路用降温涂层施工标准化与性能检测

刘相儒 郭瑾 张洪华 王朝辉

摘要：为了提升路用降温涂层施工铺筑质量，基于试验段长度及工作量确定施工所需机具及人员分配方案，建立了施工所需原材料合理计量方法及标准化的施工步骤和流程，并全面测试并评价降温涂层的实际降温效果及路用性能。结果表明，随着沥青路面温度的不断升高，路用降温涂层的降温性能逐渐增强，涂布降温涂层后不会对其路面平整度、抗滑及抗渗性能造成不利影响。

关键词：道路工程；降温涂层；施工标准化；路用性能

中图分类号：U416.21 文献标志码：B

Abstract： In order to improve the paving quality of road cooling coating and evaluate its application effect under actual environmental conditions， equipment and personnel allocation scheme were determined based on the length and workload of the test road. Reasonable measurement method of raw materials required by the construction was established， and monitoring scheme for embedded temperature sensor was proposed. Standardized construction process was created， and actual cooling effect and road performance of the cooling coating were comprehensively tested and evaluated. The results show that with the increase of temperature of asphalt pavement， the cooling performance of the coating is gradually enhanced， and it has no adverse effect on the pavement smoothness， anti-slip and anti-permeability of the road.

Key words： road engineering； cooling coating； standardized construction； pavement performance

0 引 言

沥青是一种感温性材料，夏季高温时沥青路面会吸收并且积蓄大量热量，引发一系列如车辙、拥包、泛油等病害，同时积聚在沥青路面中的热量加剧了城市“热岛效应”[1-3]。为了提高沥青路面的高温稳定性，国内外专家学者对路面降温技术开展了大量研究，而现有成果主要集中于降温涂层材料的研发，对降温涂层现场施工流程、实际工作环境下的降温性能及路用性能评价方面尚不完善，亟需建立标准的施工流程及性能评价方法[4]。

本文针对上述问题，以石家庄三环路为试验工程依托，基于试验段长度及工作量，确定施工所需机具及人员分配方案，确定施工所需原材料合理的计量方法，提出温度传感器有效监测埋设方案，创建标准化的施工步骤及流程，全面测试并评价降温涂层的实际降温效果及路用性能，为其推广应用奠定基础。

1 施工要求

路用降温涂层是将一系列性能优良的降温功能性材料，与其他基础载体材料混合制备而成，并借助功能性材料自身的特性实现对沥青路面的主动式降温。根据路用降温涂层的特点，深入分析施工过程中环境、路面状况等不同因素对施工质量的影响，得到降温涂层施工时应满足以下技术要求。

（1）路用降温涂层施工环境温度不宜过高或过低，否则会影响涂层强度的形成。基于室内试验研究结果，建议路用降温涂层的最佳施工环境温度范围为10 ℃～30 ℃，同时施工时应尽量保证路面干燥、洁净，避免在阴雨天或潮湿环境中施工。

（2）施工路面应保证洁净、平整，同时具有足够的强度、刚度及整体稳定性。

（3）施工过程中应实施交通管制，保证路用降温涂层在施工完成后具有足够的干燥时间来实现自身强度。

（4）施工人员应具备良好的专业素质和施工技术；合理的进行人员分配，确保降温涂层施工质量。

2 试验路概况

石家庄三环路全长为74.828 km，其中西环、南环、东环里程长为46078 km。选择三环路K38+900～K39+400段作为降温涂层试验铺筑路段，总长为500 m，施工区域包含慢速车道及应急车道，施工区域总宽度为6.25 m。试验路段路况良好，无明显纵坡、车辙、裂缝等病害，无需进行路面修补和清理，如图1所示。

3 标准化施工

试验路铺筑前应做好充分的准备工作，明确施工所需机具种类及数量，合理分配施工人员及数量，精确计量施工所需原材料数量并确定拌和方案，建立准确有效的温度传感器埋设及测量方案。

3.1 施工设备和人员分配

（1）施工设备。

降温涂层施工是一项多步骤的施工过程，主要包含原路面清扫及维修、埋设温度传感器、涂布第1层涂层材料、撒布第1层抗滑粒料、涂布第2层涂层材料、撒布第2层抗滑粒料、养生等施工步骤，涉及多种施工设备。结合试验路段长度及工作量，汇总路用降温涂层试验路施工所需设备种类及数量如表1所示。

