沥青路面精表处技术的机理及施工工艺

吴祥燕　谢德龙　刘骜　刘帮银

随着道路预防性养护意识的不断增强，道路管养单位在沥青路面未出现或已出现早期病害时，更倾向于采用高性能的封层产品。传统雾封层所使用的乳化沥青和改性乳化沥青等材料，主要是对已经出现的开裂、麻面、渗水等病害进行物理填充，虽然价格低廉，但对路面早期病害的预防效果不是太明显，耐久性差且路面抗滑力不足。

沥青路面精细表面处理技术简称精表处，是在路面行车质量优良的情况下，采用特殊施工设备将环氧改性的沥青路面养护剂喷涂于旧沥青路面上，该材料能在路面进行渗透吸附，弥合微裂缝，配合特制精砂，并经过一系列物理化学反应，在沥青路面形成一层超薄、耐磨、抗滑的保护层。精表处的粘附力更强，结构更稳定，耐磨抗滑性能更好，同时不受标高及自重等限制，可多次使用。

本期特稿对精表处在沥青路面应用的技术机理、施工工艺要求及评价方法进行介绍，并结合重庆市某大桥沥青混凝土桥面预养护工程，对精表处技术在沥青混凝土桥面预养护中的应用及效果进行了阐述。

0 引言

沥青路面因具有抗滑性能好、行车舒适、噪音低、容易维修等优点，被越来越广泛地应用到高速公路和城市道路建设中。近年来，随着交通流量的猛增，并受设计、施工、材料、气候等方面的影响，路面在投入运营的早期就频繁出现沥青老化、微小裂缝、松散、掉粒、麻面等病害。这些病害虽对道路正常行车影响不大，但路面上的积水会进入道路内部，在车载及紫外线、雨水、气候变化等因素的反复作用下，加速微裂缝增长、变宽，路面松散、掉粒加剧，逐渐形成粗麻路面，持续发展下去则会演变成网裂、坑槽等[1-3]。

路面出现早期病害时，其综合质量指数在良及以上，路面状况指数PCI为80～95，路面行车质量良好，是预防性养护的最佳时机[4]。

本文在综述沥青路面预防性养护研究及应用进展的基础上，提出精表处技术，并就精表处技术在沥青路面应用的技术机理、施工工艺要求及评价方法进行详细介绍。

1 国内外预防性养护进展

路面预防性养护，即在路面处于良好状态下，有针对性地对路面进行预先处理，防止路面已出现的沥青老化、开裂、掉粒、麻面、渗水等病害进一步扩展，减缓路面使用性能的恶化，延长路面使用寿命，节省路面寿命周期养护费用。

路面预防性养护技术在欧美等发达国家的发展已经很成熟。美国、英国、德国等发达国家对沥青路面采用预防性养护，是在路面发生开裂、掉粒、麻面、渗水、坑槽等病害前，根据路面行驶质量选择养护材料和养护方法[5]。因此，国际上一些规模较大的沥青厂商都纷纷把目光投向沥青路面预防性养护市场。美国科氏材料公司在预防性养护材料和施工技术等方面代表了世界预防性养护技术发展的趋势，该公司可根据不同气候条件、不同等级路面、不同病害、不同骨料性质等因素设计出不同的养护方案，并确保最终的使用效果。为了推动路面预防性养护技术的发展，美国公路管理部门在 6个方面资助了 50个研究子课题，多次主办预防性养护专题讨论和论坛。

20世纪90年代中后期，随着路面预防性养护技术措施和路面保护专有产品的引进，路面预防性养护概念开始被国内公路行业认识。目前，国内沥青路面所采用的预防性养护措施主要有雾封层、再生封层、微表处、稀浆封层和薄层罩面等。然而，微表处、稀浆封层和薄层罩面等路面预防性养护技术对材料、设备、工艺、技术人员素质、施工区域和范围等的要求比较严格。同时，在路面采用微表处等技术处理后，还会带来废料处理、能源浪费、封路时间过长等一系列问题，对社会发展造成一定的负面的影响。随着国家对环保要求的日益严苛及道路预防性养护意识的不断增强，在沥青路面未出现或出现早期病害时，道路管养单位便趋向于采用高性能的封层产品进行预防性养护。传统雾封层所使用的乳化沥青和改性乳化沥青等材料，主要是针对已经出现的开裂、麻面、渗水等路面病害，进行物理填封裂缝和密闭路面。它价格低廉，对路面早期病害的预防效果不明显，且对病害的处治效果是暂时性的，耐久性差及路面抗滑能力不足是其致命弱点。随着新材料、新技术、新设备的不断涌现，采用环氧改性沥青养护材料替代传统雾封层材料，并在施工工艺上进行改进，弥补了乳化沥青和改性乳化沥青等传统雾封层材料的不足，可以很好地预防沥青路面早期病害，并解决沥青路面已出现的早期病害问题。

