含砂霧封層技術(shù)在汽車試驗(yàn)場(chǎng)瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究

董月友　王修江　許海龍　王鵬

摘 要：文章結(jié)合汽車試驗(yàn)場(chǎng)高速環(huán)道試驗(yàn)路的路齡狀況，積極引入含砂霧封層技術(shù)對(duì)高速環(huán)道試驗(yàn)道路進(jìn)行早期的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)干預(yù)。本文詳述了含砂霧封層技術(shù)的施工工藝、質(zhì)量控制和后期效果追蹤比較，發(fā)現(xiàn)含砂霧封層材料不僅不會(huì)影響到路面的使用功能，而且具有防水、防結(jié)冰的效果，體現(xiàn)了含砂霧封層技術(shù)在試驗(yàn)場(chǎng)高速環(huán)道養(yǎng)護(hù)工作中經(jīng)濟(jì)有效、簡(jiǎn)便易行的路面防護(hù)應(yīng)用價(jià)值，對(duì)未來汽車試驗(yàn)場(chǎng)試驗(yàn)道路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的管理與實(shí)施具有指導(dǎo)性及實(shí)際操作性的積極作用。

關(guān)鍵詞：汽車試驗(yàn)場(chǎng);含砂霧封層;預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

中圖分類號(hào)：U418.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

20世紀(jì)90年代以來，中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，汽車產(chǎn)品逐漸從生產(chǎn)資料領(lǐng)域進(jìn)入了個(gè)人消費(fèi)領(lǐng)域。根據(jù)調(diào)查研究，汽車增長(zhǎng)率的彈性系數(shù)在未來10年左右還會(huì)處于增長(zhǎng)事態(tài)，汽車銷量保持10%左右的增速是完全有可能的[1]。然而汽車的飛速發(fā)展肯定是離不開汽車試驗(yàn)場(chǎng)的，現(xiàn)全國(guó)各地都在相繼建設(shè)汽車試驗(yàn)場(chǎng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)全國(guó)汽車試驗(yàn)場(chǎng)數(shù)量有30家左右。隨著汽車試驗(yàn)場(chǎng)投入使用時(shí)間的推移，道路開始出現(xiàn)老化及各類指標(biāo)下降，過去對(duì)于路面的處治方式主要采取先損壞后修復(fù)的被動(dòng)養(yǎng)護(hù)方式，即在路面使用性能達(dá)不到規(guī)范要求時(shí)才對(duì)路面進(jìn)行修復(fù)性的養(yǎng)護(hù)，這種養(yǎng)護(hù)方式不僅費(fèi)用高、施工工期長(zhǎng)、而且效果不佳、治標(biāo)不治本。汽車試驗(yàn)場(chǎng)怎樣安全、高效的運(yùn)營(yíng)管理與養(yǎng)護(hù)管理成為汽車試驗(yàn)場(chǎng)行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。

含砂霧封層技術(shù)作為成熟的瀝青路面早期預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，其厚度?。? mm左右），在保護(hù)瀝青路面的同時(shí)，幾乎對(duì)原瀝青路面的紋理構(gòu)造不造成破壞，汽車試驗(yàn)場(chǎng)的高速環(huán)道試驗(yàn)瀝青路面由于經(jīng)過特殊的測(cè)試設(shè)計(jì)，對(duì)瀝青路面的技術(shù)指標(biāo)的保持要求更加嚴(yán)格，為了保證含砂霧封層技術(shù)能夠最大限度的保持原試驗(yàn)路面的技術(shù)參數(shù)，維持路面較高的路用性能并延緩瀝青路面的病害發(fā)生，延長(zhǎng)試驗(yàn)道路的使用壽命。

1 項(xiàng)目概況

由于汽車試驗(yàn)場(chǎng)車輛測(cè)試比較繁忙，試車場(chǎng)的試驗(yàn)車道直接承受行車荷載、車輛速度、荷載類型、作用方向等多個(gè)行車駕駛要素與常規(guī)道路不同，高速環(huán)道跑道路面設(shè)計(jì)需要滿足車輛高速行駛的安全性、舒適性、試驗(yàn)性的技術(shù)要求。表1、表2分別為高速環(huán)道試驗(yàn)道路瀝青結(jié)構(gòu)和抗滑要求。

