透层油在沥青路面施工中的应用

　　我国现行的沥青路面设计理论为双圆垂直均布荷载作用下的多层弹性连续体系理论，既然是连续体系，就要求各结构层之间保持连续状态，在基层表面以及面层间应用沥青材料形成层间功能层，避免层间滑动位移产生，保持路面结构的整体性。这些功能结构层虽然不作为路面力学计算模型中的结构层，路面计算时不计算其厚度，但这些层在路面结构中起特定的功能作用，如封层可以起防水、吸收应力及承担临时交通作用；而表面封层则用于预防性养护，可以改善路面的表面服务功能；黏层使路面面层间黏结成一体，更符合设计理论；透层则可以加强半刚性基层、无结合料基层与沥青面层之间的黏结。这些层不同于路面的结构层，因此把它们归为功能层。本文结合某高速公路支线工程，对透层油在沥青路面施工中的应用作了比较详细的阐述。

　　 1 透层的概念及作用

　　 1.1 透层的概念

　　《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)中规定，为使沥青面层与非沥青材料基层结合良好，在基层上喷洒液体石油沥青、乳化沥青、煤沥青而形成的透入基层表面一定深度的薄层称为“透层”。

　　 1.2 透层的作用

　　透层一般采用乳化沥青或煤油稀释沥青为材料。特别是煤油稀释沥青，因其细度为分子量级，在黏度适当的情况下，无论任何非沥青材料基层，都可以在其表面实现理想的渗透。透层的关键是“透”。喷洒的透层油要渗透下去，基层顶面不残留油膜，也就是说透层只有渗透深度，而没有独立厚度。透层油的渗透深度应该不小于5 mm（半刚性基层）～10 mm（无结合料基层）。透层油的主要作用具体体现为：a)透入基层表面孔隙，增强了基层和沥青面层间的黏结；b)有助于结合基层表面集料中的细料；c)经过透层油渗透成型的基层表面，其开口空隙被填充，从而得到一个渗透深度上的防水层；d)完成基层的铺装后，适时喷洒透层油可以减少基层的养生费用，提高养生质量；e)由于某种原因推迟铺筑面层的情况下，透层可向基层提供临时性防护，防止降雨和临时行车的破坏。

　　 2 透层材料的选择

　　透层材料一般称为透层油。应根据基层类型选择渗透性好的液体石油沥青、乳化沥青、煤沥青做透层油。级配砂砾级配碎石等粒料基层宜采用较稠的透层沥青，而表面致密的半刚性基层宜采用渗透性好的较稀的透层沥青。

　　a)乳化沥青是将通常高温使用的道路沥青，经过机械搅拌和化学稳定的方法（乳化），扩散到水中而液化成常温下粘度很低、流动性很好的一种道路建筑材料。由于半刚性基层材料具有强碱性，通常采用普通的阳离子或阴离子乳化沥青，渗透效果均较差，结果形成一层油皮，容易在运料车和摊铺机行走时大面积地被粘走。

　　b)煤沥青的渗透效果最好，但是煤沥青的毒性较强。因此一般并不推荐采用煤焦油作透层油。

　　c)液体沥青是采用汽油、煤油、柴油等稀释剂掺配到石油沥青中得到的，液体沥青作透层油在国外最普遍，用量比乳化沥青大得多，其中煤油回配的AL(M)-1、2效果最佳，可透入半刚性基层5～10 mm的深度。

　　工程实践中一般常用液体沥青和乳化沥青两种，该支线工程透层油采用AL(M)-1煤油稀释沥青，基质沥青采用道路石油沥青。制作时，在常温下按规定的掺配比例将熔化的沥青加入煤油中，人工搅拌20 min，再用沥青泵自循环5 min即可，如果用胶体磨粉碎，后者质量更好。本工程采用了后者制作方式。

　　 3 透层油材料的技术指标

　　使用煤油稀释沥青的目的是要降低沥青黏度，以利于透层油的渗透。因此，煤油的掺配比例要适中。煤油比例过大，沥青含量就偏低，即使有足够的渗透深度，也不能达到透层油应有的黏结效果。煤油比例过低，稠度大、黏度高，不利于渗透，残留于基层表面，这些浮油由于煤油的存在而软化点较低，将会在结合层间产生不良影响。掺配比例应通过试验确定，通常通过检测黏度指标来控制煤油掺配比例的比较容易。试验表明，当煤油稀释沥青的黏度为 8～12 s 时，渗透效果良好。该支线工程最终采用110号沥青掺40%煤油。经试验检测，煤油稀释沥青各项技术指标见表1。

