开普封层技术在高等级路面处治中的应用

宋 竹 兵

(和榆高速公路建设管理处，山西 左权 032600)

开普封层技术在高等级路面处治中的应用

宋 竹 兵

(和榆高速公路建设管理处，山西 左权 032600)

介绍了公路工程中开普封层技术的特性，论述了开普封层施工中原材料的选取原则，并以“橡胶沥青+微表处”路面结构为例，阐明了应用开普封层技术进行路面处治的施工工艺，有助于该技术的推广应用。

开普封层，橡胶沥青，路面，微表处

在公路养护施工中，开普封层结构路面由于具有成本低廉，技术成熟的特性，在国外应用较为广泛。该路面结合了碎石封层和微表处的优点，具有成本低、速度快、低能耗、施工方便的优点，抗滑性能和阻止反射裂缝的性能优越，可有效的阻止路表水下渗，延缓路面病害的发生，延长路面使用寿命。在我国，在一些省市新建的中、低等级公路工程中，将其作为路面面层使用，取得了良好的效果。参考国外的经验，在我国公路的预防性养护工程中，将其作为预防性养护技术之一，有效恢复路面性能，提高路面的耐久性，延长公路使用寿命，具有显著的经济效益和社会效益。

1 开普封层技术特性

开普封层(英文名：Cape Seal),是在一层碎石封层之后,再进行一层或多层的稀浆封层(微表处)。该种路面结构在南非开普敦(Cape Town)首先使用，故称开普封层。

在开普封层路面结构中，下承层采用碎石封层工艺，面层采用微表处工艺。该种路面结构结合了碎石封层和微表处的优点，将其应用于路面的预防性养护，可有效治愈路面裂缝，使得恢复路面的抗滑性能和平整度，同时有效的缓解地表水对基层渗透，达到保护路面，提高路面耐久性的目的。

该种路面结构的技术特点：1)该路面结构是在碎石封层上进行稀浆封层(微表处)形成的表面磨耗层，提供了一个密实的表面，能够很好的稳固石料，防止石料早期脱落，同时起到防水和抗滑作用。2)施工过程中，常温施工，受气候的影响非常小，能够有效的延长可施工季节。3)施工简便，速度快，施工完成12 h后即可开放交通，交通干扰小，且维修保养操作简易。4)整个施工过程全部由专用设备完成，不释放有害气体，实现了绿色环保和节能减排。

开普封层技术以低廉的成本和优良的路用性能在国外发展非常迅速。在我国起步较晚，在2004年年底，国内才开始应用开普封层技术进行试验路的铺筑。由于其低廉的成本，在我国重庆、湖北、新疆、甘肃等地先后进行了应用，取得了良好的效果。2013年5月，在国道G213四川乐山段施工现场应用了加纤开普封层结构，开创了加纤开普封层在国省道干线的大规模应用。

在一些投入使用年限较长，路面坑槽、裂缝、脱皮等病害严重的路段，如图1，图2所示，已经不能单纯的使用微表处或碎石封层进行处治，采用开普封层是一种成本低廉、效果显著的处治方法。

在开普封层施工中，按照国外成熟的施工经验，在选择采用的沥青时，应根据裂缝的严重程度合理确定。整治还处于延伸期的裂缝时，建议选择采用橡胶沥青。对于整治已经稳定的裂缝时，建议选择改性沥青。对于裂缝宽度不大于3.00 mm，且裂缝处于稳定时，选择改性乳化沥青为宜。

在国外，开普封层技术应用十分广泛。在中、低等级公路新建面层及预防性养护中的应用比较普遍，在一些主干道公路中也有应用。当下面层选择碎石封层或橡胶沥青碎石封层时，高等级公路路面和养护也可使用。

2 原材料选择与要求

橡胶沥青具有显著的抑制反射裂缝的效果，同时其也具有很好的封水效果。在本文中，碎石封层的粘结料选择橡胶沥青。橡胶沥青及原材料的质量是保证施工质量的关键。

1)橡胶沥青制备。将废旧轮胎橡胶粉和一定量的添加剂加入到基质沥青中进行加热，充分反应后使得橡胶颗粒溶胀而形成的混合物，称为橡胶沥青。

橡胶沥青的生产流程：将基质沥青泵入加热罐中进行加热，当温度不低于200 ℃时，将其泵入搅拌器中。同时将适量的橡胶屑和添加剂掺入搅拌器中。三者在高速搅拌器预混均匀后，泵入反应罐中进行溶胀反应，反应时间控制在45 min～60 min为宜，当混合料粘稠成凝胶状即可。

2)碎石。在碎石封层，碎石是镶嵌在沥青中的，有70%左右的高度与沥青接触，这就对碎石要求较高。应选择使用坚硬、粗糙、耐磨、洁净的碎石，具有良好的耐磨性能和良好的承载能力。碎石形状为立方体或四棱形为佳，应将扁平细长形颗粒含量控制在8%以内。

