交通运输部发布了《沥青路面雾封层材料 乳化沥青类薄浆封层》(JT/T 1330-2020),自2020年11月1日起施行。
一、 制定背景
随着我国经济建设的快速发展,早期修建的公路已大量进入维修养护期,交通量超预期增长、车辆超载问题、极端恶劣天气等因素加大了公路养护需求,迫切需要道路工作者认真贯彻“预防为主、防治结合”的公路养护方针,积极推行预防性养护理念。雾封层是沥青路面广泛使用的预防性养护技术,其工艺是在沥青路面上喷洒专门配置的含有再生剂或乳化沥青等材料的流体,起到封闭道路表面孔隙防止水分进入路面结构中而引起结构破坏的作用,还能防止集料从道路表面脱落、崩散,延缓表层沥青材料的氧化(或老化),抑制沥青路面的早期病害,改善路面外观,延长道路的使用寿命。这种技术不仅施工工艺简单,而且开放交通迅速,具有良好的社会和经济效益。
乳化沥青类薄浆封层材料是我国主要的雾封层产品之一,在实际工程中,所用材料质量差别大,效果良莠不齐,劣质产品会导致路面抗滑性能下降,危害行车安全。由于乳化沥青类薄浆封层材料中的乳化沥青不是以成品或半成品出现,而是乳化沥青、改性添加剂等材料的混合物,因此无法采用乳化沥青指标评判。为规范乳化沥青类薄浆封层材料产品质量,根据交通运输部的工作安排和要求,交通运输部公路科学研究院牵头承担了本标准的制定工作。
二、 标准的定位和作用
本标准为交通运输行业推荐性标准,是在全面总结国内乳化沥青类薄浆封层材料工程实践经验,借鉴国内外该类产品的研究成果的基础上编制而成,标准方法简洁适用、便于操作。
本标准规定了乳化沥青类薄浆封层材料的技术要求和相应的试验方法,用于该材料生产及应用过程中的质量控制,为后续工程应用效果、路用性能的保证奠定基础,对建设安全耐久的公路基础设施、推行沥青路面预防性理念和技术具有重要意义。
三、 标准主要内容
(一)乳化沥青混合物的主要技术要求
1.乳化沥青混合物与粗集料的黏附性
为了保证乳化沥青混合物与细集料混合后喷洒到路面上的抗滑性能,要求乳化沥青混合物与细集料具有良好的黏附性,但乳化沥青混合物与细集料的黏附性试验操作性差,因此采用乳化沥青混合物与粗集料黏附性试验替代。本标准制定过程中,选取了工程中应用较为广泛的四种乳化沥青类薄浆封层材料中的乳化沥青混合物,粗集料为沥青路面上面层使用较多的玄武岩,按照本标准规定的试验方法进行试验,结果表明几种粗集料表面沥青膜完全保存,未有沥青膜剥落的现象,因此本标准规定乳化沥青混合物与粗集料黏附性为5级。
2.筛上剩余量
乳化沥青混合物是否均匀、结团是反映混合物质量好坏的表现。本标准借鉴乳化沥青的评价指标,采用筛上剩余量作为混合物质量的控制指标。试验方法按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20中的T 0652进行,技术指标符合《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40中改性乳化沥青的要求,即通过1.18mm筛孔的筛上剩余量不大于0.1%。
(二)细集料
1.吸水率
细集料的吸水率直接关系到它与乳化沥青、改性剂等材料的融合,因此必须对其有所要求。本标准制定过程中选取了市场上较为常用的三种细集料即金刚砂、石英砂、玄武岩进行吸水率试验,试验方法按照《公路工程集料试验规程》JTG E42中的T 0330进行。试验结果表明吸水率最大的石料为玄武岩,吸水率为1.88%。考虑到金刚砂、石英砂造价较高,玄武岩市场应用较好,因此本标准规定细集料吸水率不大于2%。
2.砂当量
