沥青路面CAPE封层预防性养护技术分析

陈华锋

（上饶市鄱阳公路事业发展中心，江西上饶 333100）

0 引言

CAPE 封层技术是预防性养护的方式，通常在路面出现损坏前开展处理。在新建设或者养护现场施工中，通过使用CAPE 封层技术可以提高路面的抗滑性、防水性、平整性，达到降低成本造价的要求，延长沥青路面的使用寿命，因此被大量地应用到国外的公路项目中。但是，我国对CAPE 封层技术的应用相对不足，造成很多单位和技术人员对于该技术的了解不够深入，也无法掌握实际情况，所以还要加强探讨和分析。基于此，以下分析CAPE 封层技术的原理和应用，探讨施工工艺，希望为我国公路工程领域的全面发展产生积极的作用。

1 CAPE 封层施工技术原理

在碎石封层施工后，表面开展稀浆封层结构施工，并制作为复合沥青路面形式，这就是CAPE 封层路面形式。从工程实际情况分析了解到，这种形式的路面密实度较高，平整度达标，抗滑性、抗裂性较高，施工成本较低，寿命较长，所以被大量地应用到养护实践中，尤其是一些没有发生病害的路面养护中，在新建路面时，面层摊铺施工也可以应用该技术。CAPE 封层结构内，碎石封层胶结材料能够达到防水的效果，且碎石有耐磨、抗滑性能方面的要求；稀浆封层施工后，促进碎石之间嵌挤性能的提升，填充效果达到规定要求。较之其他的路面养护施工技术来说，CAPE 封层技术可以应用到结构稳定或者轻微沉降问题的路基中，保障道路的平整性、舒适性满足要求，防止发生扬尘的问题，达到环保性要求；CAPE 封层复合路面的寿命较长，且现场施工中人力、物力使用量较少，可以快速恢复交通通行，不会给道路交通产生严重的负面影响。

2 CAPE 封层施工技术的应用

2.1 工程概况

某公路项目经过长期的运营，有很多重载车辆进入道路内通行，所以某些部位出现了轻微裂缝的损害问题，局部位置上的平整度比较差，一些沥青路面发生老化的问题。在经过现场分析发现，有些面层结构的抗滑、耐磨性降低，严重影响交通通行的质量，舒适性、安全性都比较差，无法达到交通通行的标准要求。为了防止路面原病害问题的进一步扩大，公路管理单位经过现场综合分析，技术人员确定应用CAPE 封层预防性养护技术进行施工，以恢复道路交通的通行质量。在养护实施前，先选择一段典型的道路进行分析，使用长度3m 的直尺检测平整度，并利用偏转轮拖车法检测偏离性，通过使用横向力系数法检测道路抗滑性，再利用式（1）检测确定病害横向力系数。

式（1）中：

SFC

为病害路面横向力系数；Fs 为轮胎上侧向摩阻力值（N）；W 为轮胎上竖直荷载值（N）。

经过现场实际测量和计算分析，该路面病害问题平整度均为8.5mm，抗滑性为3.6，规范值需要控制在4.0～7.0mm。由此可见，该路面的抗滑性、平整性都有了一定程度的下降，但是病害问题并不是很严重，应用CAPE 封层预防性养护施工技术可以满足要求。

2.2 CAPE 封层设计

2.2.1 封层类型

CAPE 封层施工中，碎石封层和稀浆封层的基本原理是不同的，技术参数的确定应根据现场实际情况而定。在碎石封层施工后，路面结构的磨耗、抗荷载性能不断提升，使路面具备较高的抗剪切性能；稀浆封层是利用渗透方式的填充到下部结构层，从而达到整体性能的要求的。CAPE 封层施工中，上部稀浆封层主要是粗型封层与中型封层两种，目前我国应用的碎石材料粒径有5～10mm、10～15mm 两种，粒径减小，抗滑性、抗裂性会越低。

同时，应用CAPE 封层施工技术并非将碎石封层与稀浆封层简单叠加，而是通过碎石封层实现防水、抵消荷载提升抗滑性能，且利用稀浆封层结构实现锁定碎石、渗透填充功能，能够提高工后路用性能。根据国外应用CAPE 封层施工的经验，考虑到路面的运行情况，分析了解各项技术参数，选择最佳的材料类型。

