李佩林， 王 杰， 徐建暉

(重慶市智翔鋪道技術工程有限公司， 重慶 400067)

路面預防性養(yǎng)護是指在不增加路面結構承載力的前提下，對結構完好的路面或附屬設施有計劃地采取養(yǎng)護措施，以達到保養(yǎng)路面系統(tǒng)、延緩損壞、保持或改進路面功能狀況的目的。路面預防性養(yǎng)護主要針對路面出現早期病害時進行維修、養(yǎng)護，一般是在道路投入使用5～7年后進行，其養(yǎng)護目的是改善和恢復路面性能，防止病害進一步惡化。采取有效的預防性養(yǎng)護措施不僅可提高道路的使用品質，還可獲得良好的經濟效益和社會效益[1-6]。在適當的時機采取預養(yǎng)護措施可延長道路使用年限，節(jié)約養(yǎng)護資金多達50%以上。近年來，預養(yǎng)護技術在國內外得到了廣泛應用，常見的預養(yǎng)護技術主要包括霧封層、碎石封層、纖維封層、稀漿封層、微表處、熱再生、薄層罩面等[7-12]。后來，公路養(yǎng)護者又提出了水性霧封層技術與含砂霧封層技術[13-15]。目前，常見的瀝青路面輕微病害主要為裂縫與松散，如圖1 所示。

(a) 裂縫

(b) 松散

綜合分析國內外預防性養(yǎng)護技術發(fā)現，現有預養(yǎng)護技術對修復路面微裂縫、解決路表水下滲能起到一定效果，同時也具備恢復路面色澤、延緩路面老化等作用。然而，現代交通對預養(yǎng)護施工時間提出了更高的要求，特別是在交通量大且通車連續(xù)性強的市政道路(主干道、橋梁、內環(huán)快速路等)施工中，封路時間過長會導致嚴重的交通擁堵，影響正常的交通秩序。另外，針對市政道路預養(yǎng)護工程，現有的封層技術雖然對早期病害的修護、保養(yǎng)能起到良好效果，但尚存在路面耐磨效果不佳、材料養(yǎng)護時間長、施工機械化程度低等問題，如水性霧封層預養(yǎng)護技術掉?，F象較嚴重，耐磨效果有待提高，如圖2 所示。

圖2 水性霧封層掉粒

為解決市政道路預養(yǎng)護技術存在養(yǎng)護時間長、機械化程度低等問題，筆者利用所在公司自主研發(fā)的雙組分MMA(methyl methacrylate)預養(yǎng)護材料，采用“砂-膠一體化噴涂”的施工工藝，在重慶某市政道路上進行了瀝青路面預養(yǎng)護試驗段施工，研究解決該難題，試驗段取得了良好的養(yǎng)護效果，本文將探討MMA預養(yǎng)護材料及其施工工藝在瀝青路面預養(yǎng)護領域中的應用情況。

1 試驗

1.1 原材料

試驗所用MMA材料包括A、B組分，其主要力學性能指標如表1所示。固化劑BPO由常州某公司提供，填料、炭黑由重慶某大學提供，金剛砂(60目)由河南某公司提供。

表1 雙組分MMA材料基本性能

1.2 膠結料及噴涂材料制備

1) 膠結料制備：稱取一定量MMA材料A組分和B組分并分別倒入容器中，按配比加入填料、炭黑、固化劑，分別以5 000 r/min的速率剪切10 min即得膠結料A組分和B組分。其中，MMA材料A、B組分之間的比例為1∶1，填料所占比例為填料質量與A組分的質量之比。

2) 噴涂材料制備：噴涂材料由膠結料與金剛砂混合組成。按配比稱取一定量膠結料A組分、金剛砂，并機械攪拌得噴涂材料A組分；按配比稱取一定量膠結料B組分、金剛砂，并機械攪拌得噴涂材料B組分。噴涂材料A組分的配料比換算成質量比為：A組分∶填料∶炭黑∶金剛砂=100∶30∶0.1∶80；噴涂材料B組分的配料比換算成質量比為：B組分∶填料∶炭黑∶固化劑∶金剛砂=100∶30∶0.1∶4∶80。噴涂施工時，噴涂料A組分與噴涂料B組分的質量比為1∶1。

