公路瀝青路面預防性養(yǎng)護霧封層技術研究

摘要 為提高路面施工質(zhì)量并延長公路瀝青路使用年限，該研究設計了公路瀝青路面預防性養(yǎng)護霧封層技術。在施工作業(yè)前，合理選擇預防性養(yǎng)護霧封層路面養(yǎng)護劑；針對舊路面實施處理，填補坑洞，在確定橫桿噴嘴的高度、噴灑路段長度等參數(shù)基礎上，開展霧封層施工；在施工完畢后，對路面養(yǎng)護處理。通過測試發(fā)現(xiàn)：新施工技術可以將路面抗滑系數(shù)、構造深度、滲水系數(shù)、平整度控制在規(guī)定范圍內(nèi)，從而提高道路建設質(zhì)量，延長道路服務年限。

關鍵詞 公路瀝青路面；預防性養(yǎng)護；霧封層；坑洞填補

中圖分類號 U416.217 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）15-0077-03

0 引言

隨著公路交通量的不斷增加和車輛軸載的日益增大，瀝青路面的早期病害現(xiàn)象愈發(fā)嚴重。這些病害包括瀝青老化脫落、微裂縫、松散等，若不及時治理，早期病害將進一步破壞路面結構層，降低路面性能和服務能力，從而大幅縮短瀝青路面的使用壽命。因此，為保持路面的優(yōu)良服務性能，必須對公路進行定期養(yǎng)護[1]。

預防性養(yǎng)護作為養(yǎng)護的首選方式，能夠有效地節(jié)約成本，對路面養(yǎng)護起到事半功倍的作用。霧封層技術作為預防性養(yǎng)護的一種有效方法，具有針對性的優(yōu)點，在瀝青路面養(yǎng)護中得到了廣泛應用。該技術通過在路面上噴灑一層特殊的霧狀封層材料，能夠填補路面微裂縫，提高路面的防水性能，延緩路面的老化過程。霧封層技術的優(yōu)勢在于施工簡便、成本低廉、效果顯著，對于提高瀝青路面的使用壽命具有重要的現(xiàn)實意義。

針對目前我國高速公路瀝青路面預養(yǎng)護中存在的問題，該研究提出了一種新的解決方案，深入探討霧封層技術的施工原理、材料選擇、施工工藝以及應用效果等方面的問題。

1 預防性養(yǎng)護霧封層路面養(yǎng)護劑選擇

在實際施工作業(yè)之前，預防性養(yǎng)護霧封層路面養(yǎng)護劑的選擇至關重要。養(yǎng)護劑的主要構成元素多種多樣，其中，基質(zhì)瀝青作為基礎成分，提供了必要的黏結性和耐久性；有機溶劑則起到溶解和稀釋的作用，使得養(yǎng)護劑能夠均勻地涂布在路面上；再生劑能夠有效恢復瀝青的老化性能，提升其使用效果；表面改性劑可以有效地提高道路的耐磨性、抗滑能力，從而提高道路的安全性；而功能助劑則根據(jù)具體需求添加，以增強養(yǎng)護劑的特定功能[2]。因此，在選擇養(yǎng)護劑時，需要綜合考慮各種成分的性能和特點，確保所選養(yǎng)護劑能夠滿足預防性養(yǎng)護的要求，為路面的長期使用奠定堅實的基礎。

表1中展示了預防性養(yǎng)護霧封層路面養(yǎng)護劑主成分含量。

在使用防性養(yǎng)護霧封層路面養(yǎng)護劑前，對材料物理性能進行測定，要求材料入針度（25℃，0.1 mm）在60～80范圍內(nèi)；延度（15℃）大于或等于100 cm；軟化點大于或等于45℃。評估瀝青在常溫狀態(tài)下的黏滯性程度，常常依賴于瀝青的針入度這一關鍵指標[3]。更詳細地說，針入度是通過在25℃下，應用100 g載荷，測定5 s之內(nèi)針刺入瀝青樣品的深度來測定的。這一深度值即為針入度的具體數(shù)值，它反映了瀝青的黏滯性能[4]。

瀝青軟化點是瀝青由固體狀態(tài)向液體狀態(tài)轉(zhuǎn)化的具體溫度。其測試過程如下：首先，將一個小鐵球放置在常溫下的瀝青表面上。隨后，將這一組合放入專用儀器中，并以每分鐘5℃的速度加熱儀器內(nèi)的液體[5]。隨著瀝青逐漸軟化，小鐵球會漸漸陷入瀝青中。當觀察到小鐵球完全陷入瀝青中的瞬間，立即記錄此時的溫度。這一溫度即為瀝青的軟化點值，它反映了瀝青在受熱時的性質(zhì)變化。將待測試件放入延度儀的水槽內(nèi)，隨后啟動設備對瀝青樣品進行拉伸。在拉伸過程中，持續(xù)觀察瀝青樣品的形變，直至其斷開。此時，記錄下瀝青樣品的拉伸長度，這一數(shù)值即為瀝青的延度大小，其反映了瀝青的延展性和韌性特性。