（2）施工人员分配。

涂层施工团队的施工技术和专业素质将决定路用降温涂层的施工质量。高素质的施工队伍能够依靠自身的施工经验和专业知识，高质量的完成降温涂层的施工工作。路用降温涂层的施工队伍主要由施工负责人、路面清扫人员、涂层施工人员和后期养护人员等组成。其中施工负责人主要负责施工计划和方案的制定、施工前与相关部门协调、现场施工指挥、应急事件处理等多个方面的工作，应熟悉涂层施工的各个环节，并具有足够的施工管理经验；路面清扫人员应保证降温涂层施工前路面清洁，将路面上的灰尘、碎石屑等清除到施工路幅以外；施工操作人员应注意降温涂层的涂布均匀程度，同时还要保证抗滑粒料撒布均匀；后期养护人员应严格控制养护时间，保证降温涂层强度完全形成。结合施工路段长度及施工步骤，确定施工所需人员及数量如表2所示。

3.2 原材料计量

为确保试验路铺筑顺利进行并节约成本，施工前应依据试验段长度及涂层配比，合理计量并准备施工所需原材料。在施工过程中采用如下方案进行涂层的铺筑：在行车方向用标尺将试验路按照10 m长度等距划分，在每10 m的位置处采用罐装喷漆进行划线标注并编号，以此标注线作为横向涂布子区域的分割线，并采用专用胶带将道路标线进行保护性遮盖；以车道分割线作为垂直路面方向涂布子区域分割线，形成方格状子区域作为涂布单元。根据路用降温涂层配比准备原材料，按照高速公路单车道为3.75 m及紧急停车带为2.5 m进行计算，涂抹量为0.8 kg·m-2，考虑到施工损耗，降温涂层总量应按照120%备料。汇总计算试验段所需涂层材料的总质量及子区域所需质量如表3所示。

3.3 温度传感器埋设方案

为全面观测研究路用降温涂层对于沥青路面不同结构层的降温效果，预先在试验路段路面不同结构层处预埋温度传感器。纵向主要布置在下面层和中面层顶面，横向则埋设于试验路中部每100 m分割线处，以及在外侧车道距应急车道边界标线2 m位置处。温度传感器具体布设位置如图3所示。

温度传感器埋设具体施工步骤如下。

（1）检查温度传感器埋设机具，并于埋设路段实施交通管制，保障施工安全有序进行。

（2）依据温度传感器纵向及平面布置图，确定各埋设位置的深度，在相应埋设位置处作好喷漆标记，并按顺序编号。

（3）依据埋设深度采用切割机在标记处面层表面切割2条垂直于路面标线的竖向导向线，并沿导向线采用电锤挖掘出条状坑洞，尺寸略大于温度传感器。

（4）清理干净坑洞内材料，利用冲击钻从坑洞近路面一端横向钻筑1个深度为10 cm的孔洞，将温度传感器前端10 cm插入横向孔洞内，同时把传感器剩下部分平铺放置于竖向坑槽中。

（5）采用冷补材料填筑横向孔洞及竖向坑槽，填筑过程中应保证传感器最高热电偶敏感点比下面层表面稍低，整个过程应避免气泡产生，完成后采用小型夯实设备进行压实。温度传感器埋设过程如图4所示。

3.4 涂布施工

涂布施工时要求天气晴朗，环境温度不低于20 ℃，施工过程具体如下。

（1）采用路面清扫设备对试验路段进行全面清扫，并对路面污垢物进行适当处理；采用白色喷漆和钢尺进行试验路段施工区域划分，用胶条覆盖施工路段路面标线，以免降温涂层覆盖或污染标志标线。

（2）采用电子称按照计量结果称取树脂、固化剂、降温功能性材料，并将原材料混合置于塑料桶中，采用手持式旋转搅拌机低速旋转5 min，继而高速搅拌10 min后，得到分布均匀的降温涂层材料。

