浅谈高速公路预防性养护技术应用

王吉生

摘要：近年来，为降低高速公路路面的养护成本，延长道路的使用年限，酒泉公路局在高速公路预防性养护技术上的引进了一些“新技术、新材料、新工艺、新设备”，把科技创新能力建设放在优先地位，加大科技对公路养护的有力支撑，发挥科技创新的引领作用，积极推进了科学养护进程，在G30线嘉安段、瓜星段高速公路预防性养护技术推广应用上取得了新突破。

Abstract： In recent years， in order to reduce the maintenance cost of expressway pavement and extend the service life of roads， Jiuquan Highway Bureau introduced some "new technologies， new materials， new techniques and new equipment" in the preventive maintenance technology of expressways， prioritized the construction of scientific and technological innovation capabilities， increased the strong support of technology for highway maintenance， played the leading role of scientific and technological innovation， and actively promoted the scientific maintenance process， and made new breakthroughs in the promotion and application of the preventive maintenance technology of expressway in the Jia'an section and Guaxing section of the G30 line.

关键词：高速公路;预防性养护;应用

Key words： expressway;preventive maintenance;application

中图分类号：U418.6                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）25-0134-03

1  预防性养护的定义与类型

公路预防性养护是延缓沥青路面受破坏的时间，并保持或提高使用功能，也就是说，预防性养护就是早期的防御性养护技术。将养护措施提前，在路面没有出现早期病害时或路面性能降低时对路面进行养护措施，达到沥青路面病害得到改善，保持或提高路面性能，延长沥青路使用寿命，降低养护成本。

高速公路预防性养护主要包含裂缝处治、雾封层、微表处、碎石封层和薄层罩面等技术。本文主要对SMC薄层罩面技术和几种新型雾封层技术在进行探讨。

2  G30线嘉安段、瓜星段高速公路概况

G30線嘉安段、瓜星段高速公路地处酒泉市，属于典型的大陆性气候，位于丝绸之路的要塞，每天过往车流量大且外部环境恶劣，运行时间达十四年，其主要特点是、降雨少、蒸发大、风沙大、年平均降水量45.3mm，蒸发量3140.6mm，年平均气温8.8℃，平均最高气温24.9℃，最低气温-10.4℃。原路面结构为上面层 5cmAC-16+下面层 7cmAC-25，一些路段展开过微表处，但因实施时间已久，部分路段微表处、灌贴缝损坏严重，出现横纵向裂缝、路面老化开裂渗水等问题。

3  SMC温拌改性沥青薄层罩面

G30线嘉安段SMC 温拌罩面预防性养护工程施工桩号为养护SK2621+850-SK2625+200，行车道做过微表处施工。部分路段已经出现路基沉降、车辙、推移拥包、横纵裂缝等多种路面病害，对该段进行了SMC改性沥青薄层罩面施工。

3.1 SMC 改性沥青薄层罩面施工工艺

3.1.1 SMC改性沥青的加工工艺

SMC 常温沥青改性剂是以从废旧塑料、废旧橡胶等甲基苯乙烯类高分子材料中提炼出来的甲基苯乙烯类嵌段共聚物（Styreneic Methyl Copolymers，SMC）为主要材料，与环氧树脂、环氧树脂固化剂及其他助剂按一定比例配和而成的聚合物溶液。

道路石油沥青进行 SBS 改性、提高了沥青高稳定性和低温抗裂性，再对 SBS 改性沥青添加了 SMC 进行二次改性，SMC 改性沥青生产的第一步便是 SBS 改性沥青的生产。 首先将 SBS 改性沥青生产设备进行检查、调试、加热升温（185-190℃）。基质沥青加热至 185-190℃后洗罐 20min。试产。按 2t的量进行试产，将沥青打入生产罐后依次缓慢加入 SBS 改性剂、助溶剂和稳定剂（SBS 改性剂掺量为基质沥青的 4%，助溶剂掺量为基质沥青的 4‰，稳定剂为基质沥青的 1.5‰），首次加入剪切 30min后过磨，之后边加入边剪切边过磨，过完磨的 SBS 改性沥青打入发育罐（发育罐温度 185-190℃）恒温发育 6h。检测合格后（检测合格后可大批量生产）将 SBS 改性沥青进行冷却，冷却至 160℃以下（本次生产冷却至 150℃）时按基质沥青 4%的量加入 SMC 温拌改性剂。

3.1.2 摊铺

为了确保施工完成后路面处于最佳的平整状态，应用摊铺机来实施摊铺，在使用时要提前就位，紧随设备之后，要使摊铺的厚度调整到合适水平，对各类仪表加以校准，确保摊铺机匀速向前直线平稳前进，摊铺温度通常控制在110-120℃区间。摊铺工艺与普通新建路面的上面层摊铺工艺基本无太大差别。

3.1.3 碾压

碾压之前要清扫边缘散落的混合料，在具体碾压时要先后经历初压、复压和终压三个环节。第一个环节采用十二吨双钢轮振动压路机，要紧随摊铺机之后，立刻匀速静压一到二遍，速度要保持在2到3公里每小时，确保在温度较高条件下获得较佳的碾压效果。

