公路沥青路面层间处治措施研究

收稿日期：2024-01-08

作者简介：伍越辉（1985—），男，本科，工程师，从事路桥施工工作。

摘要 为了保证沥青路面施工质量，文章总结了沥青路面透层油、黏层油和封层等层间处治材料的选择方法。依托某高速公路项目，以渗透深度和层间抗剪强度为评价指标，确定了透层油和黏层油的最佳用量，并阐述了沥青路面层间处治施工要点和常见问题，研究成果可为类似项目提供借鉴。

关键词 高速公路；沥青路面；透层；黏层；封层；施工要点

中图分类号 U416.217文獻标识码 A文章编号 2096-8949（2024）09-0125-03

0 引言

近年来，公路工程的建设里程逐年增加。沥青混合料因施工简单、行车舒适性好等优势，已成为公路工程中最常用的路面结构层。为了避免沥青路面在车辆荷载作用下产生推移、剥落和分层等病害，需在沥青路面层与层之间撒布透层油、黏层油和封层等。但是，很多技术人员通常参考类似项目图纸制定沥青路面层间处置方案和施工技术，使得处治效果不佳。因此，进一步研究公路沥青路面层间的处治措施具有重要意义。

1 公路沥青路面层间处治材料

公路沥青路面的层间处治技术包括铺设透层油、黏层油、封层及基层粗糙度控制等，其中透层是铺在基层上、增加基层与沥青面层的黏结性，黏层是铺在沥青面层之间、增加面层之间的黏结性，封层主要是为了防水。不同层间处治技术的功能不同，对材料性能的要求也不同。

1.1 透层材料

根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004，以下简称《规范》），透层油可选择渗透系数好的煤沥青、液体沥青和乳化沥青等材料。煤沥青是煤焦油经蒸馏去除液体馏分之后的残余物，化合物组成较复杂，与集料的黏附性较好，但温度稳定性较低，熔融时易燃烧，并会产生有毒有害气体，威胁人身安全，在实际项目中应尽量少用；液体沥青是采用汽油、煤油和柴油等溶剂，将石油沥青稀释而成，具有软化点较高、黏度小和流动性好等特点；乳化沥青是在普通沥青加入阳离子乳化剂、阴离子乳化剂和非离子乳化剂等充分搅拌而成，其黏结性、防水性和抗老化性较好[1]。

无论采用哪种透层材料，喷洒后应渗入基层内至少5.0～10.0 mm，与基层联结成一个整体。需注意，透层材料的用量不能直接采用设计文件中的数值，应根据现场试洒确定，且不宜超出表1所示的数值。

1.2 黏层材料

由《规范》可知，黏层油宜优先选用快裂或中裂乳化沥青、改性乳化沥青、快凝或中凝液体沥青等，且基质沥青标号应和沥青路面结构层保持一致。同时，黏层材料的用量也应根据现场试洒确定，且不宜超出表2所示的数值。如果黏层兼做封层或上方铺筑薄层大空隙排水路面时，可适当提高黏层油用量。

1.3 封层材料

按使用位置不同，沥青路面封层可分为上封层（下面层下）和下封层（中上面层间）。封层应结合公路等级、交通量和外界环境等因素，选择黏结性好、温度稳定性好和水密性好的材料，比如碎石封层、稀浆封层和微表处等[2]。

2 公路沥青路面层间处治施工要点

2.1 工程概况

2.1.1 设计参数

研究对象为某高速公路项目，其里程为108.5 km，起点桩号为K0+000，终点桩号为K108+500，设计速度为100 km/h，设计标准为双向四车道，路基标准横断面宽25.5 m，路面为沥青混合料路面，厚度为70 cm。具体路面结构组合如下：AC-13C上面层（4.0 cm）+AC-20C中面层（6.0 cm）+AC-25C下面层（8.0 cm）+水稳碎石基层（36.0 cm）+水稳碎石底基层（18.0 cm）。其中，透层油采用SBS改性乳化沥青，黏层油采用快裂阳离子乳化沥青，封层采用同步碎石封层。

