精细抗滑超表处技术及同步封层车在预防性养护中的应用

何华庭 张 敏 李佳骏 王嘉豪 王海洋

（华南农业大学 水利与土木工程学院）

0 前言

随着我国高速公路的快速发展，道路通车里程迅速提高。但公路使用年限的增长，道路路面质量和服务能力逐年下降，对车辆的行车舒适性和安全性造成很大的影响。道路功能不满足车辆交通实际的需要时，急需实施必要的养护作业，对越来越多的公路路面病害进行相关处理，这也促使了预防性养护的需求在不断增大，公路养护意识逐渐提高。精细抗滑超表处技术是一种具有良好的成本效益和预防性养护性能的技术，它适用于多种类型的公路、交通及气候条件，可应用于高速公路桥面、直线段沥青路面和弯道路面的预防性养护，能更好地帮助解决公路上的常见病害问题，是一种经济合理的养护技术。

1 精细抗滑超表处技术及设备

1.1 工艺原理

作为一种预防性养护措施，精细抗滑超表处源于乳化沥青同步碎石封层技术，本工艺对传统碎石封层的沥青粘结料、集料粒径、集料级配及施工工艺进行了改进。

精细抗滑超表处技术是采用专用设备将特种改性的高黏乳化沥青及单一粒径的集料同时洒布在路面上后，采用胶轮压路机稳压成型，使胶结料与集料之间充分接触，达到最大限度的粘结。养生后，采用余料自动回收设备将浮石回收后，再进行上层专用雾封层材料的洒布，起到稳固集料的作用，从而形成保护原有路面的磨耗层。

1.2 设备——同步碎石封层车

1.2.1 设备工作原理

同步碎石封层的工作原理是利用专门的施工设备——同步碎石封层车，将乳化沥青与洁净干燥的均匀石料几乎同时喷洒在路面上，并通过胶轮压路机施加外荷载进行碾压，使得沥青与石料在较短的时间内完成结合，从而完成沥青碎石同步封层工作。

设备实际应用技术参数见表1所示。

表1 同步碎石封层车技术参数

1.2.2 设备结构主要组成

同步碎石封层设备系统主要是由动力以及传动系统、碎石洒布系统、沥青洒布系统、液压系统、气动系统、控制系统等部分组成。

其中碎石洒布系统由碎石料斗和洒布器组成，出料口可调节，按照施工的要求将料斗储存的碎石通过导料槽均匀地洒落在工作面上，且不高于国家标准要求中的同步碎石车洒布精度。

沥青洒布系统包括涵盖沥青罐、马达和沥青喷嘴等，系统的作用是保证乳化沥青温度（约为50℃），并根据路面尺寸将喷洒装置展开相应的宽度，对路面进行沥青定量喷洒，通过路况和车载等来变化调节喷洒装置的高度及角度，保证了路面沥青的均匀性和洒布的质量。同时，沥青洒布系统配有挡板，可以防止沥青喷洒过程中材料飞溅。

1.2.3 设备的特点

该同步碎石封层车具有手动和自动两种操作模式，设计结构创新，功能齐全，作业效率高，节能环保特性更好。而且设备的自动化程度高，通过霍尔传感器或雷达测速系统，时刻监控撒车的行驶速度，计算机PLC控制器调节沥青碎石的洒布量，使其具有洒布精度高和洒布量不受车速影响等优势。

智能控制系统可将沥青与碎石系统结合，实现同步封层，解决了沥青喷洒两边单层无重叠问题，提高了洒布质量。洒布宽度可根据实际情况调节，由同一设备即可完成各种洒布作业要求，有效降低了施工现场的劳动强度，料仓体积较大，碎石与沥青储备充足，能够满足施工作业要求。

2 试验原材料

2.1 集料的技术要求

精细抗滑超表处的集料建议采用玄武岩、辉绿岩，选择单一粒径且要求洁净、干燥、无风化、无杂质，并具有足够的强度和耐磨耗性及良好的颗粒形状。当地在缺乏以上石料的情况下可选择安山岩、闪长岩、片麻岩、石灰岩、花岗岩等，但集料的技术指标都必须满足要求。

