沥青路面高性能超薄封层技术及施工探析

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摘要

高性能超薄封层是一种沥防水，为过于光滑的道路提供一定的纹理构造，提高其抗滑性能。本文主要介绍了高性能超薄封层主要组分HAP乳液的制备、HAP的路用性能；进行集料、填料及添加剂筛选，提出并实现各种性能要求。接着重点讲解了高性能超薄封层路面的施工技术以及施工要点。

关键词：预防性养护；高性能超薄封层；工程试验；路面性能；

中图分类号：TU723.3

1.绪论

采用科学合理且具成本效益的技术措施，对道路路面进行保护管理，道路资产增值保值是公路管理者面临的巨大挑战。运营中的沥青路面，在各素及繁重的行车荷载的作用下，会出现沥青老化脱落、微裂缝、松散、透水、，如不采取恰当措施及时处理，已有的功能性病害将会发，加速路面结构的损坏、影响路面行驶质量，缩短沥青路面使用寿命。由于道现早期病害时仍具有足够的结构承载能力，如在此时采取有效的预防性养护措施，阻止路面水损害的进一步发生甚至为路面提供一定的抗滑性能，对路面起到保护，延缓了路面可能的破坏。这也是道路预防性养护概念主要核心。

本文针对高速公路路面封层技术开发了HAP乳液；接着探讨了高性能超薄封层的施工过程，并且着重介绍了高性能超薄封层施工中的要点。

2.高性能超薄封层的组成材料分析

2.1 HAP乳液特性总结

通过大量的研究表明，通过各类添加剂的利用，HAP乳液可以做到以下的效果：

(1)乳液的渗透能力可以做得比水强，说明雾封层能够液最佳施工浓度为18～34%，且乳液渗透深度和渗透速度不仅与表面张力有关，而且与乳液的浓度及破乳时间有关。

(2)紫外线是沥青路面过早老化的主要原因，在乳液内部只需掺入紫外线屏蔽剂，路面的紫外线的吸收屏蔽效果大为提高，试验表明屏蔽剂添加量以1.5%为宜，施工厚度对紫外线吸收有所帮助，但影响不大。

(3)柴油能够腐蚀沥青，从而使得本来粘结起来的集料松散，雾封层当中通过添加改性剂，能够有效的抵抗柴油对沥青路面的侵害，试验结果表明乳液把柴油隔离在外，试件表面的沥青得到了有效的保护。

2.2集料应满足的工程特性

集料是高性能超薄封层混合料最重要的组成部分之一。集料的级配和质量与封层的耐久

层来使用，此时高性能超薄封层主要起防水作用，那么性、抗磨耗、抗滑性等使用性能均有密切的关系。

集料应清洁、坚硬、耐风化、不含有机物、泥土、化学品等有害杂质，最好是100%破碎，棱角性好而扁平、细长颗粒少。对于高性能超薄封层则必须要求100%破碎而棱角性良好的集料。因此，不能利用天然砂而必须全部采用机制砂，对针片状颗粒比例的控制也更为严格。

在选择石件以及原石的能超薄封层的级配宜细不宜粗。如果用高性能超薄封层作高速公路的封层，此时矿配宜粗不宜细；矿料级配调得粗一些，高性能超薄封料时，应根据封层的应用目的、原路面情况、交通负荷、气候条供应来源合理地选用最适合的类型和材质。常用岩石有石灰石、花岗岩、玄武岩等。对应用于交通流量低、重载车辆少、抗滑性能相对要求较低的地方道路、市区道路的高性能超薄封层可采用较软的材质而交通流量大、重载车辆多、抗滑性能要求高的高速公路、主干线则应用材质较硬的集料制作高性能超薄封层混合料。

