【技术】基于雾封层的沥青路面预防性养护技术应用研究
摘要：近年来，沥青路面养护问题越来越突出，为了使沥青路面恢复良好的使用性能，本文鉴于雾封层技术的适用条件及其材料特点，阐述了雾封层技术的施工工艺，对试验段进行了对比分析。实践表明：雾封层技术能够有效地提高沥青路面渗水系数，改善了路面构造深度和使用性能，是一种非常有效的预养护技术。
关键词：沥青路面；预防性养护；雾封层
随着沥青路面通车里程的增加，沥青路面养护问题越来越突出，沥青路面在自然因素及交通荷载的反复作用下，出现了沥青老化脱落、微裂缝、松散等病害。沥青路面的早期病害若不及时治理，进一步造成路面结构层的破坏，路面性能将逐渐降低、服务能力下降，大大缩短沥青路面的使用寿命。因而，为了使路面保持优良的服务性能，必须对公路进行定期养护，而预防性养护是养护之首选，预防性养护能有效地节约成本，对路面养护起到事半功倍的作用。本文针对沥青路面的早期病害的特点，着重阐述了雾封层技术的适用条件，施工工艺，并通过实体工程对其效果进行评价，为沥青路面预防性养护工程提供参考。
1.沥青路面的早期损坏现象
1.1裂缝类
沥青路面的裂缝按产生机理来分类，其裂缝的主要表现形式有：温缩裂缝、反射裂缝和荷载裂缝三种。路面产生裂缝原因复杂，当出现微裂缝时若不采取预防性养护措施，裂缝将在行车荷载的作用下将迅速增长、增宽，路面微裂缝将发展成网裂及块裂，甚至坑槽，随着病害加重，养护费用加倍增长，路面由原来可以采取预养护，而发展到块裂或坑槽时不得不采取大修甚至改建。
1.2水损坏
水损害是沥青路面最严重的早期损坏原因之一，其破坏特征是:沥青表层泛油并伴有严重的车辙变形,出现油-石分离、松散,多发生在重车交通量较大的行车道上。沥青路面发生水损坏的直接原因是水分通过空隙进入路面结构层内,并浸入矿质集料内,由于表面张力的作用,使沥青与石料间的联结被削弱或完全剥离,汽车轮胎对路面的挤压搓揉作用及与路面间的真空吸附作用加速了剥离的进程,致使路面很快损坏，即外界水穿透涂敷于集料表面的沥青膜，侵入沥青与集料界面后取而代之是水损坏的最根本原因，而矿质集料天然的亲水性决定了水损坏的多发性和必然性。因此，路面出现渗水系数低于规范要求时，应及时采取措施防止渗水。
2.雾封层技术适用条件
雾封层技术是一种沥青路面预防性养护技术，雾封层技术应满足预防性养护时机的一般规律。过早应用雾封层技术养护会造成资金浪费和引起其他路面问题；过晚应用雾封层技术养护起不到预防的作用，甚至会导致路面性能变差。目前路面预防性养护时机的研究主要参考路面维修养护的方法，主要有基于路况(PCI)的方法、行驶质量指数和破坏法等。
雾封层技术主要适用于提高原路面的防水性能，改善路面抗滑性能，粘结松散集料及修复路表老化沥青，改善外观。雾封层技术仅在原路面上加了一层薄“膜”，因此，雾封层技术不能改变原路面的结构强度，不能增加原路面的结构承载力。雾封层技术对原路面的要求如下：具有足够的强度和刚度；具有良好的整体稳定性；表面平整、清洁。
因此，雾封层技术主要适用于出现早期微裂缝、路表面集料松散、麻面及路面渗水严重等早期损坏，并且此时的路面综合质量指数在良以上。
3.雾封层材料
雾封层技术能明显提高老化沥青的针入度和延度。新型的雾封层材料-沥青路面养护剂材料，该材料为溶剂型材料，而不是水溶性材料，材料中无水分或水的含量极其少，降低了传统材料中水的危害性，施工时不需加热、不需稀释，可通过手工或机械在常温下直接涂刷在沥青路面上。在沥青路面使用雾封层技术养护材料后，沥青路面养护剂能够迅速渗入沥青路面结构层中，再生复活表层老化沥青。恢复后的老化沥青针入度、软化点和延度可以达到或超过原有新沥青指标，自动弥合3mm以下细小裂缝，并在路表形成严实的密封层，从而有效防止路面渗水。雾封层技术材料渗透能力强，可将路表15～30mm深度的老化沥青还原再生，并形成有效的防水层。雾封层技术材料成本低，施工工艺简单，资源环保，有效改善路面质量，延长道路的使用寿命。
4.雾封层施工
4.1雾封层技术施工方案
本次雾封层技术研究采用工程实体试验对比研究，实验路段总长1000m,研究方案选取遵循可比性原则，初步确定两个方案，方案一：在路段中的左路幅或者右路幅上，选择一段1000m长的路段进行雾封层施工，对雾封层技术处治段与没有雾封层技术处治段进行对比；方案二：在路段上左右路幅中的其中一幅的其中一个车道上（行车道或超车道），选择一段1000m长的路段进行雾封层施工，对雾封层技术处治车道段与未经雾封层处治车道段进行对比。雾封层技术的工艺流程如图1所示。
