路用降溫涂層施工標準化與性能檢測

劉相儒 郭瑾 張洪華 王朝輝

摘要：為了提升路用降溫涂層施工鋪筑質量，基于試驗段長度及工作量確定施工所需機具及人員分配方案，建立了施工所需原材料合理計量方法及標準化的施工步驟和流程，并全面測試并評價降溫涂層的實際降溫效果及路用性能。結果表明，隨著瀝青路面溫度的不斷升高，路用降溫涂層的降溫性能逐漸增強，涂布降溫涂層后不會對其路面平整度、抗滑及抗滲性能造成不利影響。

關鍵詞：道路工程；降溫涂層；施工標準化；路用性能

中圖分類號：U416.21 文獻標志碼：B

Abstract： In order to improve the paving quality of road cooling coating and evaluate its application effect under actual environmental conditions， equipment and personnel allocation scheme were determined based on the length and workload of the test road. Reasonable measurement method of raw materials required by the construction was established， and monitoring scheme for embedded temperature sensor was proposed. Standardized construction process was created， and actual cooling effect and road performance of the cooling coating were comprehensively tested and evaluated. The results show that with the increase of temperature of asphalt pavement， the cooling performance of the coating is gradually enhanced， and it has no adverse effect on the pavement smoothness， anti-slip and anti-permeability of the road.

Key words： road engineering； cooling coating； standardized construction； pavement performance

0 引 言

瀝青是一種感溫性材料，夏季高溫時瀝青路面會吸收并且積蓄大量熱量，引發一系列如車轍、擁包、泛油等病害，同時積聚在瀝青路面中的熱量加劇了城市“熱島效應”[1-3]。為了提高瀝青路面的高溫穩定性，國內外專家學者對路面降溫技術開展了大量研究，而現有成果主要集中于降溫涂層材料的研發，對降溫涂層現場施工流程、實際工作環境下的降溫性能及路用性能評價方面尚不完善，亟需建立標準的施工流程及性能評價方法[4]。

本文針對上述問題，以石家莊三環路為試驗工程依托，基于試驗段長度及工作量，確定施工所需機具及人員分配方案，確定施工所需原材料合理的計量方法，提出溫度傳感器有效監測埋設方案，創建標準化的施工步驟及流程，全面測試并評價降溫涂層的實際降溫效果及路用性能，為其推廣應用奠定基礎。

1 施工要求

路用降溫涂層是將一系列性能優良的降溫功能性材料，與其他基礎載體材料混合制備而成，并借助功能性材料自身的特性實現對瀝青路面的主動式降溫。根據路用降溫涂層的特點，深入分析施工過程中環境、路面狀況等不同因素對施工質量的影響，得到降溫涂層施工時應滿足以下技術要求。

（1）路用降溫涂層施工環境溫度不宜過高或過低，否則會影響涂層強度的形成?；谑覂仍囼炑芯拷Y果，建議路用降溫涂層的最佳施工環境溫度范圍為10 ℃～30 ℃，同時施工時應盡量保證路面干燥、潔凈，避免在陰雨天或潮濕環境中施工。

（2）施工路面應保證潔凈、平整，同時具有足夠的強度、剛度及整體穩定性。

（3）施工過程中應實施交通管制，保證路用降溫涂層在施工完成后具有足夠的干燥時間來實現自身強度。

（4）施工人員應具備良好的專業素質和施工技術；合理的進行人員分配，確保降溫涂層施工質量。

2 試驗路概況

石家莊三環路全長為74.828 km，其中西環、南環、東環里程長為46078 km。選擇三環路K38+900～K39+400段作為降溫涂層試驗鋪筑路段，總長為500 m，施工區域包含慢速車道及應急車道，施工區域總寬度為6.25 m。試驗路段路況良好，無明顯縱坡、車轍、裂縫等病害，無需進行路面修補和清理，如圖1所示。

3 標準化施工

試驗路鋪筑前應做好充分的準備工作，明確施工所需機具種類及數量，合理分配施工人員及數量，精確計量施工所需原材料數量并確定拌和方案，建立準確有效的溫度傳感器埋設及測量方案。

3.1 施工設備和人員分配

（1）施工設備。

降溫涂層施工是一項多步驟的施工過程，主要包含原路面清掃及維修、埋設溫度傳感器、涂布第1層涂層材料、撒布第1層抗滑粒料、涂布第2層涂層材料、撒布第2層抗滑粒料、養生等施工步驟，涉及多種施工設備。結合試驗路段長度及工作量，匯總路用降溫涂層試驗路施工所需設備種類及數量如表1所示。