碾压时要先从两侧开始，然后碾压中央，先静压再振动，先慢慢碾压，然后加快速度，要严格按照“紧跟、慢压、高频和低幅”准则来进行，压路机要有2/3轮宽以上处于老路面，再由低往高逐次碾压，如果使用静压方式碾压，每次重叠轮宽要在20cm及以上，如果使用振动碾压方式要使每次重叠轮宽在20cm以下。碾压段落不能过长，折返距离要低于4m。在具体碾压的过程中要重视控制好水量或油量，不能出现粘轮现象。

轮胎压路机碾压遍数根据试验段来确定，碾压时注意观察碾压效果，防止过压。终压采用12吨双钢轮压路机，终压应紧接在复压后进行，碾压2-3遍。

3.2 SMC温拌罩面特点

该技术的应用给旧沥青路面换上了新装，平整度的改善提高了行车舒适性;抗滑能力提高了行车的安全性;使许多原路面表面病害得以治理，使道路使用寿命更长。此项技术具低能耗、低成本、施工灵活以及路用性能好等优势特点。

3.3 效果评价

该路段改造后路面裂缝、车辙整病害全部治理完成，路面无松散、拥包，压实效果良好，平整度、舒适度极大的提高，噪音降、造价成本降低。

SMC罩面施工便捷且十分灵活，不仅能够确保沥青路面施工质量，同时能够有效提高施工进度。路用性能较好，常温改性沥青混合料铺筑在某种程度上的模量水平的下承层上，具有较高的抗高温剪切变形、抗低温和疲劳裂开能力以及抗松散剥落能力和耐久性。加铺改性沥青混凝土薄层，跟普通沥青混凝土相比，SMC常温沥青薄层更具有优势：施工时对环境气温要求放宽了很多，即使在寒冬也可施工;由于SMC改性沥青薄层加热温度较低，其所消耗的燃料少，且厚度薄，很适用于那些需要高程限制的路段，施工工期短，成效提升明显，经济效率高，对环境污染小。

4  雾封层

4.1 PRDC沥健沥青路面养护剂

G30线嘉安段SK2664+000-SK2668+000段，纵横裂缝每公里平均2484延米，路面渗水、抗滑性能降低。对该段路进行PRDC沥健沥青路面养护剂（沥健）施工。

4.1.1 PRDC的施工工艺

①封闭交通：严格依据《公路养护安全作业规范》中的规定，对施工路段加以密封，由专职安全员指挥交通，并根据施工进度移动标志牌。

②清扫路面：采用人力或机械来对路面进行清扫，要保证路面干燥清洁，裂缝中不能存在沙石等一些杂物垃圾。

③养护剂的搅拌：在施工前，搅拌PRDC沥健沥青路面养护剂，确保处于均匀状态。

④养护剂的喷涂：使用机械喷洒PRDC沥健，人工紧跟修整和补遗，确保喷涂均匀、不遗漏。

⑤开放交通：施工完毕后进行现场的清理，在4-8小时后开放交通。

4.1.2 PRDC沥健沥青路面养护剂施特点

PRDC沥健沥青路面养护剂具有抵御油类、水及其它损害性杂质影响;能做到密封和再生作用的特征;增强沥青路面的柔韧性和弹性;施工方法简单等特点。

4.2 “科来福”沥青还原剂再生封层

G30 线嘉安段XK2657+200-XK2662+200段路面出现细集料脱落、路面沥青老化、纵横向裂缝等病害。对该路段进行“科来福”沥青还原剂再生封层预防性养护施工。

4.2.1 “科来福”沥青还原剂再生封层的施工工艺

①安全布控及安全保证措施。

施工前根据现场实际情况，提前30分钟谨遵《公路养护安全作业规范》对单车道加以封闭，阻止人员进场;施工时将“安全”放在头等重要的位置，做好交通管制和安全防护工作。

②路面预处理：对路面加以清扫，包含尘土及散落的杂物，并确保路面干燥。施工时可应用路面清扫车等设备来进行清扫。比如要用水冲洗，要在施工之前二十四小时展开，确保在后面施工环节的路面是完全干燥的。

③稀释： 根据路面结构不同，R型沥青再生剂与水的稀释比为2：1或1：1。

④吸收率：施工前，需在施工路段时通过圆环实验，测定路面最佳吸收率。

⑤施工设备：要配备完全自动化的智能沥青洒布车，以测出的吸收率喷洒为依据。施工环境温度要控制在10℃以上，以20-30℃区间的温度为最佳。

⑥施工材料：沥青再生剂是一种阳离子乳液。假如洒布车此前已经洒布过氯化物和阴离子乳液，则要中和或冲洗车厢，避免再生剂乳液被污染（洒布车施用时应熟悉此要求），可以用水或SC型材料冲洗。