2.2.2 原材料要求

沥青路面病害问题较为常见，受到材料性能、技术参数影响，所以在具体的养护施工中，必须加强原材料质量监督与管理，从而提升施工效果。

（1）胶结料

CAPE 封层施工中，胶结料是核心材料。除此之外，可以根据不同养护要求，选择不同材料，如改性沥青、乳化沥青等都是常见的胶结材料。改性沥青通常是在碎石封层中应用。在实践中，改性沥青在现场加工中，根据工程要求设置采样口，并且随时进行胶结料的检测，并且配置相应的搅拌设备、存储设备。为了预防改性沥青的离析、凝聚等问题，应在改性沥青的使用中加强检测，分析了解其性能，才能更好地消除存在的问题。CAPE 封层结构稀浆封层，乳化沥青的使用量要明显少于下部结构，且要考虑到项目的搅拌时间、成型时间、黏附性等特点，满足工程建设需要，保障工程质量合格。

（2）矿料

粗集料一般应用安山岩、石灰岩等材料制作形成，对于道路重载的区域，应采用玄武岩材料制作。为了提高粗集料的性能，可以学习和了解国际上应用消石灰处理酸性材料的方式，还可以按照技术标准加入必要的抗剥落剂，从而使乳化沥青酸碱度达到要求，集料性能完全符合标准。

（3）填料

填料的选择极为重要，使用干燥性好、无结团的水泥、矿粉或者消石灰的材料，从而使材料级配性能合格，具备较高的稳定性、强度性能，达到使用的标准。

（4）添加剂

在混合料中，会加入有机类、无机盐类的添加剂材料，确保拌和时间、性能参数等处于合理的范围内，添加剂的性能对于材料的性能有直接的影响，如果选择种类或者加入比例不当，极易造成养护效果无法满足要求。

此次公路工程中，对于病害路面采用CAPE 封层养护技术，使用9.5～13.2mm 的橡胶沥青碎石材料制作稀浆封层结构，橡胶施工量为2.0kg/m，碎石厚度最大15mm。半刚性基层现场施工环节，按照施工工艺方案的要求开展透层油的喷洒施工，以满足现场施工的要求，通常应确保沥青材料的使用量按照原设计方案适当增加10%～20%左右，这时可以不喷洒透层油。在现场施工中，根据实际情况了解到CAPE 封层结构胶形式，按照规定要求开展设计，以提升结构性能要求，确定最佳的CAPE 配合比计算公式，但是为了能够提升稀浆填充效果，达到抗载荷的要求，碎石封层的碎石撒布量应比普通碎石封层减少10%。稀浆封层施工中，要保证级配性能合格，确保施工后没有石料裸露在地表的情况。

2.2.3 稀浆封层级配

在确定CAPE 封层结构形式以及材料之后，还要确定级配参数，以达到封层结构性能的标准。在稀浆封层级配确定时，对材料的和易性有足够的了解，不能出现施工中断的情况，以免出现离析的问题。为了预防CAPE 封层施工中出现材料飞散、表面不均匀、大粒石卡住摊铺机槽沿，导致在摊铺环节出现划痕的情况，应将粒径控制在合理范围内，这是提升施工效果的关键。

2.3 CAPE 封层施工工艺

2.3.1 下承层处理

在正式养护施工前，组织技术人员进行下承层结构的检查，如果有缺陷问题存在，需要及时消除病害问题，才能提高施工的效果。CAPE 封层施工工艺和普通碎石封层与稀浆封层是基本一致的，所以此次项目在施工中应对下承层结构出现的轻微裂缝、坑槽、车辙、松散等问题，采用CAPE 封层施工技术完成。坑槽病害问题，按照圆坑方补的基本原则，开槽达到稳定性后，才能将表面的松散材料清理掉，再使用合格的填料填充槽内，保证摊平压实参数满足工程质量和标准要求。如果裂缝宽度小于1.0mm，一般不会进行碎石封层施工；如果裂缝宽度超过1.0mm，应进行灌缝施工，并落实表面封层施工。

原路面如果有轻微泛油的问题，需要合理调整沥青使用量以及碎石使用量；对于严重泛油的问题，选择应用最佳方式开展处理，主要是通过油包或者泛油路面清理，再通过冷补或者热补的方法处理。对于车辆推移所造成的深度超过1.0cm 的车辙病害问题，利用切割或者铣刨方式处理，然后修补作业，在完成后再进行碎石封层的摊铺施工；基于强度性能降低、水稳定性不合格的基层来说，引发的车辙病害问题需要先处理基层病害，在基层结构性能合格后，才能开始碎石封层的施工。松散路面在施工前，先将松散的物料清理干净，重新摊铺路面结构，以确保整体的性能符合要求。

2.3.2 碎石封层施工

碎石封层施工中，要想达到施工效果，其路面表层的温度应超过30C，倘若地表温度低于15C 时，不能开展施工。沥青撒布温度要结合不同胶结料的类型选择确定，如表1 所示。现场组织人员开展沥青温度检测，不合格时禁止施工。