高速環(huán)道試驗(yàn)路自2015年投入使用，2020年對(duì)高速環(huán)道瀝青路面情況進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)多處微小裂縫及瀝青膜老化脫落現(xiàn)象（見圖1），未發(fā)現(xiàn)較大的網(wǎng)裂、龜裂、車轍等病害，為預(yù)防早期病害發(fā)展影響路面整體結(jié)構(gòu)，封閉路面微小裂縫，為了保持試車的行車安全性，同時(shí)要維持原路面抗滑性能，我們采用了西爾瑪公司提供的一種新型樹脂型含砂霧封層材料作為高速環(huán)道、試車場(chǎng)道路的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)施工。

除此以外，鹽城地處北亞熱帶氣候向暖溫帶氣候過渡地帶，具有過渡性特征，且受海洋影響較大，季風(fēng)氣候較明顯，冬季多偏北風(fēng)夏季多偏南風(fēng)[4]。風(fēng)雨中容易夾帶海鹽，對(duì)路面長(zhǎng)期造成鹽腐蝕。冬季氣溫多集中在-5～5℃之間，高速環(huán)道試車帶在冬季背陰面容易形成結(jié)冰帶，對(duì)試車造成嚴(yán)重的安全隱患，進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后的路面各項(xiàng)指標(biāo)滿足汽車測(cè)試需求（如圖2所示）。

2 材料選擇

2.1 樹脂型含砂霧封層原料

含砂霧封層各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)滿足《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG 5142—2019）中含砂霧封層材料的要求，為保證含砂霧封層耐久性能，通過正交試驗(yàn)得出原液合理固含量范圍為54%～64%;本工程項(xiàng)目采用西爾瑪公司生產(chǎn)的樹脂型含砂霧封層原料，其技術(shù)指標(biāo)見表3。

2.2 細(xì)粒砂

為提高路面抗滑性能，保證原路面的摩擦系數(shù)，需在霧封層中加入一定比例的細(xì)粒砂。本工程項(xiàng)目選用經(jīng)機(jī)械篩選的玄武巖砂，對(duì)其性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

3 施工質(zhì)量控制

3.1 施工準(zhǔn)備

施工前，要求對(duì)原路面進(jìn)行清掃，使路表清潔，無雜物、塵土，無積水。原路面油污需要用西爾瑪油污清洗劑處理，清除原路面的污油、油斑。原路面坑槽要事先用適當(dāng)?shù)臒峄蚶錇r青混合料予以修復(fù)，裂縫要用裂縫填料修補(bǔ)。

為達(dá)到最佳效果，材料配比參照以下比例進(jìn)行混配。樹脂型含砂霧封層原料：100 kg;玄武巖砂：45 kg;水：5～10 kg。

3.2 施工階段

采用高壓霧化灑布車對(duì)含砂霧封層混合物進(jìn)行灑布，灑布時(shí)氣溫應(yīng)高于10℃，且不能在雨天施工，含砂霧封層灑布量控制在1.0 kg/m2，并提前對(duì)噴頭進(jìn)行檢查，防止阻塞而導(dǎo)致灑布不均，調(diào)整噴頭角度及灑布寬度，對(duì)未灑布到的部位進(jìn)行人工涂刷，保證整體美觀，灑布車輛應(yīng)保持勻速行駛。

3.3 養(yǎng)生及恢復(fù)試車

施工完成后進(jìn)行養(yǎng)生，原則上養(yǎng)生時(shí)間不少于4 h，待乳化瀝青完全破乳固化后結(jié)合氣溫情況恢復(fù)試車。

4 施工質(zhì)量評(píng)價(jià)

