宋 竹 兵

(和榆高速公路建設(shè)管理處，山西 左權(quán) 032600)

開普封層技術(shù)在高等級(jí)路面處治中的應(yīng)用

宋 竹 兵

(和榆高速公路建設(shè)管理處，山西 左權(quán) 032600)

介紹了公路工程中開普封層技術(shù)的特性，論述了開普封層施工中原材料的選取原則，并以“橡膠瀝青+微表處”路面結(jié)構(gòu)為例，闡明了應(yīng)用開普封層技術(shù)進(jìn)行路面處治的施工工藝，有助于該技術(shù)的推廣應(yīng)用。

開普封層，橡膠瀝青，路面，微表處

在公路養(yǎng)護(hù)施工中，開普封層結(jié)構(gòu)路面由于具有成本低廉，技術(shù)成熟的特性，在國(guó)外應(yīng)用較為廣泛。該路面結(jié)合了碎石封層和微表處的優(yōu)點(diǎn)，具有成本低、速度快、低能耗、施工方便的優(yōu)點(diǎn)，抗滑性能和阻止反射裂縫的性能優(yōu)越，可有效的阻止路表水下滲，延緩路面病害的發(fā)生，延長(zhǎng)路面使用壽命。在我國(guó)，在一些省市新建的中、低等級(jí)公路工程中，將其作為路面面層使用，取得了良好的效果。參考國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，在我國(guó)公路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程中，將其作為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)之一，有效恢復(fù)路面性能，提高路面的耐久性，延長(zhǎng)公路使用壽命，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 開普封層技術(shù)特性

開普封層(英文名：Cape Seal),是在一層碎石封層之后,再進(jìn)行一層或多層的稀漿封層(微表處)。該種路面結(jié)構(gòu)在南非開普敦(Cape Town)首先使用，故稱開普封層。

在開普封層路面結(jié)構(gòu)中，下承層采用碎石封層工藝，面層采用微表處工藝。該種路面結(jié)構(gòu)結(jié)合了碎石封層和微表處的優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，可有效治愈路面裂縫，使得恢復(fù)路面的抗滑性能和平整度，同時(shí)有效的緩解地表水對(duì)基層滲透，達(dá)到保護(hù)路面，提高路面耐久性的目的。

該種路面結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)：1)該路面結(jié)構(gòu)是在碎石封層上進(jìn)行稀漿封層(微表處)形成的表面磨耗層，提供了一個(gè)密實(shí)的表面，能夠很好的穩(wěn)固石料，防止石料早期脫落，同時(shí)起到防水和抗滑作用。2)施工過(guò)程中，常溫施工，受氣候的影響非常小，能夠有效的延長(zhǎng)可施工季節(jié)。3)施工簡(jiǎn)便，速度快，施工完成12 h后即可開放交通，交通干擾小，且維修保養(yǎng)操作簡(jiǎn)易。4)整個(gè)施工過(guò)程全部由專用設(shè)備完成，不釋放有害氣體，實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保和節(jié)能減排。

開普封層技術(shù)以低廉的成本和優(yōu)良的路用性能在國(guó)外發(fā)展非常迅速。在我國(guó)起步較晚，在2004年年底，國(guó)內(nèi)才開始應(yīng)用開普封層技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)路的鋪筑。由于其低廉的成本，在我國(guó)重慶、湖北、新疆、甘肅等地先后進(jìn)行了應(yīng)用，取得了良好的效果。2013年5月，在國(guó)道G213四川樂(lè)山段施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用了加纖開普封層結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)了加纖開普封層在國(guó)省道干線的大規(guī)模應(yīng)用。

在一些投入使用年限較長(zhǎng)，路面坑槽、裂縫、脫皮等病害嚴(yán)重的路段，如圖1，圖2所示，已經(jīng)不能單純的使用微表處或碎石封層進(jìn)行處治，采用開普封層是一種成本低廉、效果顯著的處治方法。

在開普封層施工中，按照國(guó)外成熟的施工經(jīng)驗(yàn)，在選擇采用的瀝青時(shí)，應(yīng)根據(jù)裂縫的嚴(yán)重程度合理確定。整治還處于延伸期的裂縫時(shí)，建議選擇采用橡膠瀝青。對(duì)于整治已經(jīng)穩(wěn)定的裂縫時(shí)，建議選擇改性瀝青。對(duì)于裂縫寬度不大于3.00 mm，且裂縫處于穩(wěn)定時(shí)，選擇改性乳化瀝青為宜。

