霧封層材料養(yǎng)護性能研究

韓 飛 陸恩光 楊 群

(1.上海浦江橋隧運營管理有限公司 上海 200023； 2.同濟大學道路與交通工程教育部重點實驗室 上海 201804)

瀝青路面由于其行車舒適安全、維修養(yǎng)護方便、開放交通較快等特點，在各種高等級公路上得到了廣泛的應用。但其在使用過程中，受荷載、光照、雨水沖刷等外界條件耦合作用，路面會出現(xiàn)裂縫、車轍、坑槽等病害，影響行車的舒適和安全性[1-2]。

通常對瀝青路面的養(yǎng)護形式分為2類：①預防性養(yǎng)護；②矯正性養(yǎng)護。預防性養(yǎng)護是指在路面狀況相對良好的情況下，所采用的早期養(yǎng)護手段，用以防止輕微路面病害進一步發(fā)展。經驗表明，預防性養(yǎng)護能有效延緩路面破壞，是一種效益費用比良好的養(yǎng)護措施[3]。

霧封層作為一種預防性養(yǎng)護的措施，其具有彌補路面輕微病害、造價低、施工便捷等特點，在實體工程中得到了廣泛的運用[4-5]。本文結合上海某大橋養(yǎng)護工程，通過室內性能試驗，研究不同灑布量下，霧封層對路面抗?jié)B、抗滑等性能的影響。

1 原材料

1.1 霧封層材料

試驗用的霧封層材料由施工方提供。對其開展性能檢測，檢測結果見表1。

表1 霧封層乳化瀝青技術指標

續(xù)表1

1.2 試驗級配及瀝青用量

本次試驗試件采用AC-13級配，其礦料基本參數(shù)見表3，合成級配曲線見圖1。試驗所用瀝青為SBS改性瀝青，瀝青性能見表2，瀝青用量為5.0%。

表2 SBS(I-D)改性瀝青主要技術指標

表3 礦料主要技術指標

圖1 AC-13級配曲線

2 試驗方案

2.1 抗?jié)B性能試驗

成型AC-13瀝青混合料車轍板，按照JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(以下簡稱《規(guī)程》)中T0730滲水試驗對車轍板開展抗?jié)B性能測試，測定滲水系數(shù)。之后將車轍板置于60 ℃鼓風烘箱內烘干，放置在室外，將車轍板降至室溫。在涂抹0.6,0.8,1.0,1.2 kg/m2的霧封層材料后，再次測定車轍板試件滲水系數(shù)。通過對比涂刷前后的試件滲水系數(shù)，從而評價霧封層的抗?jié)B性能。

2.2 抗滑性能試驗

在車轍板表面涂刷0.6,0.8,1.0,1.2 kg/m2的霧封層材料后，對車轍板養(yǎng)生，參照《規(guī)程》中T0731擺值儀測試法和JTG 3450-2019 《公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程》中的T0964手工鋪沙法，對涂刷前后車轍板的摩擦系數(shù)和構造深度開展測試，從而評價材料的抗滑性能。

2.3 高溫性能試驗

在車轍板試件表面涂刷0.6，0.8，1.0，1.2 kg/m2的霧封層材料后，養(yǎng)生24 h，參照《規(guī)程》中車轍試驗規(guī)程，對車轍板試件的空白部分和涂抹部分進行車轍試驗，通過動穩(wěn)定度來評價材料的高溫性能。

3 實驗結果與分析

3.1 抗?jié)B性能

不同涂刷量對試件抗?jié)B性能的影響見圖2和圖3。由圖2可見，在涂刷霧封層材料之前，各個試件的滲水系數(shù)分別為26，41，31，35 mL/min，呈現(xiàn)出1號<3號<4號<2號的規(guī)律。在涂刷完0.6，0.8，1.0，1.2 kg/m2的霧封層材料之后，試件的滲水系數(shù)均發(fā)生了變化(見圖3)，滲水系數(shù)變?yōu)?，0，0，0 mL/min，各類試件的滲水系數(shù)分別下降了77%，100%，100%，100%，2，3，4號試件完全阻隔了水體的侵入，并使試件的滲水系數(shù)呈現(xiàn)2號=3號=4號<1號的規(guī)律。這表明霧封層材料涂刷量大于0.8 kg/m2之后，霧封層材料封閉了試件表面的連通空隙，從而有效地阻擋水體侵入到試件內部，提高試件的抗?jié)B性能。因此，在實際的工程應用中，建議霧封層的灑布量大于0.8 kg/m2，以保證養(yǎng)護后路面的抗?jié)B性能，防止雨水侵入路面結構。