（2）施工人員分配。

涂層施工團隊的施工技術和專業素質將決定路用降溫涂層的施工質量。高素質的施工隊伍能夠依靠自身的施工經驗和專業知識，高質量的完成降溫涂層的施工工作。路用降溫涂層的施工隊伍主要由施工負責人、路面清掃人員、涂層施工人員和后期養護人員等組成。其中施工負責人主要負責施工計劃和方案的制定、施工前與相關部門協調、現場施工指揮、應急事件處理等多個方面的工作，應熟悉涂層施工的各個環節，并具有足夠的施工管理經驗；路面清掃人員應保證降溫涂層施工前路面清潔，將路面上的灰塵、碎石屑等清除到施工路幅以外；施工操作人員應注意降溫涂層的涂布均勻程度，同時還要保證抗滑粒料撒布均勻；后期養護人員應嚴格控制養護時間，保證降溫涂層強度完全形成。結合施工路段長度及施工步驟，確定施工所需人員及數量如表2所示。

3.2 原材料計量

為確保試驗路鋪筑順利進行并節約成本，施工前應依據試驗段長度及涂層配比，合理計量并準備施工所需原材料。在施工過程中采用如下方案進行涂層的鋪筑：在行車方向用標尺將試驗路按照10 m長度等距劃分，在每10 m的位置處采用罐裝噴漆進行劃線標注并編號，以此標注線作為橫向涂布子區域的分割線，并采用專用膠帶將道路標線進行保護性遮蓋；以車道分割線作為垂直路面方向涂布子區域分割線，形成方格狀子區域作為涂布單元。根據路用降溫涂層配比準備原材料，按照高速公路單車道為3.75 m及緊急停車帶為2.5 m進行計算，涂抹量為0.8 kg·m-2，考慮到施工損耗，降溫涂層總量應按照120%備料。匯總計算試驗段所需涂層材料的總質量及子區域所需質量如表3所示。

3.3 溫度傳感器埋設方案

為全面觀測研究路用降溫涂層對于瀝青路面不同結構層的降溫效果，預先在試驗路段路面不同結構層處預埋溫度傳感器?？v向主要布置在下面層和中面層頂面，橫向則埋設于試驗路中部每100 m分割線處，以及在外側車道距應急車道邊界標線2 m位置處。溫度傳感器具體布設位置如圖3所示。

溫度傳感器埋設具體施工步驟如下。

（1）檢查溫度傳感器埋設機具，并于埋設路段實施交通管制，保障施工安全有序進行。

（2）依據溫度傳感器縱向及平面布置圖，確定各埋設位置的深度，在相應埋設位置處作好噴漆標記，并按順序編號。

（3）依據埋設深度采用切割機在標記處面層表面切割2條垂直于路面標線的豎向導向線，并沿導向線采用電錘挖掘出條狀坑洞，尺寸略大于溫度傳感器。

（4）清理干凈坑洞內材料，利用沖擊鉆從坑洞近路面一端橫向鉆筑1個深度為10 cm的孔洞，將溫度傳感器前端10 cm插入橫向孔洞內，同時把傳感器剩下部分平鋪放置于豎向坑槽中。

（5）采用冷補材料填筑橫向孔洞及豎向坑槽，填筑過程中應保證傳感器最高熱電偶敏感點比下面層表面稍低，整個過程應避免氣泡產生，完成后采用小型夯實設備進行壓實。溫度傳感器埋設過程如圖4所示。

3.4 涂布施工

涂布施工時要求天氣晴朗，環境溫度不低于20 ℃，施工過程具體如下。

（1）采用路面清掃設備對試驗路段進行全面清掃，并對路面污垢物進行適當處理；采用白色噴漆和鋼尺進行試驗路段施工區域劃分，用膠條覆蓋施工路段路面標線，以免降溫涂層覆蓋或污染標志標線。

（2）采用電子稱按照計量結果稱取樹脂、固化劑、降溫功能性材料，并將原材料混合置于塑料桶中，采用手持式旋轉攪拌機低速旋轉5 min，繼而高速攪拌10 min后，得到分布均勻的降溫涂層材料。