2 施工前準備與霧封層施工

在完成對養(yǎng)護劑的選擇后，開展霧封層的施工。施工前對舊路面進行處理。

首先，做好施工材料、機械、原有路面處理等準備工作以及清潔和交通管制工作。在施工過程中，環(huán)境溫度應高于10℃，道路表面溫度不得低于15℃，并確保路面的干燥。必須確保路面上的坑洞已全部填補完畢，以確保施工質(zhì)量和行車安全[6]。對于路面上寬度大于3 mm的裂縫，應提前采取修補措施進行處理，防止裂縫擴大影響路面使用性能。霧封層技術適用于修復寬度在1～3 mm的微小裂縫，其修復效果良好且施工簡便[7]。對于寬度較大的裂縫，可以用改性乳化瀝青混合細砂來填補。以提高裂縫修補的耐久性和穩(wěn)定性。對于路面出現(xiàn)的大型擁包或嚴重車轍問題，需先進行銑刨處理。

然后，重新鋪筑瀝青混凝土，以恢復路面的平整度和使用性能。完成路面的早期病害處理后，進行清掃、沖洗及吹干工作，確保路面上的雜物、塵土等徹底清除，為霧封層材料更好地滲入路面結構層創(chuàng)造有利條件。按有關規(guī)范要求，對建筑材料進行取樣檢驗，經(jīng)驗收后方可使用。在實施霧封層之前，必須將各種原料充分拌和，才能保證其質(zhì)量與效果。

在施工前，需要確定霧封層材料的最佳噴灑用量[8]。首先，選擇一處1 m×1 m的老舊瀝青路面，在此基礎上，將1 kg水霧封閉劑均勻地噴灑于此。接著，仔細觀察路表面的變化。若有物料不能充分滲透，則表明施藥劑量過大。此時，重新選取一塊1 m×1 m的路面，適當減少噴灑用量，并重復上述試驗過程。這個過程將持續(xù)進行，直到霧封層材料能夠完全滲入路表。最后，通過對試驗斷面的分析，得出最優(yōu)噴施劑量為0.55 kg/m2。

在施工期間，這些數(shù)據(jù)將被用來計算噴霧量，以確保霧封層施工的質(zhì)量和效果。在灑布車進行噴灑施工時，使用灑布車進行霧封層噴灑施工，采取分幅作業(yè)方式，確保左右兩側(cè)的重疊寬度控制在一定范圍內(nèi)，并確保噴灑范圍實現(xiàn)兩重疊和三重疊的覆蓋，以保證噴灑效果均勻且完整。即先完成一側(cè)的施工，然后再進行另一側(cè)。若施工位置存在重疊區(qū)域，需確保左右兩側(cè)的重疊寬度控制在10～15 cm之間[9]。噴灑過程中，為確保噴灑效果均勻且完整，需確保噴灑范圍實現(xiàn)兩重疊和三重疊的覆蓋。

噴灑作業(yè)示意圖如圖1所示。圖1中的展示結果與上述噴灑作業(yè)的覆蓋要求相符。

噴灑橫桿上安裝間隔距離相同的噴灑嘴，橫桿的高度可以調(diào)節(jié)。橫桿噴嘴的高度可通過下述公式計算得出：

H=L×ctanθ （1）

公式（1）中，H——橫桿噴灑高度，cm；L——噴嘴的間隔距離，cm；θ——散度角，°。確保灑布壓力的穩(wěn)定性是實現(xiàn)均勻噴灑的關鍵。要確定噴灑用量及噴灑長度，需綜合考慮噴灑機的行駛速度、噴灑寬度以及瀝青泵的生產(chǎn)率等因素。這些參數(shù)之間存在密切的關聯(lián)，共同影響著噴灑作業(yè)的效果。其具體關系如下述公式所示：

QL=qvB （2）

公式（2）中，QL——噴灑機的生產(chǎn)功率， kW；q——每平方米所需油量，L/m2；v——行駛速度，m/s；B——噴灑寬度，m。在確定噴灑量后，進一步確定每一罐有效噴灑路段的長度，其公式為：

