瀝青路面霧封層對路面狀況的影響研究

韋 強

(廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530000)

0 引言

隨著我國高速公路快速發(fā)展，現(xiàn)階段已進入大規(guī)模路面養(yǎng)護階段。近年來我國

南部高速公路瀝青路面早期損壞嚴重，通車后早期就出現(xiàn)車轍、裂縫、松散、坑槽等病害，傳統(tǒng)的做法是等到瀝青路面產(chǎn)生較嚴重病害現(xiàn)象后再進行中修、大修，這樣不僅浪費巨大的人力、財力和物力，還會拖長施工工期，對高速公路的運營干擾大，并且修復(fù)效果一般。為了提升養(yǎng)護效率及質(zhì)量，引進了預(yù)防性養(yǎng)護的概念，在病害尚未形成規(guī)模之前，對路面進行修復(fù)。預(yù)防性養(yǎng)護具有先期性及主動性等特點，這對路面使用性能的保護極為重要。霧封層是預(yù)防性養(yǎng)護手段中最為常見的一種[1]。霧封層技術(shù)以施工便捷、快速聞名，其養(yǎng)護機理是還原老化的瀝青混合料、密封路面出現(xiàn)的細小裂縫，使瀝青混凝土路面重新結(jié)為整體，提升了路面平整度、抗滑性能及抗?jié)B性能，使行車更為舒適及安全，并減小水損害對路基路面的影響[2]。本文將使用加速加載儀對雷諾霧封層的路面性能提升效果進行分析，得到實施不同用量的雷諾霧封層試件在各階段路面狀況指數(shù)(PCI.Pavement Condition Index)的變化，由此對霧封層耐久性作出評價，并確定霧封層最佳用量。

1 試驗原材料

1.1 改性乳化瀝青

試驗采用SBR改性乳化瀝青制作瀝青混凝土模板，技術(shù)指標如表1所示。

表1 SBR改性乳化瀝青技術(shù)指標表

1.2 雷諾霧封層

試驗在5/6的試驗板上涂上雷諾霧封層，霧封層材料主要技術(shù)指標如表2所示。

表2 雷諾霧封層材料主要技術(shù)指標表

1.3 集料

試驗集料采用輝綠巖，技術(shù)指標及AC-13瀝青混合料集料級配如表3～4所示。

表3 集料技術(shù)指標表

表4 AC-13瀝青混合料集料級配表

2 室內(nèi)加速加載試驗

2.1 路面材料加速加載試驗系統(tǒng)

本次研究采用路面材料加速加載實驗系統(tǒng)(以下簡稱系統(tǒng))完成試驗，如下頁圖1所示。

圖1 路面材料加速加載試驗系統(tǒng)示例圖

此試驗系統(tǒng)驅(qū)動標準氣壓(0.7 MPa)的橡膠小輪，通過摩阻力驅(qū)動試件大輪，弧形車轍板一共六塊，對稱均勻地鑲嵌在大輪的外側(cè)，通過給小輪施加一個豎向的壓力以及轉(zhuǎn)動的扭矩，可以較為真實地模擬汽車輪胎在瀝青路面上的作用，進而科學(xué)地評價霧封層的路用性能[3-5]。

2.2 霧封層路用性能研究

系統(tǒng)所需的車轍板為弧形特制車轍板，制作6塊SBR改性瀝青混凝土弧形車轍板，測得各塊板各初始

參數(shù)(質(zhì)量、BPN、TD、抗?jié)B)后，將這6塊車轍板嵌入大輪內(nèi)，啟動系統(tǒng)，作用4×104后將其取下，再次測得各性能參數(shù)；之后隨機選取5塊車轍板噴上霧封層，并標以編號1、2、3、4、5，其中1#板噴灑量為0.35 L/m2，2#板的噴灑量為0.4 L/m2，3#板的噴灑量為0.45 L/m2，4#板的噴灑量為0.5 L/m2，5#板的噴灑量為0.55 L/m2，最后一塊板編號為6#，作為空白板。

設(shè)置試驗溫度為25 ℃，輪胎荷載為225 kN，車輪運行速度為1 550 ms/r。

車輪每作用2×104次，將試件拆下，首先稱取試件凈重，再利用擺值儀記錄擺值(BPN)，采用鋪砂法測得構(gòu)造深度(TD)，最后測取試件表面的抗?jié)B參數(shù)(ml/min)。

2.2.1 霧封層抗滑性能評價

瀝青路面抗滑性能關(guān)乎行車安全，不容小覷，霧封層材料會導(dǎo)致路面抗滑性能下降，因此有必要定量分析該影響[6]。本試驗采用BPN、TD兩個指標來反映試件表面抗滑性能的變化。