（3）采用室内试验确定的最佳涂抹量04 kg·m-2，以人工滚涂方式完成施工单元的均匀涂布工作。

（4）采用室内试验确定的最佳撒布量05 kg·m-2，以人工方式完成防滑粒料的均匀撒布后进行养生，养生时间一般为30（夏季）～60 min（冬季）。

（5）待第1层涂层硬化且防滑颗粒固定后，按上述步骤进行第2层涂料的涂布。

（6）路用降温涂层涂布完成后，进行路面最后养生。待养生完成后撤去粘封胶带，清扫垃圾并开放交通。

4 降温性能检测及评价

为了有效观测并评价路用降温涂层在实际应用环境下的降温效果，采用ST-1A型数字温度计连接预埋设的温度传感器，每隔30 min读取并记录道路表面、中部及下部温度，以对比分析涂刷降温涂层路面和普通路面之间的温度变化规律。测试结果如表4所示。

由表4分析可知，随着沥青路面温度的升高，路用降温涂层的降温效果逐渐增强，降温涂层中、下部的降温效果基本保持在5 ℃以上。当路表温度达到50 ℃以上时，降温涂层对路面中部和下部的降温效果最高可达12 ℃，表明在夏季高温环境下，路用降温涂层对于沥青路面面层结构具有优良的降温效果[5-6]。

5 路用性能检测及评价

降温涂层涂布于沥青混凝土路表面，必然会改变原路面的表面特性，现有研究成果表明降温涂层普遍存在着平整度差、抗滑及抗渗性能不足等问题，严重制约着降温涂层的推广应用。因此本文借助3 m直尺测定降温涂层的平整度；采用铺沙法和摆式摩擦仪测试路面表层构造深度及摆值以评价抗滑性能；借助渗水系数仪检测并评价道路的抗渗性能，结果如表5所示。

由表5可分析可知，涂刷降温涂层后沥青路面最大间隙、构造深度、摆值等均满足相关规范要求，表明降温涂层施工后可满足行车对道路平整度的要求，且不会对沥青路面的抗滑性能产生不利影响。

测试结果显示路面不同测点渗水系数均为零，表明外界水无法渗入道路内部，降温涂层的应用大幅提高了沥青路面的抗渗水性能，一定程度上缓解了沥青路面的水损坏[7]。

6 结 语

（1）根据试验段长度及工作量确定施工所需机具及人员分配方案，建立施工所需原材料合理计量方法，提出温度传感器有效监测埋设方案，创建标准化的施工步骤及流程，全面测试并评价降温涂层的实际降温效果及路用性能。

（2）全面检测路用降温涂层试验路沥青路面的温度。结果表明：随着沥青路面温度的不断升高，路用降温涂层的降温性能逐渐增强，降温效果基本保持在5℃左右，最高可达12℃。

（3）路用降温涂层施工完成后，对试验段沥青路面平整度、抗滑及抗渗性能进行测试。测试结果表明，路用降温涂层不会对沥青路面路用性能造成不利影响，均满足规范要求；涂布涂层后的沥青路面，抗渗性能得到大幅度提高，在一定程度上缓解了沥青路面的水损坏。

参考文献：

[1] 曹雪娟，唐伯明.太阳热反射涂层在沥青路面中的应用[J].公路与汽运，2010（5）：97-99.

[2] 冯德成，张 鑫.热反射涂层开发及路用性能观测研究[J].公路交通科技，2010，27（10）：17-20.

[3] 曹雪娟，唐伯明，朱洪洲.降低沥青路面温度的热反射涂层性能研究[J].重庆交通大学学报：自然科学版，2010，29（3）：391-393.

[4] 王朝辉，王玉飞，任回兴.环保型路面降温涂层的现状与发展[J].筑路机械与施工机械化，2014，31（6）：54-60.

[5] 王朝辉，王玉飞，孙晓龙，等.基于能量转换的路用降温涂层材料制备与性能[J].中国公路学报，2015，28（8）：14-21.

[6] 张洪华，王 鑫，林 声，等.路用降温涂层施工工艺研究[J].筑路机械与施工机械化，2014，31（6）：61-64.

[7] 王朝辉，李彦伟，杨 露，等.Tourmaline改性沥青混凝土路面降温性能研究[J].功能材料，2014，11（45）：11081-11086.

[责任编辑：杜敏洁]