瀝青路面精表處技術(shù)的機(jī)理及施工工藝

吳祥燕　謝德龍　劉驁　劉幫銀

隨著道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)意識的不斷增強(qiáng)，道路管養(yǎng)單位在瀝青路面未出現(xiàn)或已出現(xiàn)早期病害時(shí)，更傾向于采用高性能的封層產(chǎn)品。傳統(tǒng)霧封層所使用的乳化瀝青和改性乳化瀝青等材料，主要是對已經(jīng)出現(xiàn)的開裂、麻面、滲水等病害進(jìn)行物理填充，雖然價(jià)格低廉，但對路面早期病害的預(yù)防效果不是太明顯，耐久性差且路面抗滑力不足。

瀝青路面精細(xì)表面處理技術(shù)簡稱精表處，是在路面行車質(zhì)量優(yōu)良的情況下，采用特殊施工設(shè)備將環(huán)氧改性的瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑噴涂于舊瀝青路面上，該材料能在路面進(jìn)行滲透吸附，彌合微裂縫，配合特制精砂，并經(jīng)過一系列物理化學(xué)反應(yīng)，在瀝青路面形成一層超薄、耐磨、抗滑的保護(hù)層。精表處的粘附力更強(qiáng)，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，耐磨抗滑性能更好，同時(shí)不受標(biāo)高及自重等限制，可多次使用。

本期特稿對精表處在瀝青路面應(yīng)用的技術(shù)機(jī)理、施工工藝要求及評價(jià)方法進(jìn)行介紹，并結(jié)合重慶市某大橋?yàn)r青混凝土橋面預(yù)養(yǎng)護(hù)工程，對精表處技術(shù)在瀝青混凝土橋面預(yù)養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用及效果進(jìn)行了闡述。

0 引言

瀝青路面因具有抗滑性能好、行車舒適、噪音低、容易維修等優(yōu)點(diǎn)，被越來越廣泛地應(yīng)用到高速公路和城市道路建設(shè)中。近年來，隨著交通流量的猛增，并受設(shè)計(jì)、施工、材料、氣候等方面的影響，路面在投入運(yùn)營的早期就頻繁出現(xiàn)瀝青老化、微小裂縫、松散、掉粒、麻面等病害。這些病害雖對道路正常行車影響不大，但路面上的積水會進(jìn)入道路內(nèi)部，在車載及紫外線、雨水、氣候變化等因素的反復(fù)作用下，加速微裂縫增長、變寬，路面松散、掉粒加劇，逐漸形成粗麻路面，持續(xù)發(fā)展下去則會演變成網(wǎng)裂、坑槽等[1-3]。

路面出現(xiàn)早期病害時(shí)，其綜合質(zhì)量指數(shù)在良及以上，路面狀況指數(shù)PCI為80～95，路面行車質(zhì)量良好，是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的最佳時(shí)機(jī)[4]。

本文在綜述瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)研究及應(yīng)用進(jìn)展的基礎(chǔ)上，提出精表處技術(shù)，并就精表處技術(shù)在瀝青路面應(yīng)用的技術(shù)機(jī)理、施工工藝要求及評價(jià)方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1 國內(nèi)外預(yù)防性養(yǎng)護(hù)進(jìn)展

路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，即在路面處于良好狀態(tài)下，有針對性地對路面進(jìn)行預(yù)先處理，防止路面已出現(xiàn)的瀝青老化、開裂、掉粒、麻面、滲水等病害進(jìn)一步擴(kuò)展，減緩路面使用性能的惡化，延長路面使用壽命，節(jié)省路面壽命周期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在歐美等發(fā)達(dá)國家的發(fā)展已經(jīng)很成熟。美國、英國、德國等發(fā)達(dá)國家對瀝青路面采用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，是在路面發(fā)生開裂、掉粒、麻面、滲水、坑槽等病害前，根據(jù)路面行駛質(zhì)量選擇養(yǎng)護(hù)材料和養(yǎng)護(hù)方法[5]。因此，國際上一些規(guī)模較大的瀝青廠商都紛紛把目光投向?yàn)r青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)市場。美國科氏材料公司在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)材料和施工技術(shù)等方面代表了世界預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)發(fā)展的趨勢，該公司可根據(jù)不同氣候條件、不同等級路面、不同病害、不同骨料性質(zhì)等因素設(shè)計(jì)出不同的養(yǎng)護(hù)方案，并確保最終的使用效果。為了推動路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的發(fā)展，美國公路管理部門在 6個(gè)方面資助了 50個(gè)研究子課題，多次主辦預(yù)防性養(yǎng)護(hù)專題討論和論壇。