2.1.2 建设条件

公路沿线地势较平坦，属大陆季风性气候，夏季高温持续时间长，降水量较小，年平均降雨量约335～

380 mm，且集中在6—9月份，冬季寒冷干燥。

2.2 层间处治材料用量

2.2.1 透层油用量

在20 ℃的环境中开展室内试验，利用水稳碎石材料制备若干个试件，测量了不同用量的SBS改性乳化沥青在半刚性基层中的渗透深度，试验结果见图1所示：

图1 透层油乳化沥青含量对渗透深度的影响

试验结果表明，乳化沥青含量越高，其在基层材料中的渗透深度越大。当乳化沥青含量＜1.2 L/m2时，渗透深度快速增大。乳化沥青含量从0.7 L/m2增加至1.2 L/m2，渗透深度从5.1 mm增加至8.0 mm，增加幅度F=（8.0?5.1）/5.1×100%=56.9%；当乳化沥青含量＞1.2 L/m2时，渗透深度变化不明显。

2.2.2 黏层油用量

该文制作了若干个喷洒快裂阳离子乳化沥青的沥青混合料试件，测量其层间抗剪强度，并以未喷洒黏层油的沥青混合料为对照组，试验结果见图2所示。

随着乳化沥青含量的增加，沥青混合料的层间抗剪强度增加，且两者之间基本呈线性正相关关系。当乳化沥青含量从0.3 L/m2增加至0.6 L/m2时，沥青混合料的层间抗剪强度从0.86 MPa增加至1.03 MPa，增加幅度F=（1.03?0.86）/0.86×100%=19.8%。随后，用式（1）拟合了乳化沥青含量和层间抗剪强度的关系，拟合相关系接近1，拟合效果好。

y=0.57x+0.686 （1）

综上，基于经济性、合理性和可行性原则，建议该高速公路的透层油乳化沥青含量取1.2 L/m2、黏层油乳化沥青含量取0.3 L/m2。

图2 黏层油乳化沥青含量对层间抗剪强度的影响

2.3 层间处治的施工要点

2.3.1 基层粗糙度控制

结合相关研究成果，基层表面粗糙度会影响沥青路面层间的抗剪性能。一般情况下，基层表面粗糙度越大，摩阻力越大，沥青路面层间的抗剪性能越好。但当基层表面粗糙度超出某一临界值时，沥青路面层间的抗剪性能呈衰减趋势，主要原因在于：基层表面粗糙度过大，部分透层材料会堆积在其纹理中，无法形成均匀薄膜。

在面层施工前，需在基层强度大幅增长前进行横向凿毛处理，使基层表面形成一个粗糙均匀的接触界面，提高沥青路面层间的水平抗剪强度。基层粗糙度数值宜控制在0.4～0.8 mm，可采用铺砂法测量，即将一定体积（25 cm3）的标准干砂在基层上摊铺成圆形，然后测量圆的直径，最后可按式（2）计算出基层粗糙度[3]。

（2）

式中，TD、D——基层表面粗糙度、圆的直径（mm）；V——干砂体积（cm3）。

2.3.2 透层施工

为了保证SBS改性乳化沥青透层油在基层中的入渗深度，应在水稳碎石基层施工完成12 h内及时撒布。透层油宜选智能沥青撒布车施工，以准确控制透层油用量、撒布温度等参数。撒布车可先在中央分隔带一侧施工，掉头后再施工另一侧，且2次撒布宽度宜重叠10.0～15.0 cm。对于局部漏撒或撒布车难以施工的区域，可采用人工补撒；对于撒布量大的局部区域，需及时清扫干净，保持透层油撒布量的均匀性。

SBS改性乳化沥青的透层油施工完成后，要暂时封闭交通，对其进行养生，直至乳化沥青渗透且水分蒸发，并及时铺筑面层，防止施工车辆损坏透层。

2.3.3 黏层施工

黏层也可使用智能沥青撒布车施工，施工顺序同透层油。但是，在气温小于10 ℃的环境中，不得撒布黏层油。需注意，撒布的黏层油要呈均匀雾状，不得有洒花漏空或成条状，也不得有堆积。对于喷洒量不足的区域要进行补洒，对于喷洒过量的区域要刮除。黏层油施工完成后，也要封闭交通，及时养护。