集料粒径应在4～6mm之间，其最大粒径应与处治层的厚度相同，集料应经过水洗并风干，且不含杂质，针片状含量不大于15%，压碎值宜≤18%。精细抗滑超表处集料的技术要求见表2。

表2 精细抗滑超表处用集料技术要求

2.2 下层粘结料的技术要求

精细抗滑超表处采用的沥青粘结料是高浓度改性乳化沥青，是通过专用乳化设备，将沥青和含有乳化剂的水溶液均匀地融合而形成水包油型沥青分散体系。精细抗滑超表处选用的高浓改性乳化沥青应符合表3的技术要求。

表3 高浓改性乳化沥青技术要求

2.3 上层粘结料的技术要求

精细抗滑超表处选用的稳固层改性乳化沥青应符合表4的技术要求。

表4 高浓改性乳化沥青技术要求

3 施工工艺

⑴在施工路段上进行交通围蔽，并要求现场人员穿上反光衣，安排安全员在交通量大的路段疏导交通，保证施工期间不引起严重交通堵塞。

⑵首先要对原路面病害，例如车辙、裂缝、坑槽等进行处治，然后使用吹风机对原路面进行清扫，确保路面干净再施工，避免影响施工质量。

⑶同步碎石封层车匀速前行，将“改性黏乳化沥青”和“单粒径碎石”同步洒布至施工路段，且碎石与沥青的洒布率应匹配。

⑷底层洒布施工完成后，采用胶轮压路机碾压，控制碾压速度，使碎石与沥青相互嵌入密实。

⑸碾压完成，余料自动回收车进场，将多余集料进行清扫并回收，路面回收干净后，养生时间1～2h。

⑹待下层养生成型后，再进行上层专用雾封层材料的洒布，主要是为了加强碎石与沥青的粘结，减少飞石现象。

⑺对路面进行二次养生，改性乳化沥青完成破乳，期间应封闭交通，待养护完成方后开放交通（如图1）。且在初期须控制车速，避免车辆急刹造成路面损坏。

图1 养护后施工效果图

4 施工质量控制

要严格按照规范要求进行精细抗滑超表处的施工质量控制，包括施工前准备、施工过程以及后期验收的规定，都应严格执行《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）的指标要求，确保工期不延误，工程质量有保证。

精细抗滑超表处的施工质量检测主要对沥青的洒布量和石料的洒布量、路面渗水、构造深度、摩擦系数等方面进行检验。检查验收标准见表5。

表5 检查验收标准

5 精细抗滑超表处的路用性能检测

为验证6mm精细抗滑超表处技术在养护工程中的应用效果，在工程完工后对施工路段进行路用性能检测，根据检测结果对比施工前后路面的构造深度、抗滑性能、渗水系数等公路技术状况指数，得到施工后沥青路面各项性能的情况。

按照《公路路基路面现场检测规程》(JTG E60-2008)规定，每公里选择5个点进行检测，其中构造深度检测时，铺砂法的检测点位置距离行车道边缘位置应大于1m，具体检测结果见图2～图4。

图2 路面构造深度检测结果曲线图

图3 路面抗滑系数检测结果曲线图

图4 路面渗水系数检测结果曲线图

结果表明，采用精细抗滑超标处技术的路面与原路面相比，渗水系数基本为0ml*min-1，路面防渗效果显著。施工后路面构造深度略有降低，总体变化幅度不大，满足道路行车要求。检测结果显示，施工后抗滑系数提高了18%～45%，路面抗滑性能得到有效改善。

6 结论

综上所述，精细抗滑超表处的施工，每个环节都采用符合要求的大型专用机械设备，不但便于控制质量，施工速度也得到了充分的保障；而且，采用同步碎石封层设备施工提高了路面的施工质量和抗裂性能，对防止沥青路面早期损坏具有非常重要的意义；同时，在精细抗滑超表处的施工中，采用了特种改性的高黏乳化沥青，粘度高，破乳速度快，大幅减少了养生时间，施工完成后可实现快速开放交通。可见，精细抗滑超表处技术具有节约施工成本、缩短施工周期、提高效益的优势，是一种经济合理的养护技术，它必将有广阔的使用前景和推广意义。