精表處技術(shù)在瀝青混凝土橋面預(yù)養(yǎng)護中的應(yīng)用

吳祥燕　謝德龍　楊光　劉幫銀

0 引言

瀝青混凝土鋪裝層正越來越多地應(yīng)用于中國橋面鋪裝結(jié)構(gòu)中。然而，在行車荷載、主梁振動及紫外線、溫度、水等外界多因素反復(fù)影響下，瀝青混凝土鋪裝層早期破壞嚴重，極易出現(xiàn)疲勞裂縫、車轍、擁包、坑槽和瀝青面層剝落[1-4]，加速鋪裝層的破壞，嚴重降低橋梁結(jié)構(gòu)的實際使用壽命，并增加養(yǎng)護維修成本。同時，橋面鋪裝層的早期損壞及經(jīng)常性的修復(fù)工作嚴重影響了橋梁的正常運營，造成較大的社會負面影響。瀝青混凝土橋面預(yù)養(yǎng)護是延長橋面使用壽命、降低養(yǎng)護費用行之有效的方法。

在橋面瀝青混凝土鋪裝層未出現(xiàn)或已出現(xiàn)瀝青老化發(fā)白、微裂縫、細集料散失、滲水等現(xiàn)象時，采用預(yù)防性養(yǎng)護處理可有效保護橋面，并恢復(fù)瀝青混凝土性能。精表處是一種在原路面結(jié)構(gòu)強度足夠大、行車質(zhì)量較好的情況下，利用專業(yè)機械設(shè)備將環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑均勻噴涂到瀝青路面上，并同步撒布一層特制精砂，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)保護層的技術(shù)，是當(dāng)今最有效的預(yù)防性養(yǎng)護技術(shù)之一。

該技術(shù)成果通過多年的推廣，已在重慶、四川、廣東等地進行了廣泛應(yīng)用，并取得了成功。該技術(shù)的優(yōu)勢在于：采用環(huán)氧改性的瀝青路面養(yǎng)護劑作為粘結(jié)主材，能對路面進行滲透吸附，重新粘結(jié)松散集料，并彌合微裂縫，特別是環(huán)氧養(yǎng)護劑的引入賦予材料較強的粘附性和強度[5-7]，配合特制精砂可在瀝青路面形成一層超薄、耐磨、抗滑的保護層。與現(xiàn)有的霧封層、再生霧封層、稀漿封層、微表處等技術(shù)相比，精表處的粘附力更強，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，耐磨抗滑性能更好，不受橋面標高及自重等限制，可多次使用。

本文結(jié)合重慶市某大橋瀝青混凝土橋面預(yù)養(yǎng)護工程實踐，對精表處在瀝青混凝土橋面預(yù)養(yǎng)護中的應(yīng)用技術(shù)及效果進行重點介紹。

1 施工試驗范圍及實施方案

1.1 施工試驗范圍

重慶某大橋瀝青混凝土鋪裝層每個車道均出現(xiàn)了小坑槽、縱向開裂以及微裂縫，需進行預(yù)先處理，并做好橋面精表處預(yù)防性養(yǎng)護。經(jīng)檢測，路面平均構(gòu)造深度為0.6 mm，摩擦擺值小于45 BPN，開裂處滲水系數(shù)不小于200 mL·min1。

為取得路面坑槽修補、裂縫處理及橋面精表處方案的實際效果，為整座橋的施工積累經(jīng)驗，并考慮技術(shù)的可行性、經(jīng)濟的合理性，特選擇在橋面進行試驗施工。

1.2 施工原材料

為保障橋面精表處施工的成功，對所使用的環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑與特制精砂的質(zhì)量必須進行有效控制。

1.2.1 環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑技術(shù)要求

環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑為多組分材料，各組分的技術(shù)指標見表1。

1.2.2 環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑涂層主要技術(shù)指標

環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑涂層是將環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑各組分按配比混合后成形的涂層，具體指標見表2。

1.2.3 特制精砂

特制精砂選用特殊級配的金剛砂，具有較高的硬度和耐磨性能，顆粒形狀較好，有較好的粘結(jié)性。特制精砂技術(shù)指標見表3。

1.3 施工機械

精表處施工用設(shè)備應(yīng)能將環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑均勻噴灑在路面。精砂撒布系統(tǒng)應(yīng)能與環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑噴灑系統(tǒng)同步工作，撒布均勻，撒布量可控。

1.4 施工方案的確定

1.4.1 確定環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑用量

環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑用量P0為

P0=（1/3）D0+（0～0.2） （1）

根據(jù)工前對路面構(gòu)造深度的檢測，路面平均構(gòu)造深度D0=0.6 mm，為提高試驗的對比性，選擇環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑單位用量為0.2、0.3、0.4 kg·m2分別進行試驗。

在施工現(xiàn)場選擇3處各1 m2的試驗塊，根據(jù)設(shè)計用量進行涂刷試驗，通過路面對環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑的吸收程度、對路面微裂縫的修復(fù)效果以及干燥情況的比對，確定最佳用量為0.4 kg·m2。