2.3.4 封层施工

同步碎石封层技术是将沥青撒布、石料撒布同时进行，待撒布完成后用胶轮压路机紧跟压实（见图3所示），使得沥青与石料间充分接触，能够迅速结合成碎石封层。在沥青和石料结合时，沥青温度下降较少，基本可保持在160 ℃以上。此时，沥青流动性好，可以更好地嵌入石料表面的微观纹理中，使两者黏结牢固，在很大程度上改善了封层的黏结性和防水性[4]。因此，同步碎石封层施工技术较简单、施工速度快，仅需一辆同步碎石封层车和一台压路机就可完成主要的施工作业。

图3 同步碎石封层施工示意图

2.4 层间处治施工的问题分析

2.4.1 透层下渗困难

由于该公路工程的基层为半刚性材料，表面密实性好，SBS改性乳化沥青透层油渗透困难，局部区域的透层油停留在表面，形成一层“油膜”，无法起到黏结、防水作用。同时，在沥青路面的面层施工时，停留在基层表面的透层油容易被运料车和摊铺机等破坏。

2.4.2 黏层喷洒量不均匀

即使黏层油采用智能沥青撒布车施工，但由于施工人员的水平参差不齐，撒布车的行驶速度不均匀，使得黏层油的喷洒量不均匀，部分区域黏层油用量大于设计值，而部分区域黏层油用量小于设计值。对于黏层油用量小的部分，无法为沥青面层提供足够的黏结力；而黏层油用量过多，会出现“富油层”，更容易出现层间滑移。

2.4.3 层间污染

透层油或黏层油在夏季施工，若未及时结合天气情况调整施工工期，会使得部分路段的透层油或黏层油在降雨后被冲刷至路面结构层的边缘，不仅使结构层表面一定深度范围内的透层油或黏层油流失，还会对周边环境造成污染。

同时，如果交通管制不当，施工车辆可能误入刚喷洒过透层油或黏层油的路段，使得透层油或黏层油黏在橡胶轮胎上，从而破坏透层油或黏层油。

2.4.4 碎石封层掉粒

沥青和集料间黏结不牢，可能导致碎石封层出现掉粒现象，具体原因如下[5]：一是集料表面较脏，存在粉尘。二是沥青黏度低或含量不足。三是沥青喷洒厚度不均匀，未形成有效沥青膜，存在“露白”现象。四是部分集料粒径偏大，沥青难以黏结。

3 结论

该文依托某高速公路项目主要研究了沥青路面层间处治材料的选择、用量估计及施工要点，得到了以下几个成果：

（1）透层油、黏层油和封层等是公路沥青路面层间处治的常用技术，可优选采用乳化沥青、液体沥青和同步碎石封层等材料。

（2）透层油用量越高，在基层中的渗入深度越大，但过高会形成一层油膜。黏层油含量越高，沥青混合料的层间抗剪强度越大。

（3）透层、黏层和封层等施工时，要严格控制乳化沥青、碎石等材料的撒布量，合理安排施工工期，尽量避免出现透层下渗困难、黏层喷洒量不均匀、层间污染和碎石封层掉粒等问题。

参考文献

[1]武越锋. 半刚性基层沥青路面层间处治技术研究[J]. 交通世界， 2021（16）： 24-25.

[2]李姝. 基于不同下封层技术的沥青路面无机结合料稳定材料基层疲劳寿命分析[D]. 沈阳：沈阳建筑大学， 2020.

[3]陈世斌， 袁永强， 姚运仕， 等. 半刚性基层沥青路面层间处治增强黏结力的试验[J]. 长安大学学报（自然科学版）， 2019（4）： 44-51.

[4]唐羽. 基-面層间界面形态对沥青路面力学性能影响研究[D]. 重庆：重庆交通大学， 2018.

[5]高峰. 半刚性基层沥青路面基面层间非光滑表面处治试验研究[D]. 西安：长安大学， 2017.