熱反射型瀝青路面鋪筑工藝研究

何簫 劉子豪

摘要 文章基于熱反射型瀝青路面工程案例，介紹了所應(yīng)用的熱反射涂料的組分構(gòu)成、組分的優(yōu)化應(yīng)用配比、刷涂工藝流程、基礎(chǔ)路面準(zhǔn)備、應(yīng)用機(jī)械、人員配備、重要操作環(huán)節(jié)技術(shù)要點(diǎn)、操作注意事項(xiàng)等。并通過刷涂后熱反射型路面的降溫功效評價、抗滑性能評價、耐久性能評價，驗(yàn)證了該熱反射型瀝青路面鋪筑工藝的技術(shù)有效性，希望對同類工程有技術(shù)參考價值。

關(guān)鍵詞 瀝青路面；熱反射層；鋪筑工藝；技術(shù)研究

中圖分類號 TQ637文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）14-0063-03

0 引言

瀝青是吸熱材料，在夏季陽光照射下，瀝青路面的路表溫度甚至可以達(dá)到60 ℃以上。路面高溫會影響路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，高溫環(huán)境也嚴(yán)重影響公路使用的舒適性與安全性。為了抵御路面高熱，熱反射型瀝青路面得以開發(fā)應(yīng)用。這是一種具有高反射率和低熱吸收率的環(huán)保型路面，通過使用高熱反射率和低熱吸收率材料，反射太陽光線，改善路面熱敏效應(yīng)，從而形成路面良好的溫度控制狀態(tài)。案例公路為加強(qiáng)瀝青路面溫度控制，在相關(guān)路段采取了太陽熱反射涂料降溫技術(shù)。這里基于工程案例，梳理介紹所應(yīng)用熱反射涂料組分構(gòu)成、熱反射涂層施工工藝要點(diǎn)、產(chǎn)品路面的降溫功效、抗滑性能、耐久性能評價結(jié)果，以為熱反射型瀝青路面工程應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 案例簡介

案例高速公路位于秦嶺北麓，路線總長度118.81 km。其中樁號K14+100～K13+970區(qū)間路面采取了太陽熱反射涂料降溫技術(shù)，采取雙車道鋪筑方式，總鋪筑面積在1 000 m2左右。區(qū)間路面結(jié)構(gòu)為SMA-13改性細(xì)粒式瀝青混凝土上面層4 cm+AC-20改性SBS粗粒式瀝混凝土中面層6 cm+ATB-30密級配粗粒瀝青碎石下面層12 cm+5%水泥穩(wěn)定碎石基層38 cm+4%水泥穩(wěn)定碎石底基層18 cm，路面總厚度78 cm，設(shè)計(jì)彎沉值＜17.70（0.01 mm）。防滑顆粒采取具有較好巖性的輝綠巖1.18 mm機(jī)制砂。

2 熱反射涂料

工程特制專用的太陽熱反射涂料由功能材料、成膜材料和顏料組成。其中功能材料包括抗反射、抗輻射和隔熱材料組成，成膜材料則為國產(chǎn)某環(huán)氧樹脂，顏料則主要由各種有機(jī)、無機(jī)紅色、黑色顏料構(gòu)成。熱反射涂料主要材料構(gòu)成如表1所示[1]。

反射涂層材料系為AB雙組分材料，其中A組分為液體黏稠狀樹脂材料，B組分則為2種固化劑構(gòu)成的液體誘發(fā)劑，分成B1、B2組分，擁有比較強(qiáng)的刺激氣味。A組分與B組分混合以后，會發(fā)生固化反應(yīng)。B1和B2的合理配比，利于有效控制操作時間。不同固化劑比例下的樹脂固化時間如表2所示[2]。

B組分中，為了保持足夠的作業(yè)時間，B1比例通常要＞50%。同時，為降低樹脂反射率影響，應(yīng)盡可能地使固化時的樹脂保持透明。固化反應(yīng)過程中，樹脂會向外不斷放熱，所以需要將溫度控制在合理范圍內(nèi)。在樹脂固化反應(yīng)中，后2種比例的固化熱有時會＞120 ℃，可能導(dǎo)致爆聚。綜合考慮，案例工程對B1與B2比例的優(yōu)化選擇為7∶1。

3 熱反射涂層施工工藝

3.1 工藝流程

熱反射涂層施工工藝流程：基礎(chǔ)路面清表→遮蔽標(biāo)線→涂刷第1層涂料→播撒抗滑顆粒→養(yǎng)生固化→涂刷第2層涂料→養(yǎng)生固化→標(biāo)線恢復(fù)→交通開放。