2.3填料

要保持混合料的稳定性，除了适当的乳液和集料外，填料也起着关键的作用。填料的主要作用有三种：一是填充集料之间的间隙，调节混合料的级配和减轻集料离析;二是用来改善混合料的工作特性、调节破乳和凝固的时间；三是提高封层强度。在高性能超薄封层中用的填料可分为两类：一类是化学惰性的，例如石灰岩等岩石矿粉；另一类是化学活性的，例如水泥、熟石灰、硫酸胺粉、粉煤灰等。第一类填料（矿粉）的的主要作用是改善矿料级配。第二类填料（水泥、熟石灰等）的主要作用是调整混合料的可拌合时间、成浆状态和成型速度等。

填料应干燥、松散、无结团现象、不混有杂质，并应该符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40）中的相关要求。各种填料均应满足沥青面层用矿粉技术要求，其中

3. 高性能超薄封层HAP乳液的开发

3.1基材的选用

乳液施工到沥青路面上，直接承受车轮的碾压，其性能要求较高，因此，乳液对基质沥青也有较高的要求，并考虑以下几个因素。

a）较高的软化点：由于广东夏季炎热天气时间长，路面温度高达62℃，如果沥青的软化点较低，乳液施工到路面即出现软化流淌现象，无法确保行车安全，

b）与改性剂的配伍：为确保与改性剂有较好的相容性，尽量选用较低沥青质和较高芳香烃的基质沥青；

c）必须符合重交沥青的技术指标要求，其15℃延度及蜡含量必须达到要求。综合以上分析，初步考虑用ESSO重交沥青，型号PG-94，其软化点达到94℃以上。

3.2改性剂的选择

APAO以前的用途主要是用于筑路沥青及建筑防水沥青卷材的改性剂；用于防水纸提高放水性能，用于压敏胶、密封胶、热封涂层的改型剂，以提高胶体的粘结性和内聚力；用于橡塑体如SEBS的改性、电缆胶粘填料、树脂涂料材料等。

APAO（无定型烯径共聚物）：APAO是用特种催化剂，单独以丙烯、乙烯或1-丁烯进行聚合反应而得，是无定型烯烃共聚物，分子量可以差别很大，其特性是：

a)容易和沥青混合，而且分散性好，内聚力强，不易离析；

b)能与大量无机填料混合，对集料粘附性好；

c)对水完全无反应，抗水解，对酸碱和还原剂有抵抗性，不溶于柴油、汽油的有机溶剂；

d)良好的耐紫外线老化、耐热性

将SBS均匀分散在沥青中，极少量SBS分子及分子链段以溶解状态分散于沥青中，部分大分子链被小分子溶胀，而大部分聚合物主要以微小颗粒形式分散于沥青中，并吸附沥青中的油分溶胀后形成连续的网状结构，沥青质等充填其中，因此，能够大幅度降低沥青的温度敏感性，一方面使沥青的软化点提高，在夏季高温季节不软化，提高沥青混凝土路面的高温抗推移和抗车辙能力；脆，提高沥青砼的弹性与强度，变形一方面使沥青的脆点下降，在寒冷的冬季不发具有柔韧性，减少路面裂缝，同时，SBS使沥青与石料的粘结力提高，因此能总体恢复性能好，能有效延长路面使用寿命。

3.3 HAP乳液粘结性能的实现与氯丁橡胶

乳液经过以上多道工序的加工之后，在施工试验中发现其与沥青砼和水泥砼的粘结效果仍不理想，粘结强度在0.05～0.25MPa之间，不管怎样变换施工工艺，粘结强度多难以提高，因此，考虑用增添加一种其它改性剂来提高其粘附性能。通过多方试验，比较有意义的是尝试了添加水性环氧树脂胶乳、水性氯丁胶乳和水性硅橡胶胶乳液三中添加改性剂。

