山东省交通规划设计院 山东济南 250031
摘要：本文主要阐述开普（Cape）封层在路面预防性养护中的应用前景，讲述了其的结构形式、其作用机理、技术特点，从而论证了其对于我国目前高速公路使用和病害现状的适应性，其作为预防性养护的必要性。
关键词：预防性养护技术；路面再生技术；Cape（开普）封层
0 引言
随着我国经济的快速发展，对交通系统的要求日趋增高，交通量快速增长、交通轴载不断增大，超载问题严重，自上世纪80年代公路交通开始发展，到2000年开始的我国公路建设的高峰期以来，大量的高速公路和城市道路都出现了较为严重的破损病害，究其原因除了环境和荷载对路面的长期作用之外，我国早期的路面养护理念是导致路面病害发展快速严重的根源。
长期以来，国内的公路交通行业秉持着重建轻养的工程理念，直至路面出现了破损或其他病害的时候才会采取相关的养护措施，其中最为常见的就是铣刨加罩面的处理措施，而不是定期评价道路的服务水平或行驶质量，在路面还没有出现破损或结构性破坏的时候就采取针对具体路况的预防性养护措施，相对于出现了破坏之后再采取大规模的大中修或改建措施，预防性养护可以大幅度的减少路面养护费用成本，同时可以达到尽可能小的影响或中断交通。另一方面，预防性养护措施可以在较小的养护成本前提下，使路面的服务能力长期保持在一个较高的水平，避免了严重的路面路基病害的出现，使得路面的使用性能迅速恢复，延长了路面大中修的期限，具有优越的经济社会效益。
本文详细介绍Cape（开普）封层技术，该技术良好的使用性能和经济效益，必然会在今后的公路养护领域广泛应用。
1 Cape封层概述
1.1 CAPE封层的定义
开普封层（CAPE SEAL）一词来源于南非的CAPE省，他们首先在1957年和1969年正式使用这种封层的技术，美国从1973年开始大量地使用开普封层。开普封层被定义为：在一层碎石封层之后，再进行一层或多层的稀浆封层/微表处。
开普（Cape）结构即碎石封层系统（Chip seal）与稀浆封层系统（Slurry Seal）的组合，称为开普封层（Cape seal）。
1.2 CAPE封层的结构形式
开普封层采用碎石封层和微表处的组合（厚度2~2.5 cm），这种组合充分发挥了2种结构的优势。如图1所示，开普封层的结构由基层、结合层和磨耗层3部分组成。基层为半刚性基层，结合层有碎石封层和橡胶沥青应力吸收层2种，而磨耗层为微表处。这些结构是公路建设和养护常用的新技术，而开普封层综合了他们的优势，具有比单层碎石封层更为平整的路面，比微表处理更高的耐久度。开普封层采用了连续级配石料和柔性沥青胶结料。因此其路用性能、表观效果、行车舒适性、安全性等方面优于一般封层路面。
图1 开普封层结构组成
2开普封层的作用机理
透层乳化沥青和碎石封层/稀浆封层的沥青结合层能有效防止渗水。水对路面的损害是致命的，当水渗入半刚性基层后，会引起路面唧泥、骨料松散等病害，使得路面使用效果大大降低，道路的使用寿命大为缩短。
足够厚度的胎体沥青能有效延缓路面的反射裂缝。开普封层的胎体沥青结合层厚度达到了1-3mm，这个厚度的沥青层能有效的吸收路面水平位移的应力，有着良好的变形性能，同时能牢牢粘结下面层与上基层，防止出现脱层、推移等病害。
采用碎石封层为主受力结构的开普封层能适应重载交通要求的道路，对提高路面抗滑性能效果也很好。
微表处可为路面提供一个平整抗滑的表面，对美化道路路面表观，增强表观构造深度效果明显，能有效提高行车安全性与舒适性。作为上封层结构，可进一步防止水渗入基层，避免道路受水破坏。微表处混合料使用高的油石比和较多的细集料，因此其空隙率很小，雨水难于下渗破坏基层，增强了基层的耐久性。有着良好的抗滑耐磨耗作用，路用性能优良。微表处使用的是改性乳化沥青与高强耐磨的石料，作为路面抗滑磨耗层使用，道路寿命也就相应增长。能有效增强路面结构的内聚力，防止石料脱落，提高了行车安全性，降低了交通事故的发生。
总结以往的施工经验，在进行开普封层时首先根据裂缝的严重程度来选择沥青：裂缝还正在延伸时，建议用橡胶沥青。对于稳定的裂缝建议选用改性沥青。裂缝<3mm而且稳定时，建议选用改性乳化沥青。当裂缝还在延伸时，建议选用橡胶沥青来做碎石封层[7]。
