魏永東

【摘 要】依托省道308線預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程系統(tǒng)開(kāi)展開(kāi)普封層應(yīng)用研究，通過(guò)對(duì)開(kāi)普封層的結(jié)構(gòu)層進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，開(kāi)展配合比設(shè)計(jì)、施工工藝、質(zhì)量控制應(yīng)用研究，重點(diǎn)解決干線公路路面出現(xiàn)的裂縫、路面摩擦系數(shù)降低、表面老化、防水性能差等問(wèn)題，提出一種基于現(xiàn)有養(yǎng)護(hù)新材料適合于普通干線公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的方案，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】開(kāi)普封層；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)；應(yīng)用

開(kāi)普封層是碎石封層系統(tǒng)與稀漿封層系統(tǒng)的結(jié)合，在大骨料碎石封層的基礎(chǔ)上加鋪乳化瀝青稀漿封層（微表處），多用于中、低等級(jí)公路面層或公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工程，它是一種有效的路面養(yǎng)護(hù)、路面修復(fù)技術(shù)，是替代道路罩面比較經(jīng)濟(jì)的方案。我局在省道S308線公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修工程中采用了該技術(shù)，針對(duì)該路線路面出現(xiàn)的裂縫、路面摩擦系數(shù)降低、表面老化、防水性能差等問(wèn)題提出了處治應(yīng)用方案。該項(xiàng)目完工后，路面使用效果良好。

1 開(kāi)普封層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和作用機(jī)理

開(kāi)普封層是碎石封層、稀漿封層的復(fù)合結(jié)構(gòu)形式，能有效延緩路面的反射裂縫，有著良好的變形性能，同時(shí)復(fù)合的結(jié)合層能有效防止?jié)B水。采用碎石封層為主受力結(jié)構(gòu)的開(kāi)普封層能適應(yīng)像S308線這種重載交通要求的道路。微表處采用改性乳化瀝青與高強(qiáng)耐磨的石料，可防止石料脫落，增加抗滑耐磨耗效果，延長(zhǎng)道路使用壽命，同時(shí)還可提供一個(gè)平整抗滑的表面，美化路面表觀?？偨Y(jié)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)行開(kāi)普封層時(shí)首先根據(jù)裂縫的嚴(yán)重程度來(lái)選擇瀝青，裂縫還正在延伸時(shí)，建議用橡膠瀝青；對(duì)于穩(wěn)定的裂縫建議選用改性瀝青；裂縫<3mm而且穩(wěn)定時(shí)，建議選用改性乳化瀝青；當(dāng)裂縫還在延伸時(shí)，建議選用橡膠瀝青來(lái)做碎石封層。

2 S308線公路狀況調(diào)查分析

為完成開(kāi)普封層路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定配合比，首先對(duì)S308線路面狀況進(jìn)行了全面調(diào)查，該路段經(jīng)過(guò)13年的運(yùn)營(yíng)，瀝青路面老化嚴(yán)重，在行車(chē)荷載及地下水、動(dòng)水沖刷等因素影響下，路面不同程度均出現(xiàn)了各種病害，病害以嚴(yán)重龜裂、塊裂、沉陷、擁包為主，并且有大量縱橫裂縫、松散、坑槽，路面平整度較差，抗滑、防滲能力明顯降低，影響行車(chē)舒適性。

根據(jù)路況調(diào)查結(jié)果，在省道S308線K293+200～K297+200段預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中開(kāi)普封層采用了兩種結(jié)構(gòu)形式：一是，改性乳化瀝青碎石封層+微表處；二是，橡膠瀝青碎石封層+微表處。

3 開(kāi)普封層原材料的質(zhì)量控制和技術(shù)要求

原材料的選擇是實(shí)現(xiàn)開(kāi)普封層優(yōu)良性能的關(guān)鍵和重要保證。一般礦料按批抽查級(jí)配、砂當(dāng)量；乳化瀝青每一罐車(chē)主要抽檢蒸發(fā)殘留物的含量，蒸發(fā)殘留物性質(zhì)以及粘度。當(dāng)原材料發(fā)生變化時(shí)應(yīng)重新進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)材料配合比符合要求方可施工。