4.高性能超薄封层实体工程应用

4.1高性能超薄封层施工过程

a)检测：施工前对施工路段进行检测，检测项目包括：构造深度、渗水系数、摆值，由于数据较多，本章只写出其中10处桩号的检测数据。

b)小试：大面积施工前，选择在BK63+000路段进行的小面积试验，初选个合理的相关参数进行小试，每个小试的实验面积为1m，获得相关数据后，再进行中试，即试验段的摊铺，。

c)中试：中试选用道路左幅的其中一条行车道进行试验,试验长度为200m，以进行试验效果的评价，试验之前先对封层车进行标定，通过抽提试验检测料车摊铺出来的混合料的油石比是否满足要求，抽提后的集料的筛分结果是否满足选择的级配。

d)清理:高性能超薄封层施工前，对原路面进行一次彻底的清理，清理内容包括灰尘、砂土及其它杂物。

①检查：人工仔细检查路面情况，记录存在问题，处理局部存在的病害,如存在麻面、剥落、坑槽或过于光滑等,则先用HAP乳液进行人工微表处修补;如存在网裂、龟裂、纵缝等病害，裂缝如果小于3mm，则采用灌缝处理，裂缝如果大于3mm，则对原路面裂缝较大处进行钻芯取样，才去一定的措施以保证路面的结构承载能力；分析是否基层出现松散等问题。

②清灰：用高压吹风机配合清理机清除沥青砼构造深度中灰尘和沙土，正向和反向各清理一次，恢复原构造深度，防止院路面表面积聚过多的沙土，从而形成高性能超薄封层与原路面结构的一个软肋，影响施工后封层的使用寿命。免受到混合料的污染，施工后再清除；

b）先重点处理透水较严重的局部区域，对结构性的病害进行挖除后在修补基层，摊铺新的混合料，保证道路的结构承载能力。路施工处，将一块厚度约4mm，长度略长于封层车摊铺宽度的钢板摊照预定的速度均匀行驶，均匀出料；

4.2高性能超薄封层的摊铺

a）做好辅助设施的防护工作；把旧路上的标线清除，清理好废渣，在防撞栏等设施上张贴胶纸保护膜，避

c）处理裂缝，细小的裂缝可以不处理，大的裂缝进行灌缝或开挖原路面后重新摊铺新的沥青混合料；

d）人工配料，按试验确定的最佳配比，放入封层车内。

e）封层车进入道

铺至路面（主要用于调整封层的厚度），然后将封层车的料槽放下，紧贴钢板，与钢板持平，开动封层车内的搅拌装置，对集料、HAP乳液、添加剂、水等按照既定的配比进行混合后搅拌均匀。

f）出料，混合料搅拌均匀后，人工控制机器开始出料。

g）出料开始趋于稳定后，封层车按照预定的速度均匀行驶，均匀出料；

h）人工紧跟修整，把集料尽量压入空隙，修平整，对存在小缺憾的路面进行修补，观感好，；

i）养生：正常施工后进行6小时左右的固化养生时间，进行道路交通管制，防止道路行驶的车辆在未完全形成的混合料上面行驶，破坏路面。

4.3施工控制要点

实施高性能超薄封层，这种措施类似于改性稀浆封层，基本上满足规范要求（骨料颗粒组合应满足JTJ032-94中ES-I、ES-II型改性稀浆封层骨料配要求，骨料表面要求净，质地坚硬、耐磨，扁平细长的颗粒含量小于15%，砂当量大于65%）。高性能超薄封层的集料级配经试验室筛分，骨料颗粒组合符合JTJ032-94中ES-I型改性稀浆封层骨料级配要求。高性能超薄封层设计，考虑集料在高性能超薄封层中的比例对填堵空隙、施工后的抗滑性能影响等很大，每条道路施工前，做小试、中试，以确定施工用量、配合比等参数。经过一系列的室内，室外试验，调制出高性能超薄封层的级配。根据不同的油石比，通过室内的试验，室外的小型试验以及室外试验段的摊铺，最终确定最佳的油石比。

结论

HAP乳液具有极高的路用性能如防水性能、防防油污性能，作为高性能超薄封层的乳液，能为混合料提供较好的路用性。本文只是初步探索，具体的级配范围还待深入的研究。

参考文献

[1]孙祖望，沥青混凝土路面养护维修技术的发展与新材料、新工艺、新技术的应用[J]，建设机械技术与管理，2004，(8,9,12)

[2]杨兴杰.乳化沥青在公路预防性养护中的应用[J].山西交通科技，2004，1（163）：47-48

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