3.2 施工條件準(zhǔn)備

3.2.1 原路面準(zhǔn)備

舊路面上如有坑洞、邊線毀損及裂隙寬大時，都需要進(jìn)行修補(bǔ)。對于較深的坑洞，須分層補(bǔ)填和找平壓實(shí)。反射涂層能夠封閉微小裂隙，但如果存在裂隙寬度比較大的情況，須先對寬大裂隙進(jìn)行補(bǔ)填處理，再進(jìn)涂裝作業(yè)。對于較深的車轍，須先進(jìn)行刨銑和充填。對刷涂作業(yè)區(qū)段，應(yīng)清理松動的泥塊和材料，去除可能存在的雜草、垃圾以及其他障礙物。

3.2.2 機(jī)械準(zhǔn)備

（1）機(jī)械應(yīng)與工程規(guī)模、施工對象特點(diǎn)、作業(yè)性質(zhì)、場地大小、運(yùn)輸距離等相關(guān)施工條件相適應(yīng)，以充分發(fā)揮機(jī)械效能。所選用機(jī)械的生產(chǎn)能力應(yīng)滿足作業(yè)強(qiáng)度需求，作業(yè)質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求[3]。

（2）機(jī)械應(yīng)技術(shù)先進(jìn)，即技術(shù)先進(jìn)、性能可靠、生產(chǎn)率高、易于檢查、環(huán)境保護(hù)性好、駕駛安全等。

（3）機(jī)械的購置和使用費(fèi)用要少，能耗要低。

（4）選擇機(jī)械時，要盡可能地選擇比較容易獲得的專用機(jī)械和通用機(jī)械。當(dāng)工期緊、工程量大或者通用機(jī)械的工程量或質(zhì)量達(dá)不到要求時，可考慮選擇或開發(fā)專用機(jī)械。

（5）同類型機(jī)械的大小選擇，當(dāng)作業(yè)條件適合使用大型機(jī)械或者工作量大、施工強(qiáng)度高時，應(yīng)選用大型機(jī)械。

（6）選擇機(jī)械裝備時，應(yīng)考慮企業(yè)既有裝備的利用問題，只要使用可靠，生產(chǎn)安全，并且能耗不大，可以適當(dāng)考慮應(yīng)用既有裝備。還可以考慮工程協(xié)作，在作業(yè)高峰期，可考慮分出部分作業(yè)任務(wù)由協(xié)作支援機(jī)械來完成，如此可在一定程度上降低購置數(shù)量。

（7）選用操作安全和舒適的作業(yè)機(jī)械。

（8）優(yōu)先選擇國產(chǎn)設(shè)備，利于促進(jìn)國產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展，并且可以節(jié)約大量外匯。選用進(jìn)口機(jī)械應(yīng)適合工程技術(shù)水平需求，要考慮小型維修所需的部件配套供應(yīng)問題。

（9）在采用預(yù)拌施工技術(shù)時，熱反射涂層的主導(dǎo)裝備是拌和裝備和灑布裝備，輔助裝備包括運(yùn)輸、淋水等設(shè)備。而在采取人工刷涂作業(yè)時，主導(dǎo)裝備是發(fā)電、拌和裝備，輔助裝備有運(yùn)輸、淋水等設(shè)備[4]。

（10）通常根據(jù)工程量來選擇拌和裝備的移動方式和生產(chǎn)能力。在現(xiàn)場施工時，拌和設(shè)備的生產(chǎn)能力應(yīng)該與涂層灑布涂刷的能力相匹配，不能低于刷涂速度，但是也不應(yīng)超前過多，最好控制在大于灑布刷涂能力10%左右。按運(yùn)距最短的要求進(jìn)行拌和設(shè)備的布局，當(dāng)線路較短時，也可以選在起止端。

（11）市場上目前還沒有熱反射涂層的專業(yè)涂刷裝備，可以使用同步碎石封層或霧封層車替代進(jìn)行作業(yè)。在進(jìn)行大規(guī)模灑布前，應(yīng)該進(jìn)行小樣試驗(yàn)，以調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)灑布量。作業(yè)完成后，應(yīng)馬上清洗灑布車，以防止車內(nèi)殘留涂料堵塞噴頭。在清洗時應(yīng)使用乙醚或酒精等有機(jī)溶劑進(jìn)行清洗，將清洗殘留物收集起來，靜置一段時間以待不溶物沉淀，上層的殘留物可以重復(fù)利用。