表1 煤油稀释沥青技术指标

试验项目	技术要求	试验结果	备注
蒸馏体积	225 ℃前 / %	小于10	7	煤油与沥青的比例为4:6
315 ℃前 / %	小于35	26
360 ℃前 / %	小于50	38
黏度 C25．5 / s	小于20	9
蒸馏后残留物的性质	针入度 / 0.1 mm	100～300	102
延度25 ℃ / cm	大于60	86
软化点 / ℃	—	55
闪点(SOD法) / ℃	大于65	200

4 透层的施工技术

　　4.1 透层的施工技术指标

　　4.1.1 喷洒时机

　　无结合料基层的透层油，在喷洒时间上要求不高，铺筑沥青层前1～2 d喷洒即可。而对于半刚性基层的透层油的喷洒时机则很重要，宜紧接在基层碾压成型后表面稍变干燥，但尚未硬化的情况下喷洒。实践表明，这个时机喷洒透层油的渗透深度最深，而随着龄期的增长，强度增长，透层油会越来越难以渗透。

　　4.1.2 喷洒温度

　　喷洒温度一般应控制在80～120 ℃，喷洒温度过低，不利于透层油的渗透。

　　4.1.3 喷洒量

　　对于半刚性的封闭式结构基层，用于透层油的液体沥青用量《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)规定为0.6～1.5 L／m2（指包括稀释剂和水分等在内的液体沥青的总量）。该支线工程采用0.8～1.0 L／m2的用量。透层施工时，应保证喷洒均匀，透入效果良好，渗透深度满足要求。

　　4.1.4 渗透深度

　　《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)中明确要求透层油的渗透深度应该不小于5 mm（半刚性基层）～10 mm（无结合料基层）。如果不能透入基层，只洒在表面形成了一层油膜，它并不能起到固结、稳定、联结、防水等作用。因为黏结层太薄，在路面使用过程中，油膜很容易与基层脱开，或被下面结构层的粗集料刺破。由于该支线工程的基层为基本封闭式结构的半刚性基层，因此取规范的最低值5 mm.

　　4.2 透层油的施工技术

　　传统的沥青洒布车操作麻烦，喷洒量不准，洒布不均，特别是在喷洒起步和结束时效果更差，，然而过量喷洒或喷洒不足会造成路面泛油或透水，严重影响路面的施工质量。因此，本工程透层油施工作业选用具备强喷功能、罐内循环功能、准确计量功能、喷头组合调整功能及带手动喷枪的智能型沥青洒布车喷洒，克服了旧式设备靠车速控制洒布量，在起步时洒布量过多、行进中花白、结束时洒布量过少的现象，保证了洒布量的均匀性。

　　喷洒透层油后进行严格的交通管制，严禁车辆通行，直至透层油全部渗透。

　　4.3 透层油的施工注意事项

　　a)施工前，应彻底清除基层表面浮灰，确保透层油透入基层一定深度，使下封层与基层粘结牢固。由于本工程在基层施工较短时间内即对基层进行透层喷洒，基层面比较洁净，无需较大工作量的清扫。

　　b)透层油喷洒前应对人工构造物（如路缘石）进行适当防护，以防污染。

　　c)在喷洒透层油之前，应预热并疏通油嘴，保证透层油喷洒的均匀性。喷洒时如有遗漏，应及时采用人工进行补洒。喷洒过量的立即撒布石屑或砂吸油，必要时作适当碾压。

　　d)透层油喷洒过程中应确保透层油洒布量，喷洒人员不得随意调整或更改。

　　e)洒完透层油后的养生时间应确保液体沥青中的稀释剂全部挥发，然后尽早铺筑沥青面层。为了保护透层油不被运输车辆破坏，通常可在上面撒一层石屑或粗砂。

　　f)如遇大风或即将降雨时，不得喷洒透层油，并应及时对基层进行薄膜养生，待天气条件较理想时，再进行透层油的喷洒，喷洒前应对路面进行清理，清除基层表面浮灰和泥浆，尽量使基层顶面集料颗粒部分外露。

　　5 结束语

　　我国现行的沥青路面施工规范中，对于透层的具体说明相对较少。但是，为了使沥青路面多层组合体具有更好的结构承载力、耐久性和抗水害能力，必须对透层的设计、施工给予足够的重视，从材料选用、用量、施工要求及工艺进行科学分析和详细设计，才能达到预期的效果，使其真正起到功能层的作用。