韓保勤

(中電建冀交高速公路投資發(fā)展有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

開普封層(Cape SEAL)一詞起源于南非的開普省，其第一次被正式使用要追溯到1957年和1969年。開普封層的釋義為在一層碎石封層完成后進(jìn)行的微表處或稀漿封層。在微表處或稀漿封層之前，要首先施加一層碎石封層，這樣能夠使其更快地凝固。在美國，微表處和碎石封層的使用歷史要追溯到20世紀(jì)30、40年代。稀漿封層曾經(jīng)在19世紀(jì)50年代的加利福尼亞州北部偶爾被用于覆蓋碎石封層，其目的主要在于解決碎石脫落、噪聲大及路面不美觀等問題。這在當(dāng)時(shí)并沒有被人們意識到屬于新型的路面系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，直到1973年“capseal”這個(gè)詞才正式被美國所使用。

1 開普封層優(yōu)點(diǎn)

僅僅通過使用微表處或碎石封層來解決路面上的坑槽、深裂縫、大面積網(wǎng)裂、剝落等問題是不可能的。雖然碎石封層能夠在一定程度上延緩路面瀝青老化速度，提高路面抗滑性能，改善路面防水性能，但是當(dāng)其使用在高速公路路面面層時(shí)會出現(xiàn)骨料脫落、路面噪音大等問題，也因?yàn)檫@樣，碎石封層不被允許用作高速公路的面層結(jié)構(gòu)[1]。開普封層是AR碎石封層+微表處的組合結(jié)構(gòu)，即在灑布微表處前，首先灑布一層碎石封層，這樣不僅解決了骨料脫落、路面噪音大等問題，而且對路面外觀及美觀也起到了很大的改善作用。除此以外，開普封層的經(jīng)濟(jì)性也非常不錯(cuò)，其價(jià)格處于碎石封層、微表處和熱瀝青攤鋪之間，并且攤鋪層還兼具防水性好、抗滑性好、使用壽命長及外觀美觀等優(yōu)點(diǎn)[2]。另外，橡膠瀝青、改性瀝青、改性乳化瀝青等均能夠作為碎石封層的粘合層，它們在很大程度上緩解了微表處開裂的問題，并且還兼具密封水的效果，尤其是橡膠瀝青用做粘合層可以抑制碎石封層反射裂縫的產(chǎn)生。

2 開普封層施工技術(shù)控制

開普封層第一層：碎石封層(橡膠瀝青碎石封層)；第二層：微表處。

2.1 橡膠瀝青碎石封層

碎石封層的原材料控制是有非常嚴(yán)格的要求的，因?yàn)楣橇显谒槭鈱又行枰度霝r青并且與瀝青的接觸率要控制在70%左右，這就對骨料顆粒形狀有一定的要求，比較理想的顆粒形狀為四棱形或者立方體，盡量控制細(xì)長扁平顆粒的含量≤8%。在粒度和級配方面也有一定的要求，一般碎石封層的粒徑范圍為6～16 mm的單粒徑集料，并且對骨料清潔度和有害物質(zhì)的含量也有相應(yīng)的要求，因?yàn)榛覊m和泥漿都會影響瀝青和骨料顆粒表面直接的粘附力，因此骨料清潔度也非常重要[3]。

2.2 橡膠瀝青碎石封層施工質(zhì)量控制

橡膠瀝青碎石封層施工前應(yīng)先使用滾筒刷清洗機(jī)對路面進(jìn)行清潔處理，如果存在路面污染嚴(yán)重的情況，需用清水進(jìn)行沖洗。清潔干凈的路面應(yīng)至少等待24 h后方可進(jìn)行橡膠瀝青的噴涂作業(yè)，并且噴涂前要保證路面已經(jīng)完全干燥。碎石封層的施工應(yīng)選擇在干燥溫暖的季節(jié)進(jìn)行，施工時(shí)原路面表面溫度應(yīng)≥13 ℃，施工的環(huán)境溫度應(yīng)≥16 ℃或≤43 ℃。雨天不應(yīng)進(jìn)行橡膠瀝青碎石封層的施工，因?yàn)橛晁疀_刷會對碎石封層結(jié)構(gòu)造成損壞。