20世紀(jì)90年代中后期，隨著路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)措施和路面保護(hù)專有產(chǎn)品的引進(jìn)，路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)概念開始被國內(nèi)公路行業(yè)認(rèn)識。目前，國內(nèi)瀝青路面所采用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施主要有霧封層、再生封層、微表處、稀漿封層和薄層罩面等。然而，微表處、稀漿封層和薄層罩面等路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)對材料、設(shè)備、工藝、技術(shù)人員素質(zhì)、施工區(qū)域和范圍等的要求比較嚴(yán)格。同時(shí)，在路面采用微表處等技術(shù)處理后，還會帶來廢料處理、能源浪費(fèi)、封路時(shí)間過長等一系列問題，對社會發(fā)展造成一定的負(fù)面的影響。隨著國家對環(huán)保要求的日益嚴(yán)苛及道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)意識的不斷增強(qiáng)，在瀝青路面未出現(xiàn)或出現(xiàn)早期病害時(shí)，道路管養(yǎng)單位便趨向于采用高性能的封層產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。傳統(tǒng)霧封層所使用的乳化瀝青和改性乳化瀝青等材料，主要是針對已經(jīng)出現(xiàn)的開裂、麻面、滲水等路面病害，進(jìn)行物理填封裂縫和密閉路面。它價(jià)格低廉，對路面早期病害的預(yù)防效果不明顯，且對病害的處治效果是暫時(shí)性的，耐久性差及路面抗滑能力不足是其致命弱點(diǎn)。隨著新材料、新技術(shù)、新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，采用環(huán)氧改性瀝青養(yǎng)護(hù)材料替代傳統(tǒng)霧封層材料，并在施工工藝上進(jìn)行改進(jìn)，彌補(bǔ)了乳化瀝青和改性乳化瀝青等傳統(tǒng)霧封層材料的不足，可以很好地預(yù)防瀝青路面早期病害，并解決瀝青路面已出現(xiàn)的早期病害問題。

瀝青路面精細(xì)表面處理技術(shù)簡稱精表處，是在路面行車質(zhì)量優(yōu)良的情況下，采用特殊施工設(shè)備將環(huán)氧改性瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑噴涂于舊瀝青路面上，進(jìn)行滲透吸附，彌合微裂縫，配合特制精砂，在一系列物理化學(xué)反應(yīng)后于瀝青路面上形成一層超薄、耐磨、抗滑的保護(hù)層。精表處的優(yōu)勢是：引入的環(huán)氧賦予了養(yǎng)護(hù)材料較強(qiáng)的粘附性和強(qiáng)度[6]，充分吸收了霧封層、微表處等技術(shù)的優(yōu)勢，解決了材料粘附力不足、耐久性差、易脫皮等問題。相比現(xiàn)有各類霧封層、微表處技術(shù)來說，精表處材料的粘附力更強(qiáng)、結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、耐磨抗滑性能更好，同時(shí)不受標(biāo)高及自重等限制，可多次使用[7]。

重慶涪豐石高速公路起于涪陵蒿枝壩，經(jīng)豐都向東至石柱，與G50滬渝高速相接，全長約110 km，按雙向四車道設(shè)計(jì)，2013年通車。路面在施工前泛白，集料裸露，滲水、抗滑性能不足；經(jīng)精表處施工后，路面性能得到顯著提升，呈現(xiàn)均勻黝黑色，路面質(zhì)量的改善效果相當(dāng)明顯。經(jīng)檢查，路面抗滑擺值超過60 BPN，構(gòu)造深度超過0.6 mm，路面基本不滲水。

重慶菜園壩大橋全長1 866 m，其中主橋長800 m，北引橋長886 m，南引橋長180 m。主跨長420 m，是中國第二大跨度拱橋。主橋橋面為雙向六車道。施工前，橋面瀝青嚴(yán)重老化，出現(xiàn)大量微小裂縫，采用精表處修復(fù)后，道路得到明顯改觀。經(jīng)檢查，路面摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)均在國家標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)級以上。

精表處作為當(dāng)今最有效的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，已在重慶、四川、湖北、湖南、廣東等地被廣泛應(yīng)用，并取得了成功。

