密封膠在高速公路瀝青路面裂縫修補中的應用研究

楊鵬輝，姚遠

摘要：為解決高速公路瀝青路面裂縫修補問題，通過現(xiàn)場調(diào)查確定采用密封膠開槽灌縫技術(shù)進行裂縫修補，并對其修補效果進了綜合評價與分析，研究結(jié)果表明，在實施密封膠灌縫修補后，瀝青路面的損壞程度、行駛質(zhì)量、結(jié)構(gòu)強度等評價指標均達到優(yōu)秀標準，密封膠灌縫修補效果良好，有利于提升瀝青路面的使用效率及壽命。密封膠灌縫時，開槽應居于裂縫中間，且縫側(cè)兩邊應均勻整齊，裂縫修補適宜選于秋冬季進行，橋頭搭板、路基換填等連接處的裂縫，應先處理路基后再采取密封膠灌縫修補，以保證灌縫修補質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高速公路；瀝青路面；裂縫修補；密封膠；效果評價

中圖分類號：U416;TQ436+.6文獻標志碼：A文章編號：1001-5922（2023）12-0017-04

Research on application of sealant in crack repair of? highway asphalt pavement

YANG Penghui，YAO Yuan

（Henan Transport Investment Shangluo Expressway Co.，Ltd.，Zhengzhou 450046，China）

Abstract：In order to solve the problem of crack repair of highway asphalt pavement，it was determined that the sealant slotting and filling technology was used for crack repair，and the repair effect was comprehensively evaluated and analyzed.The results showed that after the implementation of sealant joint repair，the evaluation indicators such as the degree of damage，driving quality，and structural strength of the asphalt pavement reached excellent standards.The effect of sealant joint repair was good，which was conducive to improving the use efficiency and life of asphalt pavement.When the sealant was filled，the slot should be located in the middle of the crack，and both sides of the crack should be uniform and tidy，the crack repair should be carried out in autumn and winter.For the cracks at the joints of the bridge head board and the subgrade replacement，the roadbed should be treated first and then the sealant should be used to repair the joints to ensure the quality of the joints repaired.

Key words：highway;asphalt pavement;crack repair;sealant;effect evaluation

近年來，國內(nèi)學者在瀝青路面裂縫修補方面進行了不少研究，為了解決傳統(tǒng)瀝青路面修補膠材的粘結(jié)度低、耐久性差等難題，將水泥、水性環(huán)氧等摻入普通膠材內(nèi)進行復合改性，開發(fā)出一種高強低模、高粘結(jié)、耐久性及路用性能優(yōu)良的新型路用膠補材料[1-4]。針對瀝青路面半剛性基層存在裂縫修補困難的問題，提出了有機材料注漿非開挖裂縫修補技術(shù)[5-7]。探討了界面粘接材料的類型、用量以及粘結(jié)面形式對路面性能的影響[8]。探討了TST彈塑體裂縫修補材料的施工工藝及效果，得出瀝青路面的修補效果及后期車輛行駛質(zhì)量優(yōu)良[9]。研究以某高速公路瀝青路面為例，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查確定采用密封膠開槽灌縫技術(shù)進行裂縫修補，并對瀝青路面的修補效果展開了綜合評價與分析。

1工程概況

某高速公路路線全長為97.81 km，路面總寬度為26 m，全線采用雙向四車道標準建設(shè)，設(shè)計速度為120 km/h。該高速公路于2015年10月建成通車，至今運營7年，其路面結(jié)構(gòu)層形式為：4 cm的SAC-16碎石瀝青砼+5 cm的AC-20I粗粒式瀝青砼+6 cm的AC-30I粗粒式瀝青砼+19 cm的5%水泥穩(wěn)定級配碎石+18 cm的二灰碎石+20 cm的石灰土墊層。該段公路所處年平均氣溫為25 ℃，其中最高溫度為40 ℃，最低溫度為-4 ℃，年降雨量約1 600 mm。經(jīng)實地考察發(fā)現(xiàn)該高速公路出現(xiàn)大量的橫、縱向裂縫等病害，且除橋梁隧道的路面外每間隔10 m左右就存在1～2條較寬的裂縫，如圖1所示。

2瀝青路面裂縫修補方案及施工工藝

2.1路面裂縫修補方案選擇

為防止高速公路瀝青路面損壞范圍的擴大與加重，管養(yǎng)單位決定開展必要的養(yǎng)護措施。通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)該段瀝青路面裂縫成因主要為半剛性基層干縮開裂、低溫收縮開裂等，根據(jù)現(xiàn)場瀝青路面裂縫的類型、開裂程度等實際情況，管養(yǎng)單位最終采用密封膠開槽灌縫的修補方法進行裂縫處理。