3 AR开普封层[2]
3.1 AR开普封层概述
近年来随着改性沥青的广泛应用，橡胶沥青开普封层出现在道路养护施工当中，橡胶沥青开普封层就是一层橡胶沥青碎石封层，再覆盖一层微表处。
传统的碎石封层是一种铺设简单、易行，价格低廉的养护方法。它的缺点是高速行驶时噪声过大，路面上的松散集料还会被高速行驶的车轮带出而撞击、粘附在车身和挡风玻璃上，集料的损失还会导致抗滑能力的衰减，所以一般很少用在大交通流量和高速行驶的道路上。因此在碎石封层上面再加一层微表处就解决了以上这些问题。
3.2 AR开普封层施工前对破损路面的处理
对于破损的路面在进行开普封层前，必须先进行一定的处理，具体的处理方法根据路面的破损情况而定。分为以下情况：
1）对坑槽等进行挖补或喷补；然后做AR碎石封层，再做一层微表处；
2）对裂缝首先要进行灌缝处理；然后做AR碎石封层，再做一层微表处；
灌缝处理：a.首先要对裂缝进行扩缝处理，用开槽机将裂缝切成10mm宽，15mm深的U形槽，使得灌缝料灌入后能够有两个很好的粘结面。b.采用特殊的沥青密封胶。这种密封胶具有很强的粘性和延度。冬季不再出现裂缝，夏季不能被车轮带走。不同的温度地带应该使用不同的密封胶。c.灌缝前需要对裂缝进行扩缝、清缝处理。d.在特定的温度下，将溶化的密封胶灌进裂缝中去，使之与裂缝侧壁有着良好的粘结力。
灌缝的目的主要防止水沿裂缝渗入到路的基层。
3）还可以采用三层系统。先做一层微表处，再做AR碎石封层，第三层再做一层微表处。
3.3橡胶沥青碎石封层
1）喷洒橡胶沥青，在喷洒橡胶沥青时，借助油纸来做出一条笔直的接缝。
2）骨料要求：a.干净；b.耐用；c.破碎的骨料有两个或更多的破碎面；d.大小均一；e.多面体。
3）碾压：a.至少使用三个气胎压路机马上进行；b.重叠操作；c.从一边向另一边压；d.要跟上石屑撒布机的撒布速度。
4）橡胶沥青碎石封层的优点：a.固化时间短，具有极好的骨料保持力。b.使用沥青握裹的骨料，1%的乳化沥青。c.抗老化。d.卓越的抗裂缝反射能力。e.无论高温、低温还是白天、夜晚都可以进行施工摊铺。f.当在SAM，SA-MI及多层系统中使用该方法时，它是一种很经济实惠的选择。g.延长路面寿命5年~10年。
3.4 AR开普封层技术评价
对于裂缝比较严重的路面采用AR开普封层可以很好地抑制裂缝的反射，同时降低了养护成本。避免了再生与重建。
1）对于一些裂缝较深且较多的路面可以进行三层系统。
2）因为AR沥青的特性决定了其对裂缝特有的抑制作用，是其他材料不能替代的。
3）比起单纯的碎石封层，开普封层避免了集料的流失，又降低了噪声。
4）既可以用于高速公路也可以用于居民小区，更可以用于国道、省道等大多数路面。
4 结论
随着近年来预防性养护理念的传入和推广，表面封层类技术开始大范围的应用到对旧路面的预防性养护上，包括对水泥混凝土路面的复合式路面处理和对沥青混凝土路面的罩面加铺处理。由于表面封层类养护技术中所使用的路面结构一般为在旧路面结构上由层铺法加铺1层乳化或改性乳化沥青透层油+1层碎石封层或橡胶沥青碎石封层或撒布纤维层等+改性乳化沥青微表处的磨耗层，从而使得预养护处理后的路面结构既可以有足够的表面功能：抗滑、耐磨、防水；同时又有足够的稳定性：密实耐久、应力吸收、高温稳定。
考虑到现在我国高速公路的使用现状，主要的病害即是高温车辙和水损害。因此，结合表面封层类技术的应力吸收、密实耐久、高温稳定的性能特点，十分适合与现阶段高速公路的预防性养护工程。Cape（开普）封层技术具有良好的使用性能和经济效益，必然会在今后的公路养护领域广泛应用。
参考文献：
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作者简介：
韩冰（1978—），男，高级工程师，主要研究方向为道路、桥梁设计
论文作者:韩冰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第29期
论文发表时间:2018/1/14
标签：路面论文; 沥青论文; 开普论文; 碎石论文; 裂缝论文; 预防性论文; 橡胶论文; 《基层建设》2017年第29期论文;