2 精表處施工技術(shù)機(jī)理

2.1 定義

精表處實(shí)質(zhì)是一種瀝青路面精細(xì)表面處理技術(shù)，屬于目前最為有效的瀝青路面早期預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)之一。它是利用專門的機(jī)械設(shè)備將改性環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑均勻噴涂到瀝青路面上，并配套撒布一層特制精砂，通過材料與舊路面的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，形成具有空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的保護(hù)層[8]。

2.2 成型機(jī)理

利用高壓將環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑噴涂到瀝青面層后，在環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑油膜表面均勻撒布一層特制精砂，經(jīng)環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑對舊路面的滲透吸附、粘結(jié)以及對特制精砂的充分浸潤和包裹后，養(yǎng)護(hù)材料會在路表面形成致密的抗滑保護(hù)層。環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑的高粘附性及強(qiáng)度可以使其很好地粘附于舊瀝青路表層，還可以鎖定特制精砂，賦予路面優(yōu)異的抗剪切性能。特制精砂為0.25～0.7 mm的金剛砂，具有優(yōu)異的耐磨性能，將它均勻撒布在環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑表面，直接與外界接觸，不僅可避免環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑與車輪接觸，而且可以有效避免光、空氣、水等外界因素的直接影響，極大地提高材料的使用耐久性。

2.3 滲透吸附機(jī)理

將環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑用高壓噴涂到瀝青面層后，滲透劑會攜帶其他組分經(jīng)路表的微小裂紋與孔隙滲入道路內(nèi)部，并不斷吸附滲透所接觸的瀝青混合料。環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑包含多種不飽和鍵的功能助劑，有很強(qiáng)的極性，配合滲透劑能有效浸潤石料，吸附、溶解老化的瀝青。

2.4 修復(fù)舊路面機(jī)理

由于環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑為不可壓縮液體，在流經(jīng)路面微裂縫、孔隙處時(shí)會自動填充裂縫和孔隙。同時(shí)，隨著時(shí)間的推移，環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑與舊瀝青路面的物理化學(xué)反應(yīng)會進(jìn)一步深入，與舊路面成為一體，恢復(fù)舊瀝青的粘結(jié)力，最終形成0～15 cm厚的立體網(wǎng)絡(luò)互穿型保護(hù)層。

2.5 耐磨抗滑機(jī)理

特制精砂均勻分布于瀝青表面的集料上，使得原本光滑的路表變得粗糙，這樣賦予了面層較高的抗滑性能。同時(shí)，由于特制精砂的使用，可以對過大的構(gòu)造深度進(jìn)行有效控制，使其在合理范圍，極大地提高了道路行車的安全性能。

3 施工工藝及質(zhì)量控制

精表處施工一般分3個(gè)工序進(jìn)行：首先實(shí)施病害修補(bǔ)，然后清理原路面，最后進(jìn)行精表處施工。各工序按流程進(jìn)行。

3.1 病害修補(bǔ)

在實(shí)施精表處之前，需要將路面上的坑槽、沉陷、擁包、車轍、開裂等病害提前處治，使之符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求?？硬?、沉陷、擁包、車轍、網(wǎng)裂、龜裂等結(jié)構(gòu)性病害一般按照坑槽修補(bǔ)方法修復(fù)；橫向裂縫、縱向裂縫等使用開槽灌縫方法修復(fù)。

3.2 路面清理

清除路面表層的浮土，特別是路邊積泥較重的區(qū)域應(yīng)用鋼刷清理，直至路面徹底露出新鮮骨料。

3.3 精表處施工

3.3.1 精表處施工設(shè)計(jì)

精表處施工的關(guān)鍵在于通過施工設(shè)計(jì)確定各種技術(shù)參數(shù)。具體按照以下步驟進(jìn)行。

（1）進(jìn)行路面構(gòu)造深度檢測，記錄檢測數(shù)據(jù)。

（2）初步確定材料基準(zhǔn)用量。環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑基準(zhǔn)用量、特制精砂基準(zhǔn)用量由下式計(jì)算。

環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑用量

P0=1/3D0 （1）

特制精砂用量

P1=1/2P0 （2）

式中，D0為路面平均構(gòu)造深度。

（3）確定試驗(yàn)組。進(jìn)行3組現(xiàn)場試驗(yàn)，設(shè)計(jì)環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑用量分別為P0、P0+0.1、P0+0.2；對應(yīng)特制精砂用量分別為1/2P0，3/4P0、P0。