⑦养生时间：在20℃以下不少于50分钟，30℃以上不少于20分钟。

⑧洒砂：洒砂量保持在每平米2-3kg。洒砂以后就能开放交通，第2天对砂子进行清扫;洒砂后压路机碾压不低于2遍，清扫砂子后即可开放交通。

备注：①施工用沥青洒布车展开机械化施工，设备要配置计算机控制系统，单独运行的操作油泵、压力表、速率计和测温计等装置;充分考虑具体的施工需要来对洒布量加以控制，将洒布宽度调到合理水平。

②最佳灑布量的确定依据圆环实验结果来定。

4.2.2 “科来福”沥青还原剂再生封层特点

“科来福”沥青还原剂特点可以抵御油类、水及其它损害性杂质影响;在保持沥青表面结构的同时，能发挥密封和再生的功用;

能迅速渗透沥青表层，并与之形成一个整体一起收缩和膨胀，使老化沥青的活性恢复过来，沥青的针入度及软化点明显提高;

施工方法简单等。

4.3 星封层

G30 线瓜星段SK2663+100-SK2664+100段路面出现纵横向裂缝每公里2341延米，油膜剥落严重，防水性能降低。对该路段进行星封层预防性养护施工。

4.3.1 星封层的施工工艺

①路况调查。

对G30高速SK2663+100段进行现场调查及取样，现场调查发现整体路况良好，主要病害为行车道车辙、纵横向裂缝，路面抗滑性能降低，主要存在于路面表面层。

②喷涂。

以设备说明中的方法为依据，结合所需宽度开启喷嘴数，一次最宽可喷3.75m，喷涂量为200-210kg/60s，喷涂速度为3.2到3.5km/h，覆盖面可达到200km/60s。不允许星封层在雨雾天气展开施工，施工之前和之后的路面与空气温度一定要高于10℃，假如路表的温度在37.8℃以上，那么最好采用细水雾使路面湿润，然后喷洒混合料，相对湿度以在60%以下最佳，上限为80%。

③喷涂层数。

针对路面构造深度在4.5-6mm以上的路面可应用喷涂三层混合料的方法;以此增加材料的使用寿命。针对深度低于4.5mm的路面可喷涂两层混合料，这种做法适合绝大多数的高速公路;针对低于4mm的路面，则可喷洒一层的混合料。而且也可选择采用纯SUPREME，在其中加入20%可饮用的水在路面进行喷洒，其最显著的优势是不会使构造深度降低，且能够使此材料的功能充分发挥出来。

④每平方米的喷涂量。

是将液压双隔膜泵的工作压力调到120PSI，此泵的输出量保持在200-210kg/60s，输出量的值对喷涂层的厚度进行控制。

⑤喷涂后的光化干燥时间。

在材料许可的气候条件下，温度为10-37.8℃，湿度在60%以下或低于80%的条件下，为使干燥时间缩短，可添加2%到3%的STARMACRO-FAST，加快干燥。通常而言，喷洒完首层后要干燥60分钟再实施第二层喷洒，如果当天光线良好，在六小时后就能通行。

4.3.2 星封层特点

星封层从材料上采用粘附效果更佳的粘结料，提升材料的实用与耐久性。从工艺上来说，优化粘结剂与颗粒间的裹覆性能，先搅拌砂粒与粘结剂至均匀状态，再对路面实施喷洒，确保此材料在喷涂后能够具有4到5年功能效果。

4.4 PRDC沥健沥青路面养护剂、“科来福”沥青还原剂再生封层和星封层路用性能对比

通过对路段进行PRDC沥健预防性养护施工后，该路段路面封闭了部分路面空隙及细小裂缝，对路面起到保护作用，提升整个路段的通行舒适性和防水能力，沥青软化点和粘度提高，但抗滑能力没有“科来福”沥青还原剂再生封层效果好。

通过对路段进行“科来福”沥青还原剂再生封层施工，该路段路面沥青活性提升，使沥青各成分间的平衡得到很大程度的恢复，提升了抗滑性，进而提升了其整体性能，但防水性能没有PRDC沥健沥青路面养护剂。

通过对该路段实施星封层技术，延缓了沥青路面衰老，保持沥青路面有出色的质量和外观。喷洒到沥青路面后，在表层形成了一层坚韧、耐用、有弹性，防水性能、抗滑性能都有所提高，但都介于PRDC沥健沥青路面养护剂、“科来福”沥青还原剂再生封层之间。

5  总结

随着各项预防性养护技术在G30线嘉安段、瓜星段高速公路養护生产中的推广应用，不但有效破解了高速公路养护工作中遇到的一些技术瓶颈，预防了公路病害的发生，对公路上一些常见的“痼疾”进行了有效处治。而且降低路面的养护成本，延长道路的使用年限，使科技含量技术实力、机械总量明显增强，养护理念、管理模式、作业方式也随之发生了深刻变革。不断加大预防性养护技术的推广应用力度，以创新为引领，以技术为支撑，推动科学养护。

参考文献：

[1]JTG5142-2019，公路沥青路面养护技术规范[S].2019.

[2]JTG F80/1-2017，公路工程质量检验评定标准[S].2017.

[3]沥青路面预防性养护实用技术-公路施工与养护技术丛书，2018.

[4]高等级公沥青路面养护维修技术[M].人民交通出版社.