3.1 改性瀝青

3.2 改性乳化瀝青

生產(chǎn)改性乳化瀝青的乳化劑應(yīng)選用慢裂快凝型乳化劑。改性乳化瀝青應(yīng)符合表2規(guī)定：

3.3 碎石

礦料應(yīng)采用碎石、軋制碎石、石屑、砂等。礦料的質(zhì)量應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）的有關(guān)規(guī)定。同步碎石使用的礦料最好進(jìn)行預(yù)處理，盡量使用立方體或近立方體的集料，必須有足夠的粘附性，單一級(jí)配，幾乎不含粉料；本項(xiàng)目采用同步碎石的粒徑為6～8mm。微表處礦料的砂當(dāng)量不少于65%，推薦微表處的礦料級(jí)配滿(mǎn)足表3的要求。

3.4 填料

微表處施工要求必須添加填料。填料可以是水泥、熟石灰、粉煤灰，均不得含泥土雜質(zhì)，應(yīng)干燥、疏松，沒(méi)有聚團(tuán)和結(jié)塊。礦粉可改善礦料級(jí)配，水泥、消石灰可調(diào)整稀漿混合料的可拌和時(shí)間、成漿狀態(tài)和成型速度等。根據(jù)需要可選擇纖維、廢橡膠粉作為填料，但要滿(mǎn)足微表處施工的各項(xiàng)要求。

3.5 添加劑

添加劑可調(diào)節(jié)稀漿混合料拌和時(shí)間、破乳速度、開(kāi)放交通時(shí)間等性能，并可改善路用性能。無(wú)機(jī)鹽類(lèi)添加劑一般可延長(zhǎng)陽(yáng)離子乳化瀝青混合料的拌和時(shí)間。當(dāng)使用添加劑時(shí)，宜采用水溶性液體材料，添加劑不得影響瀝青性質(zhì)。

4 開(kāi)普封層配合比設(shè)計(jì)

4.1 一般要求

同步碎石封層瀝青與石料的粘合度大于95%，骨料覆蓋率60～80%。微表處應(yīng)采用快凝快開(kāi)放交通型（QS/QT型）。其混合料要求有一定的拌和時(shí)間，同時(shí)可拌和時(shí)間又不易太長(zhǎng)（一般<4分鐘），其混合料性能滿(mǎn)足《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》（JTG/T F40-02-2005）中的規(guī)定。微表處的不同封層固化后成型厚度和材料用量按表4選用。

4.2 同步碎石封層配合比設(shè)計(jì)

4.2.1 礦料粒徑選擇應(yīng)按下列步驟和要求進(jìn)行

根據(jù)選擇的碎石封層的類(lèi)型，確定礦料的粒徑大小。選擇符合規(guī)定質(zhì)量的礦料。對(duì)礦料進(jìn)行篩分試驗(yàn)。

4.2.2 確定瀝青撒布量

選擇符合表1要求的改性瀝青。做粒徑合格的礦料與瀝青的粘結(jié)性試驗(yàn)，以達(dá)到瀝青與石料的粘合度大于95%的瀝青用量確定為瀝青的撒布量。

4.3 微表處配合比設(shè)計(jì)

4.3.1 礦料配合比設(shè)計(jì)應(yīng)按下列步驟和要求進(jìn)行

根據(jù)選擇的微表處類(lèi)型，確定礦料的級(jí)配曲線。選擇符合規(guī)定質(zhì)量要求的各種礦料。對(duì)各種礦料分別進(jìn)行篩分試驗(yàn)。測(cè)定各種礦料的相對(duì)密度。根據(jù)各種礦料顆粒組成，確定符合級(jí)配曲線要求的各種礦料的配合比例。

4.3.2 確定微表處混合料的加水量、填料和助劑用量

選用級(jí)配合格的礦料并測(cè)定其含水量。通過(guò)拌和試驗(yàn)確定滿(mǎn)足微表處的拌和時(shí)間的情況下改性乳化瀝青、填料、水和添加劑的用量。微表處可拌和時(shí)間一般>45s。

4.3.3 具有滿(mǎn)足要求的可拌和時(shí)間的混合料的初凝時(shí)間和開(kāi)放交通時(shí)間的測(cè)定：當(dāng)粘結(jié)力達(dá)到120N·cm的時(shí)間確定為混合料的初凝時(shí)間；當(dāng)粘結(jié)力達(dá)到200N·cm的時(shí)間確定為混合料的開(kāi)放交通時(shí)間。