圖2 不同涂刷量下試件抗?jié)B性能試驗結果

圖3 不同涂刷量下滲水系數(shù)變化量

3.2 抗滑性能結果與分析

不同涂刷量對試件抗滑性能的影響見圖4、圖5。

圖4 不同涂刷量下試件的摩擦系數(shù)

圖5 不同涂刷量下試件的構造深度

由上述擺值和鋪沙試驗結果可以看出，涂刷完霧封層材料后的車轍試件在抗滑性能上有不同幅度的下降。在摩擦系數(shù)方面，涂刷霧封層材料之前，試件的摩擦系數(shù)的大小規(guī)律為3號>4號>2號>1號，在涂刷之后各類試件的摩擦系數(shù)為3號>1號>2號>4號。當霧封層材料涂刷量為0.6，0.8，1.0，1.2 kg/m2時，車轍板試件的摩擦系數(shù)均有所下降，各類試件的摩擦系數(shù)分別下降了2%，8%，13%，27%。試驗結果表明，隨著霧封層材料涂刷量的增加，試件的摩擦系數(shù)下降幅度也在不斷提高。涂刷前后的試件摩擦系數(shù)均滿足一級公路中密集配瀝青混合料的摩擦系數(shù)要求[6]。

構造深度方面，在涂刷霧封層材料前，試件的構造深度呈現(xiàn)出1號>2號>4號>3號的規(guī)律。在涂刷霧封層材料后，試件的構造深度呈現(xiàn)1號>2號>3號>4號。當霧封層材料的涂刷量為0.6，0.8，1.0，1.2 kg/m2時，車轍板試件的摩擦系數(shù)分別下降了12%，18%，41%，45%。這表明隨著霧封層材料涂刷量的增加，試件的摩擦系數(shù)下降幅度在在不斷加大。試件1號和試件2號在涂刷霧封層材料前后構造深度均大于0.45 mm，滿足一級公路構造深度要求。但試件3號和4號在涂刷1.0，1.2 kg/m2的霧封層材料后，構造深度只有0.37和0.36 mm，低于相關的要求。因此從摩擦系數(shù)和構造深度這2項指標來看，在實際的工程應用中，霧封層材料的涂刷量不宜大于0.8 kg/m2，否則將明顯降低原有路面的抗滑性能。

3.3 高溫性能結果與分析

各類試件的動穩(wěn)定度見圖6。由圖6可見，在不同的涂刷量下，各類試件的動穩(wěn)定度變化幅度為4%，1%，3%，2%?？梢娡克㈧F封層材料是在混合料表面形成一層保護層，并不會影響混合料本身的高溫性能。因此在實際的工程應用中，假若原有路面車轍現(xiàn)象嚴重，應謹慎使用霧封層養(yǎng)護技術。

圖6 不同涂刷量下試件的動穩(wěn)定度

4 結論

1) 霧封層材料涂刷量大于0.8 kg/m2之后，能夠有效地阻擋水體侵入到混合料內部，提高路面的抗?jié)B性能。

2) 霧封層技術的使用會造成路面摩擦系數(shù)和構造深度下降, 且下降幅度隨用量增加而增大。因此在實際的工程應用中，霧封層材料的涂刷量不宜大于0.8 kg/m2。

3) 霧封層的應用并不會影響混合料本身的高溫性能。因此原有路面若車轍現(xiàn)象嚴重，應謹慎使用霧封層養(yǎng)護技術。