沥青路面精细表面处理技术简称精表处，是在路面行车质量优良的情况下，采用特殊施工设备将环氧改性沥青路面养护剂喷涂于旧沥青路面上，进行渗透吸附，弥合微裂缝，配合特制精砂，在一系列物理化学反应后于沥青路面上形成一层超薄、耐磨、抗滑的保护层。精表处的优势是：引入的环氧赋予了养护材料较强的粘附性和强度[6]，充分吸收了雾封层、微表处等技术的优势，解决了材料粘附力不足、耐久性差、易脱皮等问题。相比现有各类雾封层、微表处技术来说，精表处材料的粘附力更强、结构更稳定、耐磨抗滑性能更好，同时不受标高及自重等限制，可多次使用[7]。

重庆涪丰石高速公路起于涪陵蒿枝坝，经丰都向东至石柱，与G50沪渝高速相接，全长约110 km，按双向四车道设计，2013年通车。路面在施工前泛白，集料裸露，渗水、抗滑性能不足；经精表处施工后，路面性能得到显著提升，呈现均匀黝黑色，路面质量的改善效果相当明显。经检查，路面抗滑摆值超过60 BPN，构造深度超过0.6 mm，路面基本不渗水。

重庆菜园坝大桥全长1 866 m，其中主桥长800 m，北引桥长886 m，南引桥长180 m。主跨长420 m，是中国第二大跨度拱桥。主桥桥面为双向六车道。施工前，桥面沥青严重老化，出现大量微小裂缝，采用精表处修复后，道路得到明显改观。经检查，路面摩擦系数、构造深度、渗水系数均在国家标准优级以上。

精表处作为当今最有效的预防性养护技术，已在重庆、四川、湖北、湖南、广东等地被广泛应用，并取得了成功。

2 精表处施工技术机理

2.1 定义

精表处实质是一种沥青路面精细表面处理技术，属于目前最为有效的沥青路面早期预防性养护技术之一。它是利用专门的机械设备将改性环氧沥青路面养护剂均匀喷涂到沥青路面上，并配套撒布一层特制精砂，通过材料与旧路面的一系列物理化学反应，形成具有空间网络结构的保护层[8]。

2.2 成型机理

利用高压将环氧沥青路面养护剂喷涂到沥青面层后，在环氧沥青路面养护剂油膜表面均匀撒布一层特制精砂，经环氧沥青路面养护剂对旧路面的渗透吸附、粘结以及对特制精砂的充分浸润和包裹后，养护材料会在路表面形成致密的抗滑保护层。环氧沥青路面养护剂的高粘附性及强度可以使其很好地粘附于旧沥青路表层，还可以锁定特制精砂，赋予路面优异的抗剪切性能。特制精砂为0.25～0.7 mm的金刚砂，具有优异的耐磨性能，将它均匀撒布在环氧沥青路面养护剂表面，直接与外界接触，不仅可避免环氧沥青路面养护剂与车轮接触，而且可以有效避免光、空气、水等外界因素的直接影响，极大地提高材料的使用耐久性。

2.3 渗透吸附机理

将环氧沥青路面养护剂用高压喷涂到沥青面层后，渗透剂会携带其他组分经路表的微小裂纹与孔隙渗入道路内部，并不断吸附渗透所接触的沥青混合料。环氧沥青路面养护剂包含多种不饱和键的功能助剂，有很强的极性，配合渗透剂能有效浸润石料，吸附、溶解老化的沥青。

2.4 修复旧路面机理

由于环氧沥青路面养护剂为不可压缩液体，在流经路面微裂缝、孔隙处时会自动填充裂缝和孔隙。同时，随着时间的推移，环氧沥青路面养护剂与旧沥青路面的物理化学反应会进一步深入，与旧路面成为一体，恢复旧沥青的粘结力，最终形成0～15 cm厚的立体网络互穿型保护层。

2.5 耐磨抗滑机理

特制精砂均匀分布于沥青表面的集料上，使得原本光滑的路表变得粗糙，这样赋予了面层较高的抗滑性能。同时，由于特制精砂的使用，可以对过大的构造深度进行有效控制，使其在合理范围，极大地提高了道路行车的安全性能。

3 施工工艺及质量控制

精表处施工一般分3个工序进行：首先实施病害修补，然后清理原路面，最后进行精表处施工。各工序按流程进行。

3.1 病害修补

在实施精表处之前，需要将路面上的坑槽、沉陷、拥包、车辙、开裂等病害提前处治，使之符合国家相关标准的要求。坑槽、沉陷、拥包、车辙、网裂、龟裂等结构性病害一般按照坑槽修补方法修复；横向裂缝、纵向裂缝等使用开槽灌缝方法修复。