（4）在施工現(xiàn)場選擇3處各1 m2的試驗(yàn)塊，要求清潔、干燥、平整，按照步驟（3）中的設(shè)計(jì)用量進(jìn)行試驗(yàn)，并準(zhǔn)確記錄。

（5）測試各個(gè)試驗(yàn)塊的干燥時(shí)間及干燥后的摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)。

（6）根據(jù)各個(gè)試驗(yàn)塊的測試情況，綜合分析，確定最優(yōu)技術(shù)參數(shù)。

3.3.2 精表處施工工藝

（1）施工放線。對待施工區(qū)域進(jìn)行確認(rèn)，并用膠帶對標(biāo)線做好保護(hù)。

（2）材料準(zhǔn)備。將環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑各組分按照配比進(jìn)行混合并充分?jǐn)嚢?，?zhǔn)備好特制精砂，待用。

（3）施工裝備調(diào)試。按照設(shè)備操作規(guī)程對施工裝備進(jìn)行調(diào)試，并安裝噴嘴。為避免噴嘴噴灑扇面的相互干涉，安裝噴嘴時(shí)要使其開口縫中心線與噴油管軸線方向成10～15。

（4）試施工。在正式施工噴灑前應(yīng)進(jìn)行試施工。設(shè)定好環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑噴灑量及特制精砂用量，開始試施工。一般試施工路段長度為15～20 m。通過試噴驗(yàn)證施工裝備是否工作正常、各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)是否準(zhǔn)確施工效果是否達(dá)標(biāo)。

（5）正式施工。試噴完成并確認(rèn)后，即可正式施工。在施工過程中若發(fā)現(xiàn)任何異常，應(yīng)立即停止施工，找出原因，及時(shí)糾錯(cuò)。如噴灑過程中有局部不均勻處，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)漏。

（6）收尾及成品養(yǎng)護(hù)。撕膠帶時(shí)，必須撕干凈，難以撕掉的地方，采用灰刀鏟除干凈。不能在噴涂好的路面行走，避免破壞工作面。采用指壓法確認(rèn)材料是否干燥固化，當(dāng)環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護(hù)劑形成硬度，表面特制精砂不脫落時(shí)，即可開放交通。

4 精表處評價(jià)方法

對瀝青路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處理的主要目的是提高路面防水性能，并改善路面舒適性和安全性等。為了研究精表處對瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果，一般采取直觀目測法和試驗(yàn)對比評價(jià)法對精表處施工前后的路面性能進(jìn)行綜合評價(jià)。

4.1 直觀目測評價(jià)

直觀目測法一般適用于瀝青路面在實(shí)施精表處后與原路面的外觀對比。在實(shí)施精表處后的路面，應(yīng)均勻覆蓋一層抗滑涂層，表面無松散砂粒以及微裂縫、縱向裂縫，瀝青路面與標(biāo)線的對比度加大，道路行車舒適性得到改善[9]。

4.2 試驗(yàn)對比評價(jià)

根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2006）、《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）及《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.2—2001）的規(guī)定，并結(jié)合精表處的特點(diǎn)，一般選取滲水系數(shù)、構(gòu)造深度、摩擦擺值作為路面評價(jià)指標(biāo)。路面滲水系數(shù)是衡量道路防水性能的關(guān)鍵指標(biāo)，而構(gòu)造深度和摩擦擺值是分別從宏觀和微觀角度反映路面抗滑性能的好壞，也是路面檢測常用的路用指標(biāo)。一般情況下，經(jīng)精表處處理后的瀝青路面，其滲水系數(shù)應(yīng)不大于10 mL·min1，構(gòu)造深度在0.5 ～1.0 mm，摩擦擺值不小于50 BPN，這樣便能很好地滿足瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的需要[10]。

5 結(jié)語

通過對精表處在瀝青路面應(yīng)用的技術(shù)機(jī)理、施工工藝要求及評價(jià)方法的介紹，并與傳統(tǒng)的霧封層、微表處等技術(shù)進(jìn)行對比，可知精表處具有厚度薄、重量輕、耐磨抗滑、工序簡單、施工快捷、質(zhì)量易于控制、影響交通時(shí)間短、施工成本較低的優(yōu)點(diǎn)，符合高效、快捷、節(jié)能的時(shí)代要求。隨著道路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，精表處必定在瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中發(fā)揮更大的作用。

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