1.3 填料、骨料對膠結料性能的影響測試

對于噴涂工藝而言，材料粘度對噴涂效果至關重要，且填料的加入會直接影響膠結料的力學性能，為此研究了不同填料含量對膠結料力學性能及粘度的影響，從而確定了填料的最佳含量比例，其結果如表2所示。

表2 填料含量對膠結料力學性能與粘度的影響

由表2可知，隨著填料含量增加，膠結料的拉伸強度略微增加，呈緩慢增長趨勢，而膠結料的斷裂伸長率則呈顯著下降趨勢。同時，表2表明填料對材料的粘度影響較大，40%填料含量使材料的粘度從初始的225 mPa·s增加至5 130 mPa·s。為達到最佳霧化效果，噴涂設備要求材料的適宜粘度范圍為 1 000 mPa·s～3 000 mPa·s。綜合考慮膠結料成本、力學性能及噴涂設備對粘度的要求，填料含量選定為30%。

在噴涂材料中，金剛砂主要起提升路面抗滑性的作用，同時若砂含量偏高會導致砂沉淀。因此，在確定填料含量的條件下對砂含量進行調控，試驗結果如表3所示。

表3 不同含量金剛砂在噴涂材料中的狀態(tài)

由表3可知，金剛砂含量在50%～80%范圍內均無沉淀，噴涂材料狀態(tài)均勻。當金剛砂含量在90%以上時，金剛砂在噴涂材料中沉淀，不利于噴涂施工。因此，綜合考慮噴涂材料成本、抗滑性能及噴涂材料狀態(tài)，確定金剛砂的用量為80%。

2 現場施工

基于雙組分MMA噴涂材料，選擇在重慶某市政道路上進行試驗段施工，試驗段面積為200 m2，施工流程包括基面預處理、噴涂試機、噴涂施工、養(yǎng)護及開放交通等。

2.1 基面預處理

為確保基面干燥、整潔、無雜物，試驗段施工前需對基面進行預處理。采用強力吹風機對基面泥垢、雜物進行清理，并用塑料膠帶與木質擋板保護預定施工場地，如圖3所示。

圖3 基面預處理

2.2 噴涂試機

為確保噴涂設備在后續(xù)噴涂中正常運行，在正式施工前需對噴涂設備進行調試、試噴，以排查設備的安全隱患。首先，將提前混合攪拌均勻的噴涂材料A、B組分分別倒入雙組分噴涂機的A、B組分料斗中，然后由專業(yè)施工人員進行試噴，如圖4所示。

(a) 噴涂材料混合

(b) 噴涂試機

2.3 噴涂施工

噴涂施工時，將提前混合攪拌均勻的噴涂材料A、B組分分別倒入噴涂機的A、B組分料斗中，并確保A、B料斗等質量，然后由專業(yè)施工人員進行噴涂。噴涂方式為槍內混合單槍噴涂，由有施工經驗的人員操控，噴涂施工過程如圖5所示。

(a) 機械噴涂

(b) 局部處理

在實際操作過程中，由于操作人員對噴槍的控制不能始終保持平穩(wěn)狀態(tài)，易導致局部噴涂區(qū)域出現厚度不均勻現象，如圖5(b)所示。對于局部厚度不均勻區(qū)域，采用毛刷輕微涂刷可有效解決，從而形成致密均勻的霧封層。在路面養(yǎng)護完成后，應對試驗段路用性能進行檢測。