3.2 路面清理

清除路面表层的浮土，特别是路边积泥较重的区域应用钢刷清理，直至路面彻底露出新鲜骨料。

3.3 精表处施工

3.3.1 精表处施工设计

精表处施工的关键在于通过施工设计确定各种技术参数。具体按照以下步骤进行。

（1）进行路面构造深度检测，记录检测数据。

（2）初步确定材料基准用量。环氧沥青路面养护剂基准用量、特制精砂基准用量由下式计算。

环氧沥青路面养护剂用量

P0=1/3D0 （1）

特制精砂用量

P1=1/2P0 （2）

式中，D0为路面平均构造深度。

（3）确定试验组。进行3组现场试验，设计环氧沥青路面养护剂用量分别为P0、P0+0.1、P0+0.2；对应特制精砂用量分别为1/2P0，3/4P0、P0。

（4）在施工现场选择3处各1 m2的试验块，要求清洁、干燥、平整，按照步骤（3）中的设计用量进行试验，并准确记录。

（5）测试各个试验块的干燥时间及干燥后的摩擦系数、构造深度、渗水系数。

（6）根据各个试验块的测试情况，综合分析，确定最优技术参数。

3.3.2 精表处施工工艺

（1）施工放线。对待施工区域进行确认，并用胶带对标线做好保护。

（2）材料准备。将环氧沥青路面养护剂各组分按照配比进行混合并充分搅拌，准备好特制精砂，待用。

（3）施工装备调试。按照设备操作规程对施工装备进行调试，并安装喷嘴。为避免喷嘴喷洒扇面的相互干涉，安装喷嘴时要使其开口缝中心线与喷油管轴线方向成10～15。

（4）试施工。在正式施工喷洒前应进行试施工。设定好环氧沥青路面养护剂喷洒量及特制精砂用量，开始试施工。一般试施工路段长度为15～20 m。通过试喷验证施工装备是否工作正常、各项技术参数是否准确施工效果是否达标。

（5）正式施工。试喷完成并确认后，即可正式施工。在施工过程中若发现任何异常，应立即停止施工，找出原因，及时纠错。如喷洒过程中有局部不均匀处，应及时补漏。

（6）收尾及成品养护。撕胶带时，必须撕干净，难以撕掉的地方，采用灰刀铲除干净。不能在喷涂好的路面行走，避免破坏工作面。采用指压法确认材料是否干燥固化，当环氧沥青路面养护剂形成硬度，表面特制精砂不脱落时，即可开放交通。

4 精表处评价方法

对沥青路面进行预防性养护处理的主要目的是提高路面防水性能，并改善路面舒适性和安全性等。为了研究精表处对沥青路面的预防性养护效果，一般采取直观目测法和试验对比评价法对精表处施工前后的路面性能进行综合评价。

4.1 直观目测评价

直观目测法一般适用于沥青路面在实施精表处后与原路面的外观对比。在实施精表处后的路面，应均匀覆盖一层抗滑涂层，表面无松散砂粒以及微裂缝、纵向裂缝，沥青路面与标线的对比度加大，道路行车舒适性得到改善[9]。

4.2 试验对比评价

根据《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）、《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）及《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ 073.2—2001）的规定，并结合精表处的特点，一般选取渗水系数、构造深度、摩擦摆值作为路面评价指标。路面渗水系数是衡量道路防水性能的关键指标，而构造深度和摩擦摆值是分别从宏观和微观角度反映路面抗滑性能的好坏，也是路面检测常用的路用指标。一般情况下，经精表处处理后的沥青路面，其渗水系数应不大于10 mL·min1，构造深度在0.5 ～1.0 mm，摩擦摆值不小于50 BPN，这样便能很好地满足沥青路面预防性养护的需要[10]。

5 结语

通过对精表处在沥青路面应用的技术机理、施工工艺要求及评价方法的介绍，并与传统的雾封层、微表处等技术进行对比，可知精表处具有厚度薄、重量轻、耐磨抗滑、工序简单、施工快捷、质量易于控制、影响交通时间短、施工成本较低的优点，符合高效、快捷、节能的时代要求。随着道路预防性养护技术的不断发展和进步，精表处必定在沥青路面预防性养护中发挥更大的作用。

参考文献：

[1] 郭小宏.沥青路面SPRR技术的机理、施工与评价[J].筑路机械与施工机械化，2009，26（3）：15-23.

[2] 姚青梅.微表处施工技术探讨[J].青海师范大学学报：自然科学版，2011，27（2）：88-93.

[3] 陈 俊，彭 彬，黄晓明.微表处路面使用状况调查与分析[J].公路交通科技，2007，24（12）：34-37.

[4] 郑传峰，徐龙宪，焦晓磊，等.桥面铺装用高性能沥青及沥青混合料的试验研究[J].公路，2010（5）：87-90.

[5] 贺 华.改性乳化沥青及微表处性能研究[D].西安：长安大学.2006.

[6] 张争奇，陶 晶，张思桐.桥面铺装环氧沥青防水粘结层性能试验与评价[J].长安大学学报：自然科学版，2011，31（4）：1-6.

[7] 方 星，王兴昌，磨炼同，等.薄层环氧抗滑铺装材料加速加载试验研究[J].公路，2010（10）：214-219.

[8] 李 苏.微表处沥青混合料抗滑耐久性设计与施工质量控制[D].广州：华南理工大学，2013.

[9] 刘邦银，吴祥燕.沥青路面SPRR技术在高等级公路养护中的应用[J].筑路机械与施工机械化，2009，26（3）：24-26.

[10] 李 杰，宋荣方.微表处技术在高速公路养护中的应用[J].中国市政工程，2009（3）：16-18.