1.4.2 確定特制精砂用量

特制精砂的用量

M=（1/2～1）×P0 （2）

為與環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑用量對應(yīng)，分別選擇特制精砂單位用量為0.2、0.3、0.4 kg·m2進行試驗。

1.4.3 試驗區(qū)域劃分

根據(jù)確定的試驗參數(shù)，將試驗段分為3個區(qū)域，每個區(qū)域150 m，封閉施工。先對路面坑槽、開裂及油污、泥土進行處理后，實施精表處。施工區(qū)域劃分及精表處主要施工參數(shù)見表4。

2 施工工藝及質(zhì)量控制

本工程分3個工序施工：首先實施路面病害預(yù)處理，然后清理原路面，最后進行精表處施工。各工序按以下流程進行。

2.1 路面病害預(yù)處理

在實施精表處之前，路面上的坑槽、沉陷、車轍、擁包、開裂等病害需要提前處治，并符合國家相關(guān)標準要求?？硬?、沉陷、車轍、擁包、龜裂、網(wǎng)裂等結(jié)構(gòu)性病害一般按照坑槽修補方法修復(fù)；縱、橫向裂縫按照開槽灌縫方法修復(fù)。

2.1.1 坑槽修補

（1）坑槽的成型。按“圓洞方補”的原則，劃出大致與路中心線平行或垂直的開槽修補輪廓線（正方形或長方形），每邊至少應(yīng)進入完好路面300 mm，并沿劃好的修補輪廓線開挖坑槽。要求成型的坑槽壁面應(yīng)盡可能保持與路平面垂直，坑槽底部平整、堅實，最后再將挖掉的舊料刨出坑槽，并將坑槽中的灰塵、碎屑、雜物和少量水分吹走。為使坑槽完全干燥，同時使坑槽壁面和底面材料能被加熱軟化，可采用加熱裝置。

（2）涂粘結(jié)層。選擇熱瀝青、改性瀝青為粘結(jié)層材料。將加熱溶解后的改性瀝青用毛刷均勻涂刷在坑槽底部及四周，一般要求粘結(jié)層材料噴灑量為0.4～0.6 kg·m2。噴灑量不宜過多，不允許坑槽底部有粘層油淤積，否則會使坑槽修補后出現(xiàn)泛油現(xiàn)象，同時降低新舊料間的粘結(jié)強度。

（3）修補材料的準備、攤鋪和壓實。修補材料備好后，可通過自動卸料裝置卸入待修補的坑槽中，均勻地攤鋪整平，隨后壓實。在對坑槽進行壓實時，首先壓實坑槽邊緣的修補材料，使其填入坑槽中，再壓實中間的修補材料，并連續(xù)不斷地向邊緣移動壓實，且每次重疊壓實一定寬度。

（4）封邊修整工作。為了提高坑槽邊緣新舊料接縫的耐水性和粘結(jié)強度，可對其進行封邊處理，一般將環(huán)氧瀝青材料均勻涂覆在新舊料接縫上。為加快封邊材料的凝固，可均勻、薄薄地覆蓋一層干凈的砂或石屑，并對其加以保護?？硬坌扪a后質(zhì)量應(yīng)滿足《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.2—2001）的要求。

2.1.2 開槽灌縫

（1）對路面寬度在3 mm以上的縱縫進行擴縫，用開槽機沿縫切開寬1 cm、深1 cm的線槽。

（2）用熱吹風(fēng)機將切開的線槽清理干凈，保證槽內(nèi)無灰塵、泥土、石屑及水分等[8]。

（3）用SBS改性瀝青密封膠進行灌縫，將線槽填充飽滿并露出路面0.3 cm左右。

2.2 路面清理

用路面強力清掃車清除路面表面的浮土、泥污，路邊積泥較重的區(qū)域應(yīng)用鋼刷清理，直至路面清理干凈，露出新鮮骨料。

2.3 精表處施工

（1）將環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑各組分、特制精砂分別裝入專用車儲罐中，按照配比要求混合環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑并充分攪拌，待用。

（3）按照設(shè)備操作規(guī)程及施工技術(shù)方案要求對施工專用車進行參數(shù)設(shè)置及調(diào)試。

（4）通過試噴驗證施工專用車是否工作正常、各項技術(shù)參數(shù)是否準確、施工效果是否達標。一般試施工長度為15～20 m。

（5）試噴完成并確認技術(shù)參數(shù)后，即可正式施工。在施工過程中，如儀表有異常，或施工效果出現(xiàn)異常，應(yīng)立即停止施工，找出原因，及時糾錯。如噴灑過程中有局部不均勻、露白處，應(yīng)及時補漏。

（6）施工完畢即進入養(yǎng)護時間。采用指壓法確認材料是否表干，當(dāng)環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑形成硬度、表面特制精砂不脫落時，即可開放交通。