4.3.4 最佳瀝青含量的確定應(yīng)按下列步驟和要求進(jìn)行

選取滿(mǎn)足可拌和時(shí)間要求的混合料，取不同瀝青含量進(jìn)行拌和。按CJJ65～95濕輪磨耗和粘附砂量試驗(yàn)，確定濕輪磨耗和粘砂量與瀝青用量的關(guān)系曲線，從而確定瀝青用量范圍，采用圖解法確定最佳瀝青用量。

5 開(kāi)普封層施工及技術(shù)要求

5.1 一般規(guī)定

開(kāi)普封層施工過(guò)程中碎石封層和微表處施工可分為兩個(gè)獨(dú)立工序進(jìn)行，微表處施工前需要保證碎石封層已基本成型。碎石封層材料和稀漿混合料應(yīng)通過(guò)配合比設(shè)計(jì)，符合有關(guān)開(kāi)普封層要求后方可施工。開(kāi)普封層對(duì)氣候的要求，在路面或空氣溫度達(dá)到10℃，并且持續(xù)下降時(shí)，不允許進(jìn)行開(kāi)普封層施工。在路面或空氣溫度到7℃并且持續(xù)上升時(shí)，允許進(jìn)行開(kāi)普封層施工。

5.2 路面的技術(shù)要求

開(kāi)普封層不能做補(bǔ)強(qiáng)層應(yīng)用，開(kāi)普封層要求原路面應(yīng)符合強(qiáng)度、剛度和整體穩(wěn)定性的要求，并要求表面平整、密實(shí)、清潔。

5.3 施工準(zhǔn)備

在進(jìn)行開(kāi)普封層施工前，必須徹底清除路上所有影響施工質(zhì)量的雜物（泥土、雜草等）。施工前應(yīng)準(zhǔn)備各種質(zhì)量符合要求的原材料（石料、改性瀝青、改性乳化瀝青等）。各種設(shè)備均應(yīng)齊備，并保持良好的工作狀態(tài)，同步碎石機(jī)和改性稀漿封層機(jī)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行復(fù)標(biāo)工作。應(yīng)設(shè)計(jì)好一次攤鋪的寬度，縱向接縫盡可能設(shè)置在車(chē)道標(biāo)線上，并盡可能減少縱向接縫。

5.4 施工

5.4.1 同步碎石施工

同步碎石按照標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行施工，要求石料單一粒徑并且均勻，并且石料覆蓋率達(dá)到60%～80%。在養(yǎng)生期間，嚴(yán)禁車(chē)輛駛?cè)?，保證施工路面的清潔，嚴(yán)格管制交通。

5.4.2 微表處施工

封層機(jī)啟動(dòng)前，攤鋪箱中必須有一定的混合料，并且稠度適當(dāng)、分布均勻，封層機(jī)才能勻速前進(jìn)。操作手可進(jìn)行添加劑、水量的調(diào)節(jié)，控制漿狀，嚴(yán)禁調(diào)整油石比。微表處不允許由超大集料所引起的拖痕。在橫向接縫處不允許出現(xiàn)接縫不平、局部漏鋪和過(guò)厚現(xiàn)象。在攤鋪箱不能到達(dá)的地方必須采用人工施工，使封層達(dá)到均勻、平整。固化成型前禁止一切車(chē)輛駛?cè)?，行人不得踏入，?yán)格管制交通。封層可采用膠輪壓路機(jī)壓實(shí)，以不粘輪胎進(jìn)行輾壓為準(zhǔn)。

6 質(zhì)量控制措施

6.1 施工前必須提供相應(yīng)的配合比設(shè)計(jì)，各種材料的試驗(yàn)報(bào)告必須齊全，并符合要求方可使用。施工中應(yīng)對(duì)開(kāi)普封層的混合料進(jìn)行抽樣檢測(cè)，并符合表5、表6規(guī)定。

