高速公路沥青路面密封胶热熔灌缝养护施工技术

1 引言

高速公路路面结构以沥青混凝土为主，沥青路面施工主要材料为集料、填料、沥青胶结料等，并按照设计类型的不同设有一定的空隙率，在外界行车荷载和气候环境的不断作用与影响下，沥青路面在运营一段时间后会产生裂缝，分为横向裂缝、纵向裂缝以及网裂，若不及时处理，病害会不断发育，直接影响公路基层，严重影响路面的行车舒适性和安全性，因此，应采用有效措施进行沥青路面裂缝处理。热熔密封胶技术处治裂缝病害具有经济性强、效果显著、效率高等特点，处理完裂缝后可实现快速交通开放[1]。本文基于该原理，围绕热熔密封胶技术工程特性、施工工艺进行展开，并具体工程中进行应用研究。

2 沥青路面常见裂缝病害

2.1 横向裂缝

据统计，横向裂缝（见图1）通常出现于路面施工完毕后的2～7 年内，为沥青路面产生率最高的早期病害形式，横向裂缝主要可分为贯通类和非贯通类两种， 且会随着通车时间的延长而不断扩大， 导致横向裂缝的主要因素为基层裂缝的发展和外界温度的变化，即可概括为反射裂缝和温缩裂缝，同时路基的不均匀沉陷也会引发横向裂缝。

图1 横向裂缝

2.2 纵向裂缝

纵向裂缝（见图2）在沥青路面病害中较为常见，通常会存在于沥青路面纵向接缝以及车道轮迹带处， 其宽度一般低于3 mm，造成纵向裂缝的主要原因：一是沥青路面摊铺施工时未按要求进行接缝处理，两次摊铺施工接缝处存在脱离；二是路基边坡的压实度不足而产生不均匀沉降和滑移； 三是重载车辆车轮长期碾压下面层产生应力疲劳。

图2 纵向裂缝

2.3 网状裂缝

网状裂缝（见图3）主要分布在交通量较大且运营时间较长的路段上， 在行车荷载的反复碾压作用下沥青面层和水稳层会产生疲劳破坏，进而形成网状裂缝[2]。 网状裂缝往往分布较为密集，其形成的原因主要是横纵裂缝的持续发展最终汇集。

图3 网状裂缝

3 工程概况

某高速公路建设项目全线长100.654 km， 双向四车道设计标准，路基宽度为26 m，设计行车速度为100 km/h，路面为沥青混凝土路面。 该高速公路主要处于高海拔地区，平均海拔约3 000 m，年降水量最低能达到750 mm，气候环境恶劣，隶属于高寒阴湿区域，公路自投入运营到现在，随着超重载车辆数量不断增加，加之外部不良气候条件等因素长期影响，沥青路面前后出现了多处病害问题，如车辙、裂缝、沉陷等，其中以裂缝病害为主，直接降低了路面沥青材料黏附性能，影响了沥青混合料的整体强度，使路面集料出现剥落，裂缝内存在的自由水在行车荷载作用下逐渐变为压力水，不断冲刷公路基层，导致路面结构层损毁、 下陷。 由于该高速公路日常交通量较大，进行裂缝养护处理时不得占据大量时间，因此，通过研究分析，拟采用热熔密封胶技术进行裂缝灌缝处理。

4 热熔密封胶灌缝施工工程特性

路面裂缝养护常选择热熔密封胶[3]。热熔密封胶灌缝材料主要由树脂、石油沥青等基本材料构成，再通过掺加一定比例的添加剂和改性剂制成，按照黏度性能的不同，可将密封胶分为水性（S 型）、油性（Y 型）以及热熔型（R 型）3 类，其工程性能见表1。 在193 ℃高温条件下，热熔密封胶可与沥青路面中既有材料相融合， 随着温度的降低， 热熔密封胶逐渐发生硬化，进而在路面裂缝中构成密实楔形结构，密封胶材料具备良好的弹性，会伴随裂缝形状的改变而产生相应的形态变化，在裂缝内时刻保持良好的密封状态。 研究表明，热熔密封胶为目前沥青路面裂缝处理的专门所用材料，其具备优异的抗老化、抗水性、弹性、黏结性等性能，且各项性能稳定，针对裂缝填补具有较高的实用性。