2.2密封膠開槽灌縫施工工藝

密封膠開槽灌縫養(yǎng)護技術(shù)的施工工藝流程為，施工安全布控→開槽→槽縫清理→槽縫預熱→密封膠灌縫→質(zhì)檢與養(yǎng)護→開放交通。

2.2.1開槽

本工程采用美國某公司生產(chǎn)的MODEL200型開槽機，路面開槽深度和寬度均為50 mm，在施工過程中應嚴格按照原裂縫的走向進行開槽作業(yè)，開槽的線路誤差需控制于10 mm內(nèi)，以防止誤差處的開槽寬度過寬。

2.2.2槽縫清理

采用風壓大于等于6.0 kg/cm、氣流大于等于4.0 m3/mm的鼓風機進行槽縫清理，清理完成后需保證槽縫內(nèi)無任何松散顆粒，必要時需采取再次清理作業(yè)。

2.2.3槽縫預熱

在準備灌縫作業(yè)前需將清潔完的槽縫進行預熱處理，預熱設(shè)備采用罐裝液化氣外接噴火裝置，預熱溫度需超過80 ℃，以保證密封膠與原路面瀝青能夠充分的粘接融合。

2.2.4密封膠灌縫

（1）密封膠的選擇。為了保證瀝青路面的灌縫質(zhì)量，管養(yǎng)單位擬采用國產(chǎn)、美國、韓國3種同類型某加熱式瀝青橡膠道路密封膠進行比選，以確定出適合工程的灌縫膠料，經(jīng)檢測3種密封膠的性能指標如表1所示。

通過規(guī)范值90～15030～70≤5≥80通過 由表1可知，3種密封膠的各項性能指標均符合JT/T 740—2015《路面加熱型密封膠》的要求，其中3種道路密封膠的低溫拉伸指標均為通過，反映了密封膠在-10 ℃拉伸循環(huán)下都未發(fā)生斷裂，且未與基層失粘，說明了3種密封膠的低溫柔性、粘接性均良好。較于美國、韓國進口道路密封膠，國產(chǎn)膠的錐入度、軟化點更高，而彈性恢復、流動值指標更低，說明了國產(chǎn)膠的柔軟性、低溫柔性、粘接性以及高溫性能更為優(yōu)異。國產(chǎn)密封膠的彈性恢復稍低于進口道路密封膠，說明其僅彈性、韌性略差，但也滿足工程的使用要求。管養(yǎng)單位通過綜合密封膠的使用性能及性價比考慮，最終確定本工程采用國產(chǎn)道路密封膠進行瀝青路面裂縫修補。

（2）密封膠灌縫施工流程：將密封膠加熱成液態(tài)后均勻的灌滿于槽縫，灌縫施工時每條槽縫必須連續(xù)不間斷的灌注直至灌滿，以防止密封膠出現(xiàn)不連續(xù)密封的情況，如遇未連續(xù)灌注完成的槽縫則需再次展開清槽預熱灌縫等作業(yè)[10-13]。灌縫施工現(xiàn)場如圖2所示。

3瀝青路面裂縫修補效果評價分析

為驗證該高速公路實施密封膠灌縫的修補效果，本工程按照JTG 5210—2018《公路技術(shù)狀況評定標準》，分別對檢測路段修補施工前、后及工后半年時的路面狀況開展了跟蹤檢測，其中檢測評價內(nèi)容主要包括路面損壞、行駛質(zhì)量及結(jié)構(gòu)強度。

3.1路面損壞檢測及評價

瀝青路面的損壞程度一般采用路面狀況指數(shù)（PCI）進行表征[14-17]。通過對實施密封膠灌縫的路面進行損壞程度檢測，得到施工前、后及工后半年的路面損壞程度PCI結(jié)果如表2所示。

由表2可知，在實施密封膠灌縫前，該高速公路瀝青路面的損壞程度PCI平均值為83.5，整體水平表現(xiàn)良好，路面并無大規(guī)模的損壞，僅發(fā)生大量的表面開裂。實施密封膠灌縫后，瀝青路面的損壞程度PCI平均值達到了95.1，路面整體評價等級達到優(yōu)秀，且在灌縫半年后，瀝青路面的損壞程度PCI值僅降低了1.2，表明采用密封膠灌縫修補能夠有效改善瀝青路面的損壞程度。

3.2路面行駛質(zhì)量檢測及評價

瀝青路面的行駛質(zhì)量通常采用路面行駛質(zhì)量指數(shù)（RQI）進行表征[18-20]。通過對實施密封膠灌縫修補的檢測路段瀝青路面展開行駛質(zhì)量跟蹤檢測，得到施工前、后及工后半年的路面行駛質(zhì)量RQI結(jié)果如表3所示。