2.3 橡膠瀝青碎石封層施工工序

在原始路面上噴涂一層橡膠瀝青粘合劑，校定噴涂量和指定溫度。根據(jù)石屑的標(biāo)定量，使用瀝青攤鋪機(jī)噴涂均勻的石屑層。采用膠輪壓路機(jī)立即碾壓，碾壓滾動兩次，用滾刷清掃機(jī)清潔。

(1)橡膠瀝青的灑布

具有特殊計(jì)算機(jī)速度控制的橡膠瀝青灑布機(jī)可確保每單位面積的噴灑量恒定，無論其灑布速度快或慢。對橡膠瀝青灑布機(jī)的噴嘴高度和噴嘴角度進(jìn)行調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)扇形噴涂范圍和重疊范圍的正確無誤。調(diào)整完成后，通過測試噴涂試驗(yàn)或校正設(shè)備實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證程序。橡膠瀝青的噴涂溫度一般控制在195 ℃左右，噴涂量一般控制在2.5～3.0 L/m2。

(2)石屑灑布

石屑灑布前需先將石屑進(jìn)行預(yù)加熱或者預(yù)先包裹處理，預(yù)先包裹處理應(yīng)采用0.7%～1.0%的乳化瀝青，石屑在道路鋪設(shè)時(shí)應(yīng)保持在160 ℃以上的溫度。采用自行式碎石灑布機(jī)實(shí)現(xiàn)石屑的攤鋪，為確保石屑攤鋪量的恒定和料簾的均勻，灑布機(jī)的速度由計(jì)算機(jī)進(jìn)行嚴(yán)格控制。

(3)碎石灑布

為確保灑布質(zhì)量，碎石灑布車應(yīng)與橡膠瀝青攤鋪機(jī)保持≥20～30 m的距離。碎石嵌入粘合劑中的量要滿足50%～70%的嵌入率，碎石表面需覆蓋足夠量的粘合劑，覆蓋面積一般為碎石表面積的85%，但也不能過大，粘合劑覆蓋面積過大會影響碎石的粘合與嵌入位置的正確。為了降低上述對微表處骨料嵌合質(zhì)量的影響，可以將開普封層路面結(jié)構(gòu)碎石封層中碎石的用量適當(dāng)減少。

(4)碾壓

完成碎石灑布后90 s內(nèi)進(jìn)行路面碾壓，碾壓不得少于兩次，以足夠壓實(shí)骨料為碾壓標(biāo)準(zhǔn)。膠輪壓路機(jī)應(yīng)該在距離碎石灑布機(jī)60 m的范圍內(nèi)，以大約6 km/h的緩慢速度進(jìn)行碾壓，工作時(shí)一般采用2～3個(gè)或更多的膠輪壓路機(jī)進(jìn)行同時(shí)碾壓操作。

(5)清掃

超過10%的碎石骨料需要采用滾刷清掃機(jī)進(jìn)行清掃處理，為了避免沒有固定牢固的碎石被帶走，帶鋼絲的滾刷被禁止使用。采用真空吸塵器或其他方法進(jìn)行清潔并對多余的骨料進(jìn)行回收。

2.4 橡膠瀝青碎石封層的優(yōu)點(diǎn)

橡膠瀝青碎石封層具有固化速度快、集料保留性好、抗老化、抗裂性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，施工可在高溫、低溫、晝夜進(jìn)行。應(yīng)用在SAM、SAMI和多層系統(tǒng)時(shí)，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。單獨(dú)使用時(shí)，可延長5～10年的路面使用壽命。

