檢驗(yàn)指標(biāo)應(yīng)主要包含：評(píng)價(jià)路面密實(shí)程度的滲水系數(shù)，體現(xiàn)行車安全性的抗滑性能。在以往工程管理中，霧封層主要是這兩方面的指標(biāo)。通過課題組的路況調(diào)研，霧封層易存在耐久性不足的問題，應(yīng)用1～2 a后部分路段出現(xiàn)明顯的剝落，失去作用。故檢驗(yàn)指標(biāo)中應(yīng)體現(xiàn)霧封材料的耐久性，本文提出剝落率指標(biāo)。

實(shí)施霧封層后，路面摩擦系數(shù)會(huì)降低，但仍能滿足安全行車的要求，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)分布水平，摩擦系數(shù)(BPN)要求≥45，在彎道路段或?qū)π熊嚢踩懈咭蟮穆范?，?yīng)采用噴砂等措施，增大摩擦系數(shù)。滲水系數(shù)是衡量路面密實(shí)性的指標(biāo)，依據(jù)檢測數(shù)據(jù)，除乳化瀝青作為霧封材料的路段，其他霧封層路段，滲水系數(shù)均為0，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)定為10 ml/min 。根據(jù)檢測數(shù)據(jù)及實(shí)際路況調(diào)查結(jié)果，確定了霧封層的實(shí)測項(xiàng)目及指標(biāo)值、權(quán)重。

工程完工后1～2個(gè)月時(shí)，將施工全線以1～3 km作為一個(gè)評(píng)價(jià)路段進(jìn)行初步質(zhì)量檢查驗(yàn)收，1 a后檢測剝落率指標(biāo)，完成質(zhì)量評(píng)定，檢查項(xiàng)目、頻率、要求及方法如表11所列。

表11 霧封層實(shí)測項(xiàng)目

外觀要求：① 表面應(yīng)灑布均勻，無條痕，無泛油、無脫落等現(xiàn)象，不污染標(biāo)線及其他構(gòu)造物。② 邊線連續(xù)、平直。

5 結(jié)束語

(1) 霧封是將還原劑或再生劑等液體狀材料噴灑或涂刷在舊瀝青路面上，安徽省高速公路上使用的霧封材料有：瀝青再生、環(huán)氧水性瀝青層、乳化瀝青霧封層、金熊油、魁封層等，都有類似的功能。

(2) 在對安徽省高速公路上應(yīng)用的霧封層進(jìn)行試驗(yàn)檢測及使用效果調(diào)查基礎(chǔ)上，提出霧封層的質(zhì)量檢測與評(píng)定指標(biāo)，其檢測項(xiàng)目包括：抗滑性能、剝落率、滲水系數(shù)、寬度。

(3) 實(shí)施霧封層后，路面摩擦系數(shù)會(huì)降低，但仍能滿足安全行車的要求，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)分布水平，摩擦系數(shù)(BPN)要求≥45，在彎道路段或?qū)π熊嚢踩懈咭蟮穆范?，?yīng)采用噴砂等措施，增大摩擦系數(shù)。

(4) 滲水系數(shù)是衡量路面密實(shí)性的指標(biāo)，依據(jù)檢測數(shù)據(jù)，除乳化瀝青作為霧封材料的路段，其他霧封層路段，滲水系數(shù)均為0，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)定為10 ml/min 。

(5) 通過對實(shí)體工程的路況調(diào)研，霧封層易存在耐久性不足的問題，應(yīng)用1～2 a后部分路段出現(xiàn)明顯的剝落，故檢驗(yàn)指標(biāo)中應(yīng)對霧封層耐久性提出要求，1 a脫落率≤10%。

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[3] 張理斌.瀝青路面竣工驗(yàn)收中抗滑橫向力系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究[J]．山西建筑，2012,38(26):155～156.

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[5] JTG H10-2009,公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

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2016-10-28；修改日期：2016-10-31

安徽省交通科技進(jìn)步計(jì)劃項(xiàng)目(201435)

熊 亮(1976-)，男，安徽六安人，安徽省交通控股集團(tuán)有限公司高級(jí)工程師．

U416.217;U418.6;U418.8

A

1673-5781(2016)05-0685-05