砂当量对混合料性能影响巨大，通过4.75 mm筛的合成矿料的砂当量按照以下标准进行控制，微表处不得低于65%，稀浆封层不得低于50%。

细集料最好采用碱性石料生产的机制砂或石屑。为避免摊铺过程中出现划痕和颗粒脱落，必须将超粒径颗粒筛除。

3)填料。可以掺加矿粉、水泥、消石灰等填料，以提高稀浆混合料的稳定性和封层强度。掺加一定量的矿粉目的在于改善矿料级配。

填料应干燥、疏松，无结团，并应符合技术规范的相关要求。应严格限制添加引气剂的水泥和早强水泥的使用。

4)添加剂。在混合料中掺加一定量的添加剂，可有效改善稀浆料的施工性能，提高混合料的路用性能。在施工中，常用添加剂主要有无机盐类添加剂、有机类添加剂等。在阳离子乳化沥青混合料中掺加无机盐类添加剂，可使得混合料的可拌和时间有效延长。

在施工中，应严格按设计要求的剂量进行添加剂掺加。严禁使用未经实验室验证的添加剂。

5)水。采用的水经实验室验证合格后即可使用，一般采用可饮用水。

3 开普封层施工工艺

采用开普封层技术对原有路面进行养护，能够增加道路的通行能力和提高路面的耐磨性能，满足重载路面的要求，提高行车的安全性和舒适性。本文以采用“AR碎石封层+一层微表处”进行高等级路面处治为例，介绍开普封层技术的应用，以期借鉴。

1)施工前的路面处治。在施工前，为防止水沿裂缝渗入到路的基层，需对路面坑槽进行挖补或喷补，对裂缝要进行灌缝。进行灌缝处治时，先要对裂缝进行扩缝，使用开槽机将裂缝切成10 mm×15 mm的U形槽，将灌缝料灌入后能够有两个很好的粘结面。还可以采用沥青密封胶进行裂缝处治。

对路面进行清扫，也可用压力水进行冲洗，待其完全干燥后方可进行橡胶沥青的喷洒。一般使用水冲洗后晾晒24 h即可进行喷洒作业。

2)喷洒橡胶沥青。将制备好的橡胶沥青使用专用洒布车进行喷洒。

为确保橡胶沥青喷洒量和厚度的均匀，应使用专用的电脑控制的沥青洒布车进行作业。洒布量一般为2.5 L/m2～3.0 L/m2。洒布温度控制在180 ℃～195 ℃。

调整好喷嘴的角度和喷洒排的高度，以保证形成正确的扇形喷洒面和良好的重叠度，并经过试喷来验证和修正调节量。

碎石封层最好在温暖、干燥的气候下进行，原路面温度应不低于13 ℃，环境温度不低于16 ℃或不高于43 ℃。不得在雨天施工。

3)碎石撒布。通常对石屑进行预加热或预裹覆处理，使石屑温度在撒布时不低于160 ℃。预裹覆通常采用0.7%～1.0%的乳化沥青。

石屑撒布采用自行式碎石撒布机。碎石撒布机应与橡胶沥青洒布车保持20 m～30 m的距离，以确保石屑在粘结剂中有50%～70%嵌入量。

撒布量采用电脑速度控制，以确保撒布量恒定和均匀，覆盖面积控制在85%左右为宜。撒布过高会干扰石屑的正确嵌入以及粘结。

4)碾压。胶轮压路机与碎石撒布机的距离不应超过60 m。石屑撒布后，在90 s内立刻碾压。至少应碾压2次，以充分压实骨料。压路机采用6 km/h左右的速度慢速碾压。通常2台～3台以上胶轮压路机，重叠操作，从一边向另一边压。

5)微表处施工。在铺设微表处前，应至少让碎石封层坚固和经交通车辆碾压一周以上，以使碎石封层表面完全稳定。

在施工前，清洁碎石封层表面，除去脱落的小颗粒、灰尘、石屑和其他多余的物质。

严格地按照实验室的设计将各种材料输送到拌缸，在5 s～6 s内将混合料快速搅拌均匀后平整地摊铺到路面上。

在微表处施工中，注意做好纵线接缝及边缘处理、稀浆稠度和平整度控制。

4 结语

采用开普封层技术进行路面处治，具有降低养护成本，减缓病害的快速发展，延长路面使用寿命的优势，特别是橡胶沥青具有很好的抑制反射裂缝的效果。

与单纯的碎石封层或微表处相比，选择采用开普封层技术，在避免集料流失的同时，还能够显著降低路面噪声。随着我国研究的深入和施工工艺的成熟，开普封层技术不仅可用于国道、省道等路面，还可用于高速公路等更高等级的路面，在我国具有极大的应用前景。

[1] 张海洋.开普封层技术的研究与应用[Z].2014.

[2] 谢贻飞.橡胶沥青开普封层技术的应用研究[J].黑龙江科技信息，2013(15)：86.

[3] 邓晓青，于 因，凌宏杰.橡胶沥青碎石封层在城市道路改造中的应用研究[J].市政技术，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，工程师

1009-6825(2015)36-0141-02

U416.2 < class="emphasis_bold">文献标识码：A

A