（3）采用室內試驗確定的最佳涂抹量04 kg·m-2，以人工滾涂方式完成施工單元的均勻涂布工作。

（4）采用室內試驗確定的最佳撒布量05 kg·m-2，以人工方式完成防滑粒料的均勻撒布后進行養生，養生時間一般為30（夏季）～60 min（冬季）。

（5）待第1層涂層硬化且防滑顆粒固定后，按上述步驟進行第2層涂料的涂布。

（6）路用降溫涂層涂布完成后，進行路面最后養生。待養生完成后撤去粘封膠帶，清掃垃圾并開放交通。

4 降溫性能檢測及評價

為了有效觀測并評價路用降溫涂層在實際應用環境下的降溫效果，采用ST-1A型數字溫度計連接預埋設的溫度傳感器，每隔30 min讀取并記錄道路表面、中部及下部溫度，以對比分析涂刷降溫涂層路面和普通路面之間的溫度變化規律。測試結果如表4所示。

由表4分析可知，隨著瀝青路面溫度的升高，路用降溫涂層的降溫效果逐漸增強，降溫涂層中、下部的降溫效果基本保持在5 ℃以上。當路表溫度達到50 ℃以上時，降溫涂層對路面中部和下部的降溫效果最高可達12 ℃，表明在夏季高溫環境下，路用降溫涂層對于瀝青路面面層結構具有優良的降溫效果[5-6]。

5 路用性能檢測及評價

降溫涂層涂布于瀝青混凝土路表面，必然會改變原路面的表面特性，現有研究成果表明降溫涂層普遍存在著平整度差、抗滑及抗滲性能不足等問題，嚴重制約著降溫涂層的推廣應用。因此本文借助3 m直尺測定降溫涂層的平整度；采用鋪沙法和擺式摩擦儀測試路面表層構造深度及擺值以評價抗滑性能；借助滲水系數儀檢測并評價道路的抗滲性能，結果如表5所示。

由表5可分析可知，涂刷降溫涂層后瀝青路面最大間隙、構造深度、擺值等均滿足相關規范要求，表明降溫涂層施工后可滿足行車對道路平整度的要求，且不會對瀝青路面的抗滑性能產生不利影響。

測試結果顯示路面不同測點滲水系數均為零，表明外界水無法滲入道路內部，降溫涂層的應用大幅提高了瀝青路面的抗滲水性能，一定程度上緩解了瀝青路面的水損壞[7]。

6 結 語

（1）根據試驗段長度及工作量確定施工所需機具及人員分配方案，建立施工所需原材料合理計量方法，提出溫度傳感器有效監測埋設方案，創建標準化的施工步驟及流程，全面測試并評價降溫涂層的實際降溫效果及路用性能。

（2）全面檢測路用降溫涂層試驗路瀝青路面的溫度。結果表明：隨著瀝青路面溫度的不斷升高，路用降溫涂層的降溫性能逐漸增強，降溫效果基本保持在5℃左右，最高可達12℃。

（3）路用降溫涂層施工完成后，對試驗段瀝青路面平整度、抗滑及抗滲性能進行測試。測試結果表明，路用降溫涂層不會對瀝青路面路用性能造成不利影響，均滿足規范要求；涂布涂層后的瀝青路面，抗滲性能得到大幅度提高，在一定程度上緩解了瀝青路面的水損壞。

參考文獻：

[1] 曹雪娟，唐伯明.太陽熱反射涂層在瀝青路面中的應用[J].公路與汽運，2010（5）：97-99.

[2] 馮德成，張 鑫.熱反射涂層開發及路用性能觀測研究[J].公路交通科技，2010，27（10）：17-20.

[3] 曹雪娟，唐伯明，朱洪洲.降低瀝青路面溫度的熱反射涂層性能研究[J].重慶交通大學學報：自然科學版，2010，29（3）：391-393.

[4] 王朝輝，王玉飛，任回興.環保型路面降溫涂層的現狀與發展[J].筑路機械與施工機械化，2014，31（6）：54-60.

[5] 王朝輝，王玉飛，孫曉龍，等.基于能量轉換的路用降溫涂層材料制備與性能[J].中國公路學報，2015，28（8）：14-21.

[6] 張洪華，王 鑫，林 聲，等.路用降溫涂層施工工藝研究[J].筑路機械與施工機械化，2014，31（6）：61-64.

[7] 王朝輝，李彥偉，楊 露，等.Tourmaline改性瀝青混凝土路面降溫性能研究[J].功能材料，2014，11（45）：11081-11086.

[責任編輯：杜敏潔]