6.2 開(kāi)普封層外觀質(zhì)量應(yīng)符合下列要求

表面平整、密實(shí)、無(wú)松散、無(wú)輪跡，縱、橫縫銜接平順，外觀色澤均勻一致。與其它構(gòu)造物銜接平順，無(wú)污染。攤鋪范圍以外無(wú)流出的稀漿混合料。表面粗糙，無(wú)光滑現(xiàn)象。微表處表面應(yīng)滿(mǎn)足同等級(jí)路面的要求。具體檢測(cè)指標(biāo)符合表7要求。

7 路面成型路用性能評(píng)價(jià)

開(kāi)普封層施工完成后，我們及時(shí)組織檢測(cè)人員對(duì)其路用性能進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下：

7.1 構(gòu)造深度

表面構(gòu)造深度設(shè)計(jì)值為0.8～1.4（mm），經(jīng)檢測(cè)表面構(gòu)造深度均值分別為1.16mm、1.02mm、1.14mm，檢測(cè)結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。

7.2 路面抗滑性能

擺式摩擦系數(shù)設(shè)計(jì)值為≥55（BPN），經(jīng)檢測(cè)擺式摩擦系數(shù)設(shè)計(jì)值分別為59.1、59、59.8，檢測(cè)結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。

7.3 滲水系數(shù)

滲水系數(shù)設(shè)計(jì)值為≤50（ml/min），經(jīng)檢測(cè)滲水系數(shù)為19ml/min、24ml/min、11ml/min，檢測(cè)結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)對(duì)S308線實(shí)施開(kāi)普封層路段一年多的路用性能觀測(cè)，路面整體性能得到了明顯的提高，未發(fā)現(xiàn)反射裂縫，路面抗滑性能、表觀效果、行車(chē)舒適性、安全性等方面明顯優(yōu)于其他單一結(jié)構(gòu)封層路面。

8 路用經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益分析

開(kāi)普封層的成本較傳統(tǒng)的瀝青貫入式或?yàn)r青表處略高，然而開(kāi)普封層非常耐磨，碎石封層中的大骨料具有優(yōu)良的抗滑性和承載性能，微表處具有良好的平整度和耐久性，使得車(chē)輛營(yíng)運(yùn)費(fèi)和后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用大為降低。開(kāi)普封層的使用壽命較瀝青貫入式和瀝青表處要高得多（平均高出3～8年左右），從長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行分析，開(kāi)普封層是具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的。開(kāi)普封層采用了連續(xù)級(jí)配石料和柔性瀝青膠結(jié)料，因此其路用性能、表觀效果、行車(chē)舒適性、安全性等方面與一般40mm的密級(jí)配瀝青混凝土路面相比毫不遜色。

開(kāi)普封層與在半剛性基層上直接鋪裝40mm瀝青混凝土路面的使用壽命相當(dāng)，造價(jià)卻只有其1/3～2/3，考慮到以后的（下轉(zhuǎn)第329頁(yè)）（上接第306頁(yè)）修補(bǔ)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，開(kāi)普封層的性?xún)r(jià)比更為突出。

開(kāi)普封層道路在后期改造升級(jí)時(shí)，原路面可直接作為防水粘結(jié)層和應(yīng)力吸收層使用，在道路有后期改造升級(jí)的需要時(shí)，采用本設(shè)計(jì)方案更顯優(yōu)越。

9 結(jié)束語(yǔ)

開(kāi)普封層可抑制裂縫，能提供比貫入式和表處更為平整的路面，且耐久度和使用壽命明顯高于前者，對(duì)于裂縫比較嚴(yán)重的路面采用下承層為橡膠瀝青碎石封層的開(kāi)普封層可以很好地抑制裂縫的反射；裂縫較輕微的路面采用下承層為改性乳化瀝青碎石封層的開(kāi)普封層可以顯著的提高路用性能和使用壽命，比起單純的碎石封層，開(kāi)普封層避免了集料的流失，又降低了噪音。既可以用于高等級(jí)公路也可用于普通公路。開(kāi)普封層這種路面處治方法是比較經(jīng)濟(jì)的，從一開(kāi)始就具有較少的投資成本，經(jīng)濟(jì)適用的路面方案為交通發(fā)展提供有力的支持，從而產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，在公路養(yǎng)護(hù)應(yīng)用中有較好的前景。

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[責(zé)任編輯：劉展]