3 應(yīng)用效果及評價

為了研究施工的實際效果，采取直觀目測法和試驗對比法對精表處施工前后的路面進行綜合評價。根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(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)護技術(shù)規(guī)范》（JTJ 073.2—2001），結(jié)合精表處的特點，選取構(gòu)造深度、摩擦擺值、滲水系數(shù)作為試驗路段評價指標。

3.1 目測評價

橋面在實施精表處前，路面瀝青老化發(fā)白，構(gòu)造深度較小，且出現(xiàn)抗滑力不足的現(xiàn)象，路面分布較多微裂縫，每個車道均出現(xiàn)小坑槽和不規(guī)則縱向裂縫。

該試驗段在實施精表處后，從I、II、III這3個區(qū)域的施工效果綜合來看，路面覆蓋了一層黝黑的抗滑涂層，微裂縫、縱向裂縫得到全部覆蓋，瀝青路面與標線的對比度增大，改善了路面行駛質(zhì)量，具體效果見圖1和圖2。

3.2 試驗對比評價

按《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》（JTG E60—2008）規(guī)定的測試方法，對I、II、III這3個區(qū)域瀝青路面的精表處施工前后進行檢測，結(jié)果見表5。

3.3 評價結(jié)論

根據(jù)目測及試驗檢測對比結(jié)果，精表處對路面外觀改善較大，同時路面構(gòu)造深度及摩擦擺值得到較大改善，施工后的路面實現(xiàn)零滲水。經(jīng)過1個月的持續(xù)觀測及多次檢測，得出以下結(jié)論。

（1）試驗段中I、II、III區(qū)域所采用的精表處預(yù)養(yǎng)護技術(shù)，其主要施工參數(shù)均能滿足路面需要。然而，在保持環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑用量不變的情況下，特制精砂用量在0.2～0.4 kg·m2范圍內(nèi)逐漸增大時，實施精表處后的涂層構(gòu)造深度、摩擦擺值也隨之變大，說明特制精砂的使用有利于改善路面的抗滑性能。由試驗段中I、II、III區(qū)域的實際試驗施工效果及檢測結(jié)果得出，I、II、III區(qū)域所選用的技術(shù)參數(shù)均能較好地滿足本工程需要。I、II區(qū)域涂層有輕微外露底油現(xiàn)象，III區(qū)域覆蓋較為完全，根據(jù)路面實際需要，III區(qū)域效果為最優(yōu)，即環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑用量為0.4 kg·m2、特制精砂用量為0.4 kg·m2是最優(yōu)方案。

（2）從滲水試驗及反復(fù)觀測結(jié)果來看，開槽灌縫處理縱向裂縫后，其封水效果較好，且裂縫未見持續(xù)擴張發(fā)展。

4 精表處應(yīng)用優(yōu)勢

（1）精表處所使用的材料中引入具有高粘附、高強度的特種環(huán)氧、固化劑以及高性能滲透劑，賦予了材料優(yōu)異的粘附性、滲透性及綜合力學(xué)性能，能輕松修復(fù)表層老化結(jié)構(gòu)層。相對于傳統(tǒng)霧封層技術(shù)，精表處是通過與舊路面進行物化反應(yīng)形成保護層，不僅具有耐磨、防水、美觀等特點，而且能有效改善道路的抗滑性能，這是傳統(tǒng)霧封層無法做到的。

（2）精表處有利于降低道路的全壽命周期成本。經(jīng)驗表明，在橋梁使用周期中，可于早期運營階段開始有計劃地多次使用精表處養(yǎng)護，以保持瀝青混凝土橋面在運營階段均有較好的路面行駛質(zhì)量。使用精表處進行3～4次預(yù)防性養(yǎng)護，可節(jié)約養(yǎng)護費用45%～50%[9]。

（3）精表處施工便捷，對交通影響小。在橋梁上施工，對施工的“快進快出”要求十分嚴格。采用自動化的機械裝置進行精表處施工，方便快捷，可實現(xiàn)4～6 h通車，對交通影響??；且施工全過程可在常溫下進行，不會消耗過多的能源也不會產(chǎn)生過多的污染物，節(jié)能環(huán)保。

5 結(jié)語

從試驗效果來看，在瀝青混凝土橋面實施精表處施工前，采用開槽灌縫方式對寬度在3 mm以上的裂縫進行處治是很有必要的。同時精表處能有效改善瀝青混凝土橋面表層結(jié)構(gòu)，阻止瀝青路面病害的發(fā)生和發(fā)展，改善路面抗滑能力，密閉路面，延長路面的使用壽命。與傳統(tǒng)的霧封層、微表處等技術(shù)相比，精表處具有厚度薄、質(zhì)量小、耐磨抗滑的優(yōu)點，且工序簡單、施工快捷，質(zhì)量易于控制，影響交通時間短，施工成本較低，是一種在瀝青混凝土橋面預(yù)防性養(yǎng)護中值得推廣應(yīng)用的技術(shù)。

參考文獻：

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