2.5 微表處

碎石封層施工完成后經(jīng)交通車輛碾壓至少超過一周，并且碎石封層表面完全穩(wěn)定后，方可灑布微表處。首先應(yīng)對碎石封層表面的多余骨料顆粒、灰塵、碎屑進(jìn)行清除后，方可進(jìn)行微表處的灑布。微表處技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)變成集材料、工藝、設(shè)備構(gòu)成于一體的一門綜合性技術(shù)[4]。微表處系統(tǒng)的成功應(yīng)用不僅需要有高質(zhì)量的原材料保證、科學(xué)的混合料設(shè)計(jì)方案及性能評估方法，還需要有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段、性能優(yōu)良的稀漿封層設(shè)備、嚴(yán)格的施工管理過程、高標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量目標(biāo)的控制以及施工經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員。

(1)優(yōu)質(zhì)的原材料

優(yōu)質(zhì)的原材料包括骨料、乳化瀝青、粉末和水，其中骨料要求清潔、堅(jiān)硬，還應(yīng)該耐腐蝕，不含污垢、有機(jī)物、有害的化學(xué)物質(zhì)和其他雜質(zhì)等。除此以外，骨料需要100%破碎，且具有良好的棱角，細(xì)長、扁平顆粒含量不得超過規(guī)定要求的最高含量。乳化瀝青要求采用優(yōu)質(zhì)重交通瀝青，滲透率低、慢裂速凝、低滲透率；粉末要求干燥、松散、無結(jié)塊、無黏土雜質(zhì)；水要求清潔飲用水，無雜質(zhì)。

(2)混合料的設(shè)計(jì)與特性評估

混合料設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有確定集料級配、評價(jià)混合料應(yīng)用性能等，關(guān)鍵是解決瀝青最佳使用量的問題。實(shí)驗(yàn)評價(jià)混合料的應(yīng)用特性，包括拌和時(shí)間的評價(jià)，初始凝固時(shí)間和早期固化時(shí)間的評估，骨料與乳化瀝青的相容性評價(jià)，稀漿混合料的長期性能評估等。

(3)施工質(zhì)量控制

道路清掃，清理穩(wěn)定碎石封層表面；預(yù)濕路面；稀漿封層機(jī)校準(zhǔn)；交通控制。

(4)稀漿封層機(jī)油石比的控制

將實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和骨料、乳化瀝青、水泥等各種校準(zhǔn)參數(shù)輸入稀漿封層機(jī)的計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)通過分析輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種材料輸送比例的控制。

(5)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)

現(xiàn)場攤鋪?zhàn)鳂I(yè)時(shí)需要對攤鋪的速度和攤鋪的路面厚度進(jìn)行調(diào)整，對稀漿混合料的混合量進(jìn)行控制。攤鋪后的路面要求平整均勻，現(xiàn)場需要控制混合料的稠度和破乳時(shí)間。路面的邊緣和接縫處應(yīng)做重點(diǎn)處理，取出剩余的混合物，清潔人行道，清洗并清潔攪拌機(jī)、攤鋪箱和刮平器，然后重新校正，注意現(xiàn)場的垂直接縫，并注意水平和垂直接縫及邊緣的處理。

2.6 三層系統(tǒng)(AR Cape Seal 3層系統(tǒng))

嚴(yán)重受損的路面可用作三層系統(tǒng)：(1)微表處；(2)橡膠瀝青碎石封層；(3)微表處表面上的磨耗層。

3 結(jié)語

當(dāng)路面存在嚴(yán)重裂縫時(shí)，采用橡膠瀝青開普封層能夠在一定程度上對反射裂縫起到抑制作用，并且能夠降低公路的維護(hù)成本，并避免再生和重建。相比一般的碎石封層，開普封層不僅可以避免骨料損失，同時(shí)還降低了路面噪音。其可用于高速公路和住宅區(qū)以及大多數(shù)道路，如國道和省道。