表1 施工温度

异步碎石封层施工中，石料撒布需要在沥青喷撒后立即进行，一般两个施工工序间隔5～10m 左右。撒布碎石前，应确保沥青路面结构的温度在80C 以上，碎石温度控制在60C 以上。同步碎石封层结构，其封层车应把沥青、碎石同时铺设到路面上，确保沥青和石料快速结合，并且受到外部荷载作用而提升结构的强度。这种情况下，沥青结合温度超过120C，且黏结性合格。因为流体表面张力的作用，导致热沥青材料沿着石料表面爬升，其高度应为石料高度的2/3为宜，且石料表面会出现半月面，覆盖石料70%的表面，从而达到结合性能的要求。碎石撒布施工，应加强覆盖率的控制，通常要超过80%，如果无法达到这一要求，采取人工方式补充撒布施工。对于局部撒布不合格的情况，施工人员应及时调整处理。碎石撒布工作结束后，投入设备进行碾压施工，初压温度在65C 以上。碾压工作全部完成后，对表面散落的石料进行清理处理。碎石封层工作完成后，需要加强交通管制，确保车辆行驶速度控制在40km/h 以内。

2.3.3 稀浆封层施工

稀浆封层施工的环境尤为重要，应选择干燥、温度较高的季节进行施工，且现场温度在不能小于15C，如果有降雨的情况，需要立即停止施工。碎石封层施工完成的一段时间内，在碎石和胶结料达到稳定性要求后将表面碎石清理干净后，再进行稀浆封层的铺设施工，通常两者间隔在7d 以上。稀浆封层摊铺施工，采取两次摊铺的方式，第一层达到固化成型且碾压达到密实度标准，才能开始第二层的摊铺施工，通常两者间隔在7d 以上。稀浆封层施工阶段，加强现场控制，消除离析的问题。因为运输、振捣等导致的离析问题，一般都是在横向接缝位置上出现，所以在封层施工中应加强摊铺交接位置的控制。如果发现两车交接部位有质量问题，应及时清理掉，再进行后续的摊铺施工。

在材料装载的环节，需要使用装载机在不同位置上装载施工，且从集料堆底部向上反复搅拌多次使用，再进行装载施工，以消除离析的问题。稀浆封层车的拌和筒尺寸严格控制，还要确保搅拌的速度符合要求，从而提升稀浆材料的质量，以免产生严重的质量问题。摊铺槽内分料轴的轴距、桨叶高度、数量以及安装角度都必须严格控制，提升拌和的效果，以免给工程的质量造成不利的影响。稀浆封层施工中，车辆行驶速度严格控制，这是影响摊铺效果的关键。混合料的摊铺速度符合要求，材料供应充足，不能发生离析、分离等问题。

在现场施工中，不能直接给摊铺箱内喷水处理，否则会导致材料发生质量问题。如果温度不合格，会造成稀浆层与下层结构结合性较差，成型后的稀浆层也会出现松散、破碎等问题。如果现场摊铺施工的路面、环境温度在15C 以内，并且有持续下降的趋势，禁止开展施工；如果在施工之后的24h 有冻结的危险，禁止开展施工。雨季施工时，随时了解天气变化情况，避免雨水把路面沥青冲刷掉，发生封层松散的问题，所以应结合天气变化采取合理有效的应对措施。稀浆封层施工后，加强交通管制极为重要，在表面固化之前，禁止任何车辆进入作业现场。在整个施工中，由于人为、设备或者其他因素造成路面损坏，应立即组织人员修补处理，以免缺陷面积的进一步增大。通常来说，稀浆封层施工后的1h，即可开放交通通行，但是应限制重载车辆驶入。在刚刚开放交通的时期，混合料的强度比较低，还不能达到正常交通通行的需要，所以必须加强交通管制，对车辆载重、行驶速度等进行控制，且叮嘱过往车辆，不能存在急刹车、急转弯、调头等操作，以免给路面造成严重的伤害。

3 结语

综上所述，沥青路面CAPE 封层预防性养护施工方式有着较高的综合效益，可以提升道路通行质量水平。在沥青路面出现轻微病害问题之下，采取CAPE封层养护施工技术，及时修复病害的问题，从而确保结构的施工效果。该施工方式工期短、效率高，可以尽快恢复路面性能。但是也要注意，下承层病害问题应先行处理，且要落实碎石封层、稀浆封层的质量控制，确保各层衔接效果合格，提升养护质量水平。