细集料洁净程度高、沥青的裹附情况和黏聚力好,可使乳化沥青类薄浆封层材料表现出良好的路用性能,因此选用砂当量作为评定细集料洁净程度的指标。砂当量最小的石料为玄武岩,砂当量为88.43%。参考《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40中沥青混合料用细集料砂当量的要求:高速公路、一级公路为不小于60%,其他等级公路为不小于50%。同时考虑乳化沥青类薄浆封层材料对细集料的洁净程度要求较高,因此提高砂当量的要求,即不小于85%。
(三)乳化沥青类薄浆封层材料
1.旋转黏度
乳化沥青类薄浆封层材料是由乳化沥青混合物与细集料组成,从施工角度考虑,材料的旋转黏度须保持在一定范围内,既要保证其能够顺畅均匀地喷洒,又不能随意流淌。本标准制定过程中选取了五种常用的乳化沥青类薄浆封层材料按照本标准的试验方法测定其旋转黏度,数值在0.234 Pa·s~3.5Pa·s之间。旋转黏度较小时,便于施工喷洒及材料下渗,可填补原沥青路面空隙,但旋转黏度过小,材料易于流淌;旋转黏度大,表征材料自身的黏度较好,但不利于施工喷洒,也不利于材料与原沥青路面黏结,因此旋转黏度需控制在合适的范围内。值得注意的是,旋转黏度最小的材料湿轮磨耗试验磨耗值仅为107 .5g/m2,表现出较好的抗磨耗能力。由于该材料旋转黏度小,材料中没有可以承托细集料的其他材料,极易造成分层,成型湿轮磨耗试件时,细集料均沉入试件底面,表面为沥青类材料且极光滑,使得湿轮磨耗试验磨耗值小,但对路面抗滑十分不利,因此结合湿轮磨耗试验确定材料的旋转黏度指标的范围为1.0Pa·s~3.5Pa·s。
2.表干时间
表干时间即材料从黏稠转化到固态涂膜所需的时间,与施工进度及开放交通时间有直接关系。编制过程中选取了五种常用的乳化沥青类薄浆封层材料按照本标准的试验方法测定表干时间,四种材料的表干时间在4.0h~4.25h,旋转黏度最小的材料表干时间超过8h,对短期开放交通不利。由于表干时间受温度、湿度影响较大,因此本标准规定乳化沥青类薄浆封层材料表干时间为不大于5h。
3.湿轮磨耗试验磨耗值(1d)
乳化沥青类薄浆封层材料喷洒到路面上后,由于材料较薄,其耐久性成为关注的问题。尤其是在雨季,在车轮荷载作用下产生较大的动水压力,导致乳化沥青类薄浆封层材料与原有路面出现剥落现象。编制过程中选取了五种常用的乳化沥青类薄浆封层材料按照本标准的试验方法测定湿轮磨耗试验磨耗值,磨耗值在107 .5g/m2~306 g/m2之间。参考以往工程经验,确定乳化沥青类薄浆封层材料湿轮磨耗试验磨耗值为不大于350g/m2。
四、实施注意事项
乳化沥青类薄浆封层材料的表干时间长短与施工的间隔时间有很大关系,施工间隔时间由材料的干燥时间决定,因此材料干燥的快慢对施工进度及开放交通时间有直接关系。开放交通过早,雾封层材料水分没有完成蒸发,未与路面形成黏结强度,极易在车辆荷载作用下被车轮带走,造成材料的损坏;开放交通晚,影响道路的通行能力,造成交通堵塞。基于该实际情况,本标准提出了表干试验方法及技术指标,需要注意的是该测试是在标准环境下进行的,即测试温度为25℃±3℃、相对湿度为50%±5%。
本标准提出的乳化沥青混合物与粗集料黏附性、旋转黏度(25℃)、湿轮磨耗试验磨耗值(1d)试验是在《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》基础上修改而成,更符合乳化沥青类薄浆封层材料性质,因此针对乳化沥青类薄浆封层材料应严格按照本标准提出的试验方法进行操作。