3.3 刷涂作業(yè)過程

（1）刷涂段交通管制與封閉清場。施工負(fù)責(zé)人聯(lián)系交通管理部門，對擬涂熱反射涂料區(qū)段實(shí)施交通管制，對擬施工區(qū)域進(jìn)行必要的封閉管理，排除非施工人員、裝備和車輛，設(shè)立項(xiàng)目交通標(biāo)志[5]。

（2）路面刷涂前清掃與養(yǎng)生。通過人工清掃、機(jī)械清掃清理去除路面的垃圾、泥土等雜物，以空氣吹掃方式將嵌在表面裂縫中的松散細(xì)顆粒和灰塵以高壓鼓風(fēng)機(jī)由內(nèi)向外吹出路面。以灑水車灑水清洗，確保路面清潔和干燥，然后進(jìn)行熱反射層涂刷施工。

（3）邊緣線或標(biāo)線處置。對施工區(qū)域的邊緣線或標(biāo)線，應(yīng)當(dāng)采用專用膠帶進(jìn)行黏封，以防止在施工過程中線上受到污染。建議選用與標(biāo)線寬度一致的專用膠帶，并確保其黏性充分，能夠牢固黏附在標(biāo)線及瀝青路面上。因?yàn)樵囼?yàn)段線路比較長，需要地面劃線，保證施工的均勻性，控制材料用量。專用封黏標(biāo)線的膠布也應(yīng)提前準(zhǔn)備，以便在施工時使用。黏貼標(biāo)線人員應(yīng)于刷涂作業(yè)前嚴(yán)實(shí)遮蓋標(biāo)線位置，以防止施工過程中將標(biāo)線污染或覆蓋。

（4）涂料攪拌。在作業(yè)場地的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)，鋪上塑料薄膜，防止油漆濺出污染施工區(qū)域外的路面；將油漆桶中的油漆放入攪拌桶中，加進(jìn)固化劑進(jìn)行調(diào)拌，調(diào)拌3～

5 min[6]。

（5）涂刷第一層涂料。將試驗(yàn)路段分成幾段，每段的滾涂量控制在一瓢容量左右，均勻?yàn)⒃诼访嫔希脻L筒滾涂涂料。施工過程中，盡可能均勻滾涂。涂料量為0.4 kg/m2。

（6）播撒抗滑粒料。因?yàn)樵囼?yàn)段面積比較小，采用人工布料，布料時應(yīng)注意抗滑粒料保持均勻性。按指定區(qū)域稱量抗滑顆粒，確保顆粒以0.16 kg/m2播撒，播撒后養(yǎng)生。固化時間約在8 h左右。

（7）涂刷第二層涂料。第一遍涂料在涂后第二天即可以完全固化，抗滑顆粒材料已經(jīng)完全固定，再涂第二遍涂料。涂刷量按0.40 kg/m2，待第二層涂刷固化后揭去膠帶。最后清理垃圾，開放交通。

3.4 施工注意事項(xiàng)

（1）施工指揮人員應(yīng)該對施工方法和步驟意見統(tǒng)一，如果存在分歧，需要聽從經(jīng)驗(yàn)豐富的現(xiàn)場指揮員調(diào)度。

（2）在進(jìn)行涂層作業(yè)之前，需要預(yù)測天氣狀況，要避免在陰雨天氣下施工。此外需要根據(jù)涂料固化時間來安排操作時間。

（3）在采用人工涂刷時，涂料易濺到褲子和鞋子上，因此作業(yè)人員需要穿工作服、工作鞋和佩戴口罩。

（4）人工刷涂不可避免地存在一定的不均勻性，并且可能存在部分孔隙不易蓋覆，因此建議大面積刷涂作業(yè)時，采用噴涂方式。

（5）人工播撒抗滑粒料時易發(fā)生不均勻情況，因此建議大面積作業(yè)時采用專用布料裝備進(jìn)行播撒。在施工過程中，需要同時控制抗滑粒料的播撒量，既避免過多，也避免過少。

（6）要保證作業(yè)前的路面清潔，操作過程中要注意清理多余粒料，并確保施工后的路面潔凈。鐵鏟、掃把等工具應(yīng)該保持清潔，以免影響施工質(zhì)量。施工期間應(yīng)禁止其他行人和車輛進(jìn)入施工區(qū)域，直到涂層全部固化后才能放開交通。如果有車輛誤入，需要及時補(bǔ)救刷涂，確保消除輪跡。