图1 雾封层施工工艺流程
4.2雾封层施工前的准备工作
1）原路面的修补和清洁；2）材料的准备；3)清扫设备、洒布机的准备；4）其他设备的准备；5）人员配备及分工；6）交通管理与控制；7）施工应具备气候条件。
4.3施工技术及质量控制
采用洒布车在路线的正常路段从中央分隔带一侧开始洒布，调头后再洒布相邻的一侧，完成全幅路段洒布。超高路段则从路肩一侧开始洒布，以防止多余油量向外侧流动；两次洒布面要求重叠10～15㎝。雾封层经施工后，其材料有一个强度成型过程。养护成型期实施交通管制，在路面强度到达一定值前，严禁车辆行人通行。洒布车作业完成后，及时组织进行人工辅助作业，用清洁的刮耙清除洒布过量的径流油或洒布不均匀部位，出现油膜的部位应及时清理扫除，人工补洒时可以采用喷雾器。若喷洒量过多，待喷洒后可在喷洒过量处洒适量的砂，材料强度形成后，洒布过量的砂应在开放交通前扫除。
5.雾封层技术效果评价
为了验证雾封层技术在沥青路面养护中的实际效果，采用实验对比评价法和直观目测法，对施工前后进行综合评价。结合雾封层技术不增加原路面的强度等特点选取抗滑性能、渗水系数、构造深度及喷洒液渗透状况作为雾封层技术施工效果的评价指标。检测方法采用铺砂法测试构造深度、渗水试验测试渗水系数、钻孔取芯测试喷洒液渗透状况。
5.1构造深度数据分析
施工前、后各断面的构造深度值见表1所示。由表1中可知，原路面在雾封层技术施工后，路面的构造深度值TD都不同程度的有所降低，平均降低率达到了13.11%，尽管路面的构造深度有所降低，路面的构造深度都满足《公路沥青路面设计规范》中的规定。从表1中方差与均方差的数据可以看出，施工后路面构造深度的方差与均方差有所下降，这说明路面的构造深度较施工前均匀，有利于沥青路面的横向以及纵向排水，改善了雨后路面的积水状况，从而改善了路面行驶质量，提高了路面行驶安全性，同时降低了路面由于积水而造成的水损坏。总之，雾封层技术施工后，原路面的构造深度有所改善，降低了水损坏，从而延长了沥青路面使用寿命
表1 施工前、后断面构造深度统计
5.2渗水系数的分析
根据图2所示，施工前、后试验路段各断面的渗水系数都能达到《公路工程质量评定标准》及《公路沥青路面施工技术规范》规定要求，雾封层处理后，路面被封闭，渗水系数降低很大，平均降低度达到84.9%，防止或降低了路表自由水的渗入，从而减少了水损坏，提高了路面行驶安全性，恢复了沥青路面行驶质量，延长了路面使用寿命。
图2 施工前、后各断面渗水系数
5.3材料渗透深度分析
在实验路段中每隔100m取一个芯，取出芯后立即装入密封袋中，带回实验室立即测试。检测结果如表2所示。由表2数据可知，雾封层技术的渗透深度均值可达到5～7㎜，渗入的雾封层材料可以有效地改善老化的沥青，激活沥青的活性，使老化的沥青的延度、针入度等性能最大可能的恢复到初始状态，从而延长沥青路面的使用寿命。
表2 渗透深度
|
编号 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
均值 |
|
渗透深度/mm |
5.04 |
5.09 |
6.23 |
5.31 |
5.45 |
6.01 |
6.09 |
5.67 |
5.61 |
5.4直观目测表面评价法
雾封层技术施工前，原路面路表集料松散，路表面几乎无黑色，本应是黑色的路面呈现出发白现象，粗集料明显，路面呈现粗麻，驾驶员驾驶时易眼疲，阳光下路表标线不明显，尤其是阴雨天、黄昏及晚上光线较昏暗，路标线更不清晰，给行驶安全带来了极大的负面影响。原路面在雾封层技术施工后，封闭了路面微裂缝和表面空隙，更新和保护旧沥青路面，使低温下的路面免受损害；加深沥青路面的颜色；加大沥青路面与标线的对比度，美化沥青路面；防止路面的松散，延长沥青路面使用寿命，改善了路面行驶质量，提高了路面行驶安全性,见图3所示。
图3 施工前、后路面状况对比
6.结论
雾封层技术是一种有效的沥青路面预养护技术，雾封层技术能有效的封闭路面，封闭路面微裂缝，减少甚至防止路面渗水，减少路面水损坏，同时粘结松散集料，改善了路表面的状况，加深了路面的颜色，美观原沥青路面，加大了路表标线与路面的对比度，提高了路面的行驶质量，提高了道路交通安全性能，延长了路面的使用寿命，并且具有良好的社会经济效益。
参考文献
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