L= vK" " qB （3）

公式（3）中，K——噴灑重疊系數(shù)。噴頭的擴散角度和間距對噴霧橫擋的高度有重要影響。隨著擴散角度的增大，噴管間距減小，橫向高度減小。但是，如果擴散角太大，就不能產(chǎn)生足夠的壓力，不能在路面上形成一層有效的薄層，從而影響到封閉效果。相反，當散度角減小時，噴嘴間距也會相應減小，這可能需要增加噴嘴數(shù)量，并提高橫桿高度[10]。然而，此做法可能導致霧封層材料飛濺，降低使用效率，無形中增加了成本。因此，在選擇橫桿高度、噴嘴間距及散角度時，必須綜合考慮。

3 霧封層養(yǎng)護

在完成上述施工操作后，應用該文上述所選擇的養(yǎng)護劑對公路瀝青路面進行預防性養(yǎng)護。為確保霧封層在養(yǎng)護期間能達到理想的強度效果，對施工路段實施嚴格的通行管制，從而最大限度地減少外界對路面的干擾。在施工完畢階段與噴灑車緊密配合，確保收尾工作順利進行。對于多余的涇流油，采用干凈的刮耙進行人工清除；對于噴灑不均勻的部位，則進行補噴，確保路面無油膜殘留。若局部噴灑量過多，在該處撒上砂子，待材料強度形成后，再清除多余的砂子。隨后，施工路段才可以重新開放交通。噴灑養(yǎng)護劑的瀝青路面，在養(yǎng)護一段時期后，其外表發(fā)生了明顯的變化，從原本的灰白變?yōu)榱松畛恋暮谏?，細小裂縫可實現(xiàn)愈合。

4 技術應用效果分析

4.1 工程概況

自2006年以來，依托甘肅省武威公路項目承擔著大運量貨物運輸?shù)闹厝?。即便是?jīng)過了擴建，甘肅省武威公路依舊面臨著擁堵的考驗。在2008年，一個高峰時段日車流量曾高達70 000輛，相當于一個標準小型客車停車場滿載的車輛數(shù)，且其中客車與貨車的比例為47：53。為減輕重負荷造成的路面破壞，應采用預處理方法，以減緩路面使用壽命的衰減。此做法，對于降低高速公路在整個使用周期內(nèi)的總養(yǎng)護成本具有顯著效果。鑒于依托甘肅省武威高速公路通車時間尚短，選擇瀝青路面的霧封層作為當前的預防性養(yǎng)護策略。

由于該高速公路所處的地區(qū)是一個多雨的地區(qū)，并且受到亞熱帶季風的影響，年平均降水量在1 200 mm左右。由于瀝青路面的厚度一般很小，當路面產(chǎn)生微小的裂紋等早期破壞時，雨水將快速滲入中、下層及基層。在汽車高速行駛和輪載的高壓抽吸作用下，路基中的細骨料有可能從路面上被推離，從而產(chǎn)生灰白色的水泥漿。

4.2 技術應用效果

在明確依托甘肅省武威高速公路建設項目的基本現(xiàn)狀后，應用該文上述提出的技術，完成對公路瀝青路面的施工。為實現(xiàn)對該項施工技術應用效果的檢驗，對施工段施工前后的綜合質(zhì)量進行測定。綜合質(zhì)量包括路面的抗滑系數(shù)、構造深度、滲水系數(shù)以及平整度。當各項指標在規(guī)定范圍內(nèi)時，說明路面施工質(zhì)量符合規(guī)定要求。表2中記錄了該工程項目公路瀝青路面質(zhì)量標準規(guī)定要求。

表2中各項指標均可以通過直接測定或簡單計算的方式得出，分別記錄在該技術應用前后路面的各項質(zhì)量評價指標，為方便對比記錄如表3所示。

從表3中記錄的數(shù)據(jù)可以看出，該文施工技術應用前，路面各項指標的最小值到最大值范圍均存在超出規(guī)定標準要求的情況，而應用本文施工技術后，路面各項指標均控制在了規(guī)定要求范圍內(nèi)。由此可以看出，本文提出的施工技術可以在公路瀝青路面施工中應用，能有效地改善路面的施工質(zhì)量，從而實現(xiàn)延長路面服務年限。

5 結束語

通過對公路瀝青路面預防性養(yǎng)護霧封層技術的深入研究，不難發(fā)現(xiàn)，該方法對改善瀝青路面的服役性能，延長其使用年限，減少維修費用有著明顯的優(yōu)越性。然而，霧封層技術的應用也面臨著一些挑戰(zhàn)，如材料選擇、施工工藝的優(yōu)化以及應用效果的長期監(jiān)測等。因此，在霧封層技術的研究與應用的后續(xù)研究中，新材料和新工藝有待于不斷探索，以改善霧封層技術的質(zhì)量與效率。

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收稿日期：2024-04-30

作者簡介：王春瑜（1980—），女 ，本科，工程師，研究方向：公路養(yǎng)護。