根據(jù)表3可知，原瀝青路面在實施密封膠灌縫修補前的路面行駛質(zhì)量RQI平均值為92.4，參照JTG 5210—2018中相關(guān)評價標準得出原瀝青路面全線行駛質(zhì)量水平達到了優(yōu)秀等級，該高速公路瀝青路面的損壞主要表現(xiàn)為橫、縱向單條裂縫為主。通過采取密封膠灌縫修補后，瀝青路面的行駛質(zhì)量RQI平均值達到了94.6，較施工前提高了2.1，說明密封膠灌縫修補能夠提升瀝青路面的行駛質(zhì)量；在密封膠灌縫修補施工半年后，檢測路段路面的行駛質(zhì)量RQI平均值達到了95.3，較施工后提高了0.7，原因是經(jīng)行駛車輛碾壓后路面的平整度更高，從而使得路面行駛質(zhì)量得到進一步提升。

3.3路面結(jié)構(gòu)強度檢測及評價

通過對實施密封膠灌縫修補的檢測路段瀝青路面進行強度跟蹤檢測，得到施工前、后及工后半年的路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)（PSSI），結(jié)果如表4所示。

由表4可知，在實施密封膠灌縫修補前，該高速公路原瀝青路面的路面結(jié)構(gòu)強度指數(shù)（PSSI）平均值為92.2，按照JTG 5210—2018中評價標準得出其全線路面結(jié)構(gòu)強度均達到優(yōu)秀等級，表明原瀝青路面不必對結(jié)構(gòu)進行處治。在實施密封膠灌縫后，瀝青路面的結(jié)構(gòu)強度整體略有提升，PSSI平均值增至92.8，隨著該高速公路的服役時間的繼續(xù)增加，瀝青路面結(jié)構(gòu)強度在施工半年后出現(xiàn)略微降低，其PSSI平均值雖降低至92.6；但仍高于修補前原路面的PSSI值，同時工后半年的路面結(jié)構(gòu)強度表現(xiàn)優(yōu)秀，表明密封膠灌縫修補對瀝青路面結(jié)構(gòu)的保護與改善具有一定的積極作用。

3.4處治效果分析

通過對該高速公路瀝青路面進行現(xiàn)場檢測及觀察，發(fā)現(xiàn)某檢測路段中原60條裂縫在實施密封膠灌縫修補3 d后均沒有再次出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，且裂縫的表面均勻平整、無氣泡，同時經(jīng)過行駛車輛反復碾壓后所有裂縫均沒有出現(xiàn)變形、粘胎的情況，說明密封膠灌縫施工質(zhì)量達到了規(guī)范標準。在實施密封膠灌縫修補半年后，經(jīng)再次現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)檢測路段中原60條裂縫僅1條出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，另有2條存在縫邊破裂，密封膠灌縫修補效果整體表現(xiàn)良好，可有效改善瀝青路面的使用質(zhì)量及壽命。密封膠灌縫修補施工3 d及半年后的處治效果見圖3。

綜合高速公路的交通環(huán)境與灌縫施工半年后現(xiàn)場路面狀況等因素進行調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)縫邊破裂主要是由原瀝青路面表層松散所致，原因是在開槽過程中松散表層易出現(xiàn)崩邊、邊緣粗糙等現(xiàn)象，因此采用密封膠灌縫修補裂縫時，應于裂縫中間處進行開槽，且兩側(cè)縫邊需保持均勻整齊。另外，對于橋頭搭板、路基換填等連接處出現(xiàn)的裂縫，須采取先處理路基后灌縫修補的方式進行處治，才能更好的保證灌縫修補質(zhì)量。

4結(jié)語

（1）瀝青路面中由半剛性基層干縮開裂、低溫收縮開裂等引起的裂縫可采取密封膠灌縫方法進行修補；

（2）在實施密封膠灌縫修補后，檢測路段瀝青路面的各項評價指標均達到優(yōu)秀標準，密封膠灌縫修補不僅降低了瀝青路面的損壞程度，提高了路面的行駛質(zhì)量，還積極保護路面結(jié)構(gòu)的強度，增加了瀝青路面的使用效率及壽命；

（3）密封膠灌縫前時，開槽應居于裂縫中間且縫側(cè)兩邊應均勻整齊，裂縫修補一般適宜在秋冬季進行；橋頭搭板、路基換填等連接處的裂縫，應先處理路基后再采取密封膠灌縫進行修補，才能更好的保證灌縫修補質(zhì)量；

（4）密封膠灌縫修補技術(shù)適用于橫、縱向裂縫等小型裂縫病害處治，具有施工簡捷、經(jīng)濟性高、效果好等優(yōu)點，值得在同類工程中大規(guī)模推廣與應用。

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