各試件在不同作用次數(shù)后，BPN及TD變化趨勢如表5～6所示。

表5 BPN檢測結(jié)果表

表6 TD檢測結(jié)果表(mm)

由試驗結(jié)果可以看出：

(1)未進行霧封層處理的試件的摩擦系數(shù)(BPN)與構(gòu)造深度(TD)隨著作用次數(shù)增多，呈快速下滑趨勢，瀝青路面經(jīng)過不斷地擠壓、摩擦，宏觀上，面層被壓得更加密實，構(gòu)造深度迅速減少直至穩(wěn)定；微觀上，面層表層棱角被不斷損耗，微觀摩阻也快速減小直至穩(wěn)定；

(2)對1#～5#板進行霧封層處理以后，TD略有回升，BPN卻下降了，TD反映的是路面結(jié)構(gòu)的宏觀構(gòu)造，霧封層將恢復(fù)路面的構(gòu)造深度；BPN反映的是路面的微觀構(gòu)造，集料的粗糙表面被霧封層覆蓋，其微觀構(gòu)造深度降低，因而擺值有些許下降；隨著作用次數(shù)的進一步增加，荷載作用使集料表面的霧封層脫落，集料的微觀構(gòu)造深度增大，擺值有一定的回升；

(3)雖然霧封層會導(dǎo)致BPN下降，但并沒有使BPN低于高速公路要求(≥45)，霧封層噴灑量在0.45 L/m2時，霧封層對路面抗滑性能的影響最低。

2.2.2 霧封層抗?jié)B性能評價

路表抗?jié)B性能關(guān)乎著路面結(jié)構(gòu)的使用壽命，抗?jié)B性能不佳會導(dǎo)致外來水滯留在路面結(jié)構(gòu)層，經(jīng)由車輛荷載反復(fù)作用，易導(dǎo)致瀝青混合料松散變形，后期發(fā)展為坑槽[7]。改善路面的抗?jié)B性能是實施霧封層的主要目的，本次試驗通過對比實施霧封層前后試件滲水系數(shù)來衡量霧封層的抗?jié)B性能。

各試件在不同作用次數(shù)之后的滲水系數(shù)檢測結(jié)果如表7所示。

表7 滲水系數(shù)檢測結(jié)果表(ml/min)

由表7可知：

(1)試件未實施霧封層時，滲水系數(shù)隨作用次數(shù)增長而增加，實施霧封層之后，滲水系數(shù)銳減，說明了霧封層能提升瀝青路面的抗?jié)B性能；

(2)霧封層的抗?jié)B性能有較好的耐久性，加載10×104次后，滲水系數(shù)平均值增長至8 ml/min，相比剛噴灑時的滲水系數(shù)均值0.8 ml/min，只增加了7.2 ml/min；

(3)霧封層噴灑量越高，其抗?jié)B性能越佳。

2.2.3 霧封層抗剝落性能評價

路面瀝青混合料在經(jīng)受車輛荷載作用后，瀝青會在水的作用下漸漸與集料分離。霧封層可以填充部分脫落瀝青的空白，把集料再次結(jié)合在一起。本次試驗通過對比實施霧封層前后試件質(zhì)量損失百分比來評價霧封層的抗剝落性能[8-9]。

各試件在不同作用次數(shù)之后的損失質(zhì)量檢測結(jié)果如表8所示。

表8 試件損失質(zhì)量檢測結(jié)果表(%)

由表8可以看出，試件在荷載作用初期質(zhì)量損失迅速增加，隨著加載時間增加，質(zhì)量損失率增幅減小，逐漸變?yōu)橐粋€穩(wěn)定值。霧封層能提供一定的抗剝落性能，且噴灑量越大，試件抗剝落性能越好，但不同的噴灑量對抗剝落性能影響較小。

3 結(jié)語

本文通過分析不同噴灑量的霧封層對路面狀況各項指數(shù)的影響，并基于“路面材料加速加載試驗系統(tǒng)”對噴灑不同劑量霧封層的SBR改性瀝青板進行室內(nèi)加速加載模擬試驗，得到抗滑性能、抗?jié)B性能、抗剝落性能等相關(guān)數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)可得以下結(jié)論：

(1)霧封層會降低瀝青公路面層的抗滑性能，但是不會低于高速公路最低標準，并且隨著交通量增加，實施霧封層后兩年內(nèi)抗滑性能將出現(xiàn)反彈，會增強一些，霧封層噴灑量為0.45 L/m2時，其對公路抗滑性能的影響最低。

(2)霧封層能提升路面的防滲性能，隨著霧封層用量的增加，防滲性能會增強，但增幅不大。

(3)霧封層會提升路面瀝青混合料的抗剝落性能，但其噴灑用量對抗剝落性能的影響不大。

(4)綜合以上研究結(jié)論，建議雷諾霧封層的噴灑量為0.45 L/m2。