在國(guó)外，開普封層技術(shù)應(yīng)用十分廣泛。在中、低等級(jí)公路新建面層及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用比較普遍，在一些主干道公路中也有應(yīng)用。當(dāng)下面層選擇碎石封層或橡膠瀝青碎石封層時(shí)，高等級(jí)公路路面和養(yǎng)護(hù)也可使用。

2 原材料選擇與要求

橡膠瀝青具有顯著的抑制反射裂縫的效果，同時(shí)其也具有很好的封水效果。在本文中，碎石封層的粘結(jié)料選擇橡膠瀝青。橡膠瀝青及原材料的質(zhì)量是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

1)橡膠瀝青制備。將廢舊輪胎橡膠粉和一定量的添加劑加入到基質(zhì)瀝青中進(jìn)行加熱，充分反應(yīng)后使得橡膠顆粒溶脹而形成的混合物，稱為橡膠瀝青。

橡膠瀝青的生產(chǎn)流程：將基質(zhì)瀝青泵入加熱罐中進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度不低于200 ℃時(shí)，將其泵入攪拌器中。同時(shí)將適量的橡膠屑和添加劑摻入攪拌器中。三者在高速攪拌器預(yù)混均勻后，泵入反應(yīng)罐中進(jìn)行溶脹反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間控制在45 min～60 min為宜，當(dāng)混合料粘稠成凝膠狀即可。

2)碎石。在碎石封層，碎石是鑲嵌在瀝青中的，有70%左右的高度與瀝青接觸，這就對(duì)碎石要求較高。應(yīng)選擇使用堅(jiān)硬、粗糙、耐磨、潔凈的碎石，具有良好的耐磨性能和良好的承載能力。碎石形狀為立方體或四棱形為佳，應(yīng)將扁平細(xì)長(zhǎng)形顆粒含量控制在8%以內(nèi)。

砂當(dāng)量對(duì)混合料性能影響巨大，通過(guò)4.75 mm篩的合成礦料的砂當(dāng)量按照以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，微表處不得低于65%，稀漿封層不得低于50%。

細(xì)集料最好采用堿性石料生產(chǎn)的機(jī)制砂或石屑。為避免攤鋪過(guò)程中出現(xiàn)劃痕和顆粒脫落，必須將超粒徑顆粒篩除。

3)填料。可以摻加礦粉、水泥、消石灰等填料，以提高稀漿混合料的穩(wěn)定性和封層強(qiáng)度。摻加一定量的礦粉目的在于改善礦料級(jí)配。

填料應(yīng)干燥、疏松，無(wú)結(jié)團(tuán)，并應(yīng)符合技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求。應(yīng)嚴(yán)格限制添加引氣劑的水泥和早強(qiáng)水泥的使用。

4)添加劑。在混合料中摻加一定量的添加劑，可有效改善稀漿料的施工性能，提高混合料的路用性能。在施工中，常用添加劑主要有無(wú)機(jī)鹽類添加劑、有機(jī)類添加劑等。在陽(yáng)離子乳化瀝青混合料中摻加無(wú)機(jī)鹽類添加劑，可使得混合料的可拌和時(shí)間有效延長(zhǎng)。

在施工中，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的劑量進(jìn)行添加劑摻加。嚴(yán)禁使用未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證的添加劑。

5)水。采用的水經(jīng)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證合格后即可使用，一般采用可飲用水。

3 開普封層施工工藝

采用開普封層技術(shù)對(duì)原有路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，能夠增加道路的通行能力和提高路面的耐磨性能，滿足重載路面的要求，提高行車的安全性和舒適性。本文以采用“AR碎石封層+一層微表處”進(jìn)行高等級(jí)路面處治為例，介紹開普封層技術(shù)的應(yīng)用，以期借鑒。

1)施工前的路面處治。在施工前，為防止水沿裂縫滲入到路的基層，需對(duì)路面坑槽進(jìn)行挖補(bǔ)或噴補(bǔ)，對(duì)裂縫要進(jìn)行灌縫。進(jìn)行灌縫處治時(shí)，先要對(duì)裂縫進(jìn)行擴(kuò)縫，使用開槽機(jī)將裂縫切成10 mm×15 mm的U形槽，將灌縫料灌入后能夠有兩個(gè)很好的粘結(jié)面。還可以采用瀝青密封膠進(jìn)行裂縫處治。

對(duì)路面進(jìn)行清掃，也可用壓力水進(jìn)行沖洗，待其完全干燥后方可進(jìn)行橡膠瀝青的噴灑。一般使用水沖洗后晾曬24 h即可進(jìn)行噴灑作業(yè)。