4.1 前后檢測(cè)比較

施工前后對(duì)路面構(gòu)造深度、滲水系數(shù)、抗滑擺值進(jìn)行檢測(cè)比較，見下表5。

由表5可知，采用含砂霧封層養(yǎng)護(hù)的路面，封層前后路面滲水系數(shù)均值由33 mL/s下降至0 mL/s，表明含砂霧封層養(yǎng)護(hù)后的路面基本不滲水防水性能良好。采有含砂霧封層對(duì)路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)后，路面構(gòu)造深度略有下降，但影響很小。摩擦系數(shù)在含砂霧封層實(shí)施后略有增加，表明采用含砂霧封層處理的路面保持了原路面的抗滑性能，從而保證了行車安全。

4.2 峰值制動(dòng)力系數(shù)測(cè)試

為了進(jìn)一步論證含砂霧封層材料行車安全性，參照GB/T 269867—2011道路車輛路面摩擦特性測(cè)定恒速、瞬態(tài)制動(dòng)力法，對(duì)原路面和含砂霧封層路面進(jìn)行峰值制動(dòng)力系數(shù)測(cè)試。見下表6。

汽車向前運(yùn)動(dòng)的直接因素?cái)?shù)與地面的摩擦有關(guān)，當(dāng)摩擦力太小而驅(qū)動(dòng)力很大時(shí)汽車會(huì)打滑。道路的附著系數(shù)受車輪結(jié)構(gòu)、材料，道路表面形狀、材料有關(guān)，不同性質(zhì)道路其附著系數(shù)變化甚大。一般干燥潔凈的瀝青路面（稱為良好道路）縱向峰值制動(dòng)力系數(shù)高達(dá)0.8～0.9[9]。

由表6可以看出，在路面干燥時(shí)，含砂霧封層施工后的試驗(yàn)段區(qū)域路面摩擦系數(shù)為0.9比高速環(huán)道原路面0.881略大，試驗(yàn)車輛行駛安全;在路面濕潤(rùn)狀況下，含砂霧封層施工后的試驗(yàn)段區(qū)域路面摩擦系數(shù)為0.71比高速環(huán)道原路面0.805降低，因差別較小，試驗(yàn)車輛行駛相對(duì)安全。

4.3 防結(jié)冰觀測(cè)

此次在高速環(huán)道的背陰面冬季低溫天氣下易出現(xiàn)結(jié)冰的路段實(shí)施了一段含砂霧封層材料，在2020年冬季-6℃氣溫下進(jìn)行防結(jié)冰效果觀察，觀測(cè)結(jié)果見下圖3所示。

從圖3可見，在實(shí)施了含砂霧封層的路段，未出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，而沒有實(shí)施路段依然出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，由此可以證明西爾瑪?shù)臉渲秃办F封層材料具有一定的防結(jié)冰效果，可以一定程度上消除冬季試車的安全隱患。

5 結(jié)論

試驗(yàn)場(chǎng)建成投入使用后，如何能夠?qū)⒃囼?yàn)場(chǎng)安全、高效、科學(xué)的運(yùn)營(yíng)管理與養(yǎng)護(hù)管理，成為了汽車試驗(yàn)場(chǎng)一個(gè)新的課題。

本項(xiàng)目是含砂霧封層技術(shù)在中汽試驗(yàn)場(chǎng)高速環(huán)道進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的第一次應(yīng)用，從安全性、防滲水、防結(jié)冰等結(jié)果看起到了良好的預(yù)養(yǎng)護(hù)效果，瀝青路面的早期病害發(fā)生發(fā)展都與水損害、凍融損傷有很大關(guān)系，含砂霧封層技術(shù)的有效性延緩了病害的產(chǎn)生和發(fā)展，避免瀝青路面過早的損壞，延長(zhǎng)路面使用壽命，推遲大中修時(shí)間，填補(bǔ)了汽車試驗(yàn)場(chǎng)瀝青路面早期預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的技術(shù)空白，對(duì)含砂霧封層技術(shù)在汽車試驗(yàn)場(chǎng)瀝青路面當(dāng)中的應(yīng)用有著較大的推動(dòng)作用。

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