4 熱反射涂層性能評價

4.1 降溫功效檢測評價

施工完成后的第二天，使用測溫槍對普通瀝青路面和涂層進(jìn)行溫度測試。對于粉色涂層，每5 m進(jìn)行一次測試，共測試3個點(diǎn)；對于灰色涂層，每10 m進(jìn)行1次縱向測試，共測試3個點(diǎn)。盡管這時氣溫已經(jīng)過了一年中最高的時段，但是降溫功效依然明顯。普通路面的平均溫度37.00 ℃，粉色涂層的平均降溫9.50 ℃，最高可達(dá)到10.60 ℃；灰色涂層的平均降溫在5.80 ℃，最高可達(dá)到6.70 ℃。

4.2 抗滑性能檢測評價

完成了試驗(yàn)段路面施工，待涂層完全固化后，使用擺式儀對路面的抗滑性能進(jìn)行了測試，測試結(jié)果如表3所示。

表3數(shù)據(jù)顯示，試驗(yàn)段各處擺動值相近，平均值約59 BPN，而普通SMA路面的擺動值為56 BPN。這表明涂層刷涂均勻，在加添抗滑顆粒后所測出的擺動值都較SMA面層高。這樣的結(jié)果可以滿足安全行車的需要。

4.3 耐久性能檢測評價

對路面的滲水系數(shù)采用滲水儀進(jìn)行了測試，測試結(jié)果見表4所示[7]。

從表4的數(shù)據(jù)可以看出，施工熱反射涂層后，路面的滲水系數(shù)顯著下降，幾乎不透水，這說明熱反射涂層有良好的防水功能，能有效地避免瀝青路面水損害。

5 結(jié)語

基于案例工程背景，對所應(yīng)用的熱反射型瀝青路面鋪筑工藝進(jìn)行了梳理研究。

（1）工程特制專用的太陽熱反射涂料由功能材料、成膜材料和顏料組成，其中的功能材料包括抗反射、抗輻射和隔熱的材料。成膜材料為國產(chǎn)某環(huán)氧樹脂。顏料主要由各種有機(jī)、無機(jī)紅色、黑色顏料構(gòu)成。反射涂層材料系為AB雙組分材料，其中A組分為液體黏稠狀樹脂材料，B組分則為2種固化劑構(gòu)成的液體誘發(fā)劑；B1與B2比例的優(yōu)化選擇為7∶1。

（2）梳理了案例應(yīng)用熱反射涂層施工工藝，包括總體工藝流程、施工條件準(zhǔn)備、刷涂作業(yè)過程關(guān)鍵操作環(huán)節(jié)要點(diǎn)、施工注意事項(xiàng)等。熱反射型瀝青路面是在瀝青混凝土路面基礎(chǔ)上通過刷涂熱反射涂層實(shí)現(xiàn)路面溫度控制的一種新技術(shù)。刷涂操作中，保持基礎(chǔ)路面清潔干燥、封閉交通、標(biāo)準(zhǔn)刷涂和刷涂后封閉養(yǎng)生，對熱反射涂層路面質(zhì)量非常重要。

（3）案例路面熱反射涂層性能評價結(jié)果表明，通過降溫功效檢測評價，降溫功效依然明顯。普通路面的平均溫度37.00 ℃，粉色涂層的平均降溫9.50 ℃，最高可達(dá)到10.60 ℃；灰色涂層的平均降溫在5.80 ℃，最高可達(dá)到6.70 ℃；抗滑性能檢測評價，涂層刷涂均勻，滿足安全行車的需要；耐久性能檢測評價，熱反射涂層有良好的防水功能，能有效地避免瀝青路面水損害。

參考文獻(xiàn)

[1]湯琨. 遮熱式路面太陽熱反射涂層研究[D]. 西安：長安大學(xué)， 2009.

[2]張靜. 瀝青路面熱阻及熱反射技術(shù)應(yīng)用研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 2008.

[3]王良艷. 降低鋼橋面鋪裝層的使用溫度技術(shù)研究[D]. 重慶：重慶交通大學(xué)， 2009.

[4]王偉. 瀝青路面太陽熱反射涂層性能及應(yīng)用研究[D]. 重慶：重慶交通大學(xué)， 2011.

[5]李文珍， 李亮， 石飛， 等. 瀝青路面不飽和聚酯降溫涂料的研制[J]. 重慶交通大學(xué)學(xué)報， 2010（6）： 916-918+954.

[6]劉杰， 李翔， 魏剛. 水性太陽熱反射隔熱涂料的研究[J]. 北京化工大學(xué)學(xué)報， 2009（1）： 44-49.

[7]梁滿杰. 瀝青路面光熱效應(yīng)機(jī)理及熱反射涂層技術(shù)研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 2006.