2)噴灑橡膠瀝青。將制備好的橡膠瀝青使用專用灑布車進(jìn)行噴灑。

為確保橡膠瀝青噴灑量和厚度的均勻，應(yīng)使用專用的電腦控制的瀝青灑布車進(jìn)行作業(yè)。灑布量一般為2.5 L/m2～3.0 L/m2。灑布溫度控制在180 ℃～195 ℃。

調(diào)整好噴嘴的角度和噴灑排的高度，以保證形成正確的扇形噴灑面和良好的重疊度，并經(jīng)過(guò)試噴來(lái)驗(yàn)證和修正調(diào)節(jié)量。

碎石封層最好在溫暖、干燥的氣候下進(jìn)行，原路面溫度應(yīng)不低于13 ℃，環(huán)境溫度不低于16 ℃或不高于43 ℃。不得在雨天施工。

3)碎石撒布。通常對(duì)石屑進(jìn)行預(yù)加熱或預(yù)裹覆處理，使石屑溫度在撒布時(shí)不低于160 ℃。預(yù)裹覆通常采用0.7%～1.0%的乳化瀝青。

石屑撒布采用自行式碎石撒布機(jī)。碎石撒布機(jī)應(yīng)與橡膠瀝青灑布車保持20 m～30 m的距離，以確保石屑在粘結(jié)劑中有50%～70%嵌入量。

撒布量采用電腦速度控制，以確保撒布量恒定和均勻，覆蓋面積控制在85%左右為宜。撒布過(guò)高會(huì)干擾石屑的正確嵌入以及粘結(jié)。

4)碾壓。膠輪壓路機(jī)與碎石撒布機(jī)的距離不應(yīng)超過(guò)60 m。石屑撒布后，在90 s內(nèi)立刻碾壓。至少應(yīng)碾壓2次，以充分壓實(shí)骨料。壓路機(jī)采用6 km/h左右的速度慢速碾壓。通常2臺(tái)～3臺(tái)以上膠輪壓路機(jī)，重疊操作，從一邊向另一邊壓。

5)微表處施工。在鋪設(shè)微表處前，應(yīng)至少讓碎石封層堅(jiān)固和經(jīng)交通車輛碾壓一周以上，以使碎石封層表面完全穩(wěn)定。

在施工前，清潔碎石封層表面，除去脫落的小顆粒、灰塵、石屑和其他多余的物質(zhì)。

嚴(yán)格地按照實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)將各種材料輸送到拌缸，在5 s～6 s內(nèi)將混合料快速攪拌均勻后平整地?cái)備伒铰访嫔稀?/p>

在微表處施工中，注意做好縱線接縫及邊緣處理、稀漿稠度和平整度控制。

4 結(jié)語(yǔ)

采用開普封層技術(shù)進(jìn)行路面處治，具有降低養(yǎng)護(hù)成本，減緩病害的快速發(fā)展，延長(zhǎng)路面使用壽命的優(yōu)勢(shì)，特別是橡膠瀝青具有很好的抑制反射裂縫的效果。

與單純的碎石封層或微表處相比，選擇采用開普封層技術(shù)，在避免集料流失的同時(shí)，還能夠顯著降低路面噪聲。隨著我國(guó)研究的深入和施工工藝的成熟，開普封層技術(shù)不僅可用于國(guó)道、省道等路面，還可用于高速公路等更高等級(jí)的路面，在我國(guó)具有極大的應(yīng)用前景。

[1] 張海洋.開普封層技術(shù)的研究與應(yīng)用[Z].2014.

[2] 謝貽飛.橡膠瀝青開普封層技術(shù)的應(yīng)用研究[J].黑龍江科技信息，2013(15)：86.

[3] 鄧曉青，于 因，凌宏杰.橡膠瀝青碎石封層在城市道路改造中的應(yīng)用研究[J].市政技術(shù)，2011(4)：98.

The application of Cape seal technology in high grade pavement treatment

Song Zhubing

(HeyuHighwayConstructionManagementOffice,Zuoquan032600,China)

This paper introduced the features of Cape seal technology in highway engineering,discussed the selection principles of raw materials in Cape seal construction,and taking the pavement structure of “rubber asphalt+micro-surfacing” as an example,illustrated the construction technology application of Cape seal technology to pavement treatment,contributed to the popularization and application of this technology.

Cape seal,rubber asphalt,pavement,micro-surfacing

2015-10-20

宋竹兵(1980- )，男，工程師

1009-6825(2015)36-0141-02

U416.2 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A