表1 密封胶性能指标

热熔密封胶灌缝技术为一种沥青路面预防性养护工艺，灌缝处理的前提应保证路基完好， 主要适用于裂缝宽度低于15 mm 且边缘轻微错台， 或裂缝宽度在15～25 mm 且边缘发生中等碎裂的情况下。 热熔密封胶灌缝施工常需配合开槽技术，以确保灌缝整体质量，且可提高施工的效率和速度，更好地适用于交通量较大沥青路面裂缝修补应用中， 实现快速修补开放交通。

5 热熔密封胶灌缝施工准备

5.1 环境要求

灌缝施工之前， 应提前对沥青路面的温度和潮湿度进行现场检测，确保路面温度大于5 ℃，湿润度低于3%，风力低于三级， 确保各项条件均满足要求后方可进行热熔密封胶灌缝施工。 而当环境温度在0～5 ℃时，应首先采用预热设备对裂缝开槽部位进行预热处理至设计温度，再进行灌缝施工，确保热熔密封胶的整体黏结性能，而当环境温度低于0 ℃时，则不得开展灌缝施工。

5.2 材料准备及加热

选择经济适用且性能优良的密封胶材料， 并对密封胶的用量进行严格控制， 结合沥青路面裂缝实际大小确定密封胶用量。 提前将密封胶在加热仓内进行预热处理，尽量保证可实现一次性加热，以免导致密封胶老化，影响裂缝填补质量[4]。

6 热熔密封胶灌缝施工技术要点

6.1 开槽

首先设定好裂缝开槽的深度和宽度， 选用性能良好的开槽机进行施工， 并结合开槽的相关数据指标来相应调整开槽锯片大小。槽口切入时其宽度需大于1 cm，深度控制在1～3 cm，且深度比控制在2∶1 左右为宜。另外，开槽机进行开槽处理时，应保持裂缝方向和切入方向一致，确保槽口形状具有规则性。

6.2 清槽

开槽施工完毕后，现场技术人员及时进行清槽处理，这样可有效提高路面槽口和密封胶之间的黏合力。 另外，开槽施工时会产生较多的石渣和碎石， 此时应及时采用高压气泵和钢丝刷进行清理， 这样能进一步确保路面和密封胶的黏结作用效果。

6.3 灌缝

结合本项目沥青路面裂缝实际宽度情况， 选择采用直接热熔灌缝和开槽热熔灌缝两种技术进行裂缝处治， 针对宽度大于10 mm 的裂缝，其边缘无散落、变形以及支缝，在清理完缝内杂物后可直接进行热熔密封胶灌注， 再采用砂进行填补后再次进行热熔密封胶灌缝处理，直至裂缝被灌满。 由于存在热胀冷缩作用，为提高裂缝灌注质量，同时确保沥青路面整体平整度，当施工环境温度较高时，灌注密封胶时其灌注面应高出沥青路面1.0 mm 左右，而当施工环境温度较低时，密封热熔胶的灌注面则需低于沥青路面1.0 mm。 当裂缝宽度低于10 mm 时，可采用开槽机进行扩缝处理，再采用灌缝机进行热熔密封胶灌缝施工。 为提高裂缝的灌注质量，应严格按照设计要求分时间间隔均匀灌注， 避免形成丝网而影响整体灌注质量[5]。 针对大坡度段沥青路面裂缝灌缝时，应从高到低进行灌注处理，并在灌注好的密封胶表面均匀洒布细砂，防止产生流淌，且能加速热熔胶的吸附。

6.4 养护

待热熔密封胶灌注施工完毕后， 在密封胶表面均匀洒布一层施工砂，待密封胶自然冷却硬化约15 min 后再将施工砂及时清除，保证硬化后的密封胶可与裂缝两侧路面保持齐平，填缝处表面应无任何颗粒，饱满且密实，待具备一定弹性即可开放交通。

6.5 质量检测

本项目灌缝施工完毕后，选择试验路段对灌缝前后路面弯沉变化进行检测，并对裂缝修复情况进行观察，其检测结果见表2。研究结果表明，采用灌缝技术施工后路面弯沉值均得到不同程度的降低，各处裂缝修复良好，路面平整度得到有效提高。

表2 试验路段灌缝施工前后对比结果

7 结语