2.4 養(yǎng)護及開放交通

施工完成后，對試驗路段進行為期1.5 h的封閉養(yǎng)護，待材料完全固化且達到最終強度，就可開放交通。由于試驗段所用MMA材料屬快速固化的反應型高分子材料，自由基的連鎖聚合反應使材料能夠快速固化成型，養(yǎng)護1.5 h便能形成最終強度，從而滿足快速開放交通要求。試驗段采取“砂-膠一體化”噴涂的施工工藝，節(jié)約了人工成本，縮短了施工時間，帶來了良好的經濟效益和社會效益。完成養(yǎng)護后的MMA含砂霧封層實際效果如圖6所示。

(b) MMA含砂霧封層局部放大圖

3 檢測結果與評價

3.1 噴涂材料耐磨性間接評價

霧封層耐磨性是路面功能性關鍵指標之一，耐磨性能的好壞直接影響到車輛減速效果及側滑幾率。具有一定流動性的MMA預養(yǎng)護材料能滲透至微裂縫處，并形成致密封層將骨料緊緊包裹，從而達到優(yōu)良的嵌固效果。借鑒GB/T 1768—2006《色漆和清漆耐磨性的測定 旋轉橡膠砂輪法》中的測試方法對MMA預養(yǎng)護材料的耐磨性進行間接評價，漆輪磨耗測試儀及磨耗樣品如圖7所示，試驗結果如表4所示。由表4可知，室內漆輪磨耗試驗得出MMA噴涂材料的磨耗損失量均小于60 mg，滿足GB/T 1768—2006《色漆和清漆耐磨性的測定 旋轉橡膠砂輪法》中規(guī)定的油漆耐磨性指標，對噴涂材料實際耐磨性有一定參考價值。

(a) 漆輪磨耗儀

(b) 磨耗樣品

表4 噴涂材料耐磨性檢測結果

3.2 與瀝青基面的粘結強度評價

依據GB/T 16777—2008《建筑防水涂料試驗方法》中的測試方法，采用便攜式拉拔儀對完成養(yǎng)護后的路面進行粘結強度測試，檢測過程如圖8所示，檢測結果如表5所示。由表5可知，預養(yǎng)護材料與拉拔頭結合面完全斷裂，檢測結果均大于1 MPa，滿足設計規(guī)范中規(guī)定的技術指標，表明MMA預養(yǎng)護材料與瀝青基面間的粘結強度良好。

3.3 抗滑性評價

抗滑性能是路面表面性能的主要評價指標，抗滑性能的好壞直接關系到車輛行車安全。本文通過在膠結料中加入一定粒徑大小的金剛砂，使其與膠結料形成致密整體，由材料固化后產生的收縮使金剛砂牢固地嵌固在膠結料中，從而提高路面抗滑性能。依據現行JTG F40—2004《瀝青路面施工技術規(guī)范》中的測試方法，采用擺式摩擦儀對養(yǎng)護后的路面進行抗滑性檢測，檢測過程如圖9所示，檢測結果如表6所示。由表6可知，路面抗滑值BPN均大于45，路面抗滑性能良好，滿足JTG F40—2004《瀝青路面施工技術規(guī)范》中所規(guī)定的技術指標。

圖8 粘結強度檢測

表5 粘結強度檢測結果

圖9 抗滑性能檢測

表6 抗滑性檢測結果

4 結束語

雙組分MMA預養(yǎng)護材料力學性能優(yōu)異，適用于路面預養(yǎng)護工程，且路面養(yǎng)護效果良好，工程試驗段表明：

1) 路用性能良好。

2) 噴涂材料的耐磨性指標滿足現行規(guī)范要求，可緩解瀝青路面脫粒病害。

3) 與瀝青基面間的粘結強度滿足現行規(guī)范要求，粘結強度優(yōu)異。

4) 路面抗滑值優(yōu)于現行規(guī)范要求，抗滑性能良好，可大幅提高行車安全性。

面對日益龐大的路面預養(yǎng)護市場， MMA預養(yǎng)護材料及其施工技術可有效解決材料養(yǎng)護時間長、施工機械化程度低等問題，具有工程應用推廣價值。