摘要:我国所修建的高速公路中90%以上为半刚性基层沥青路面结构，半刚性基层由于承载能力强、刚度、扩散应力强、抗疲劳强度和良好的水稳定性等特性使得路面基层受力性能良好，并且保证了基层的稳定性，但是半刚性基层易受温度变化影响而产生收缩开裂，并由此引起沥青路面的反射性裂缝。路面裂缝会造成路面多类病害的产生，并最终导致路面结构性破坏，早已引起了公路养管部门和科研机构的高度关注，由此研究开发了路面灌缝设备和灌缝材料，路面灌缝是预防性养护技术中最为经济有效的方法。本文以提升灌缝效果、监测灌入深度为出发点，进一步改进灌缝设备性能，在设备出料口增设灌缝材料计量设备，实现准确计量各类裂缝的理论灌入量和实际灌入量，用于标定各种类型裂缝在灌缝作业特定条件和受综合因素影响下的灌缝深度，指导现场施工沥青网sinoasphalt.com。

关键词:路面裂缝;灌注封缝;灌缝设备;灌缝胶;影响因素;计量设备;效果评价

经过近20年持续大规模公路建设，高速公路里程逐年迅速增加，截至到2012年底，我国通车公路里程突破420万km。公路密度为44.14km/百平方公里。高速公路达9.62万km，总里程位居世界第一，五纵七横的高速公路网与西部地区八条通道提前建成;国省干线达48.55万km，占路网总里程的11.5%，国省干线中二级以上公路比重达70%左右。我国公路交通也已由建养并重进入到以养护为主的时期。

我国所修建的高速公路中90%以上为半刚性基层沥青路面结构，半刚性基层的特性决定了半刚性基层沥青路面产生反射裂缝是难以避免的。沥青路面一旦出现裂缝就很容易导致路表水的渗入，当车辆荷载作用时在结构层内部产生冲刷，从而导致路面产生网裂、龟裂等病害，最终导致路面结构性破坏，影响路面的使用功能，缩短道路寿命。因此对路面裂缝进行及时、有效的灌缝修补和维修是路面养护行之有效的养护技术措施，路面灌缝也是路面预防性养护技术中最为经济的方法。

对裂缝进行修补的技术方法很多，灌缝技术是其中最经济有效的，通过对沥青混凝土路面非荷载型反射裂缝进行开凿、清理，使用道路密封胶进行灌填、修补，使密封胶与沥青混凝土裂缝壁牢固黏结，密封胶材料弹性好，高温不流淌，低温不脆裂，耐久性良好，从而防止路表雨(雪)水的侵入，及其产生的水损害，达到预防性养护效果。灌缝技术的主要设备是灌缝机及其配套使用的开槽机及真空吸尘器，灌缝材料根据路面类型选择采用不同性能的材料，目前较为广泛采用的是性价比较高的国产密封胶。

灌缝机如图1所示。A为热熔釜，具有很好的保温效果，配有液压驱动全角度正反转搅拌器;B为电加热软管，安全度高，操作安全，工作性能稳定;C为沥青泵。灌缝机具有双层保温层，间接导热加热的锅炉式搅拌器;全屏温度控制系统，能准确反映密封胶的实际温度，并便于观察;输送管保持恒温，能保证密封胶在喷枪末端出料时的温度;材料泵系统可自动将生育密封胶会抽到材料箱内，保证软管的良好性能;加热仓在材料仓底部，具有较高的加热效率。

目前，国内用于沥青路面裂缝填补的灌封胶材料性能参差不齐，灌缝材料要根据路面结构类型、裂缝的类型、裂缝宽度及裂缝严重程度选择采用满足相应性能要求的灌缝材料。科研机构和公路养护管理部门研发出橡胶沥青灌缝胶，灌缝胶采用加入多种高分子聚合物等成份加工而成的橡胶类改性沥青灌缝材料，即橡胶沥青灌缝胶。2009年也发布了交通行业标准《路面橡胶沥青灌缝胶》JT/T740－2009。橡胶沥青灌缝胶在低温时具有较大的延伸性，能够适应沥青混凝土路面的收缩而不开裂;在高温时具有较好的热稳定性，不软化、不流淌;而且具有粘结力强、弹性好、拉伸量大、不溶于水等性能，优异的抗砂石嵌入能力、以及抗老化和抗疲劳能力。灌缝材料应具有较好的防水性能，具有足够的强浓度与湿度稳定性。而且灌缝材料温度要求在180~240℃，以确保灌缝材料的流动性，从而保证灌缝材料的灌入深度。

灌缝验收要遵循以下质量标准:

(1)灌入的密封胶基本与路面平齐或略低于路面，若密封胶高于路面，灌缝处经车辆反复碾压后容易造成密封胶被车轮带出或者碾成一片，影响路面灌缝质量和路面美观。

(2)灌缝机灌入灌缝材料的行为需连续，不间断，灌缝材料充满槽缝，无空隙、足够饱满、无气泡和颗粒状胶粒，灌缝胶经行车碾压后不发生脱落变形，不粘轮，保持足够弹性，并在裂缝两侧形成一定宽度与厚度的密封层，以确保密封胶与裂缝两壁紧密粘结。

(3)外观:表面涂抹宽度均匀，无外延，厚度均匀一致。

灌缝质量的好坏主要受气温、沥青面层结构组成及类型、裂缝宽度及深度、密封材料性能、灌缝设备、工作人员素质及工作态度等诸多因素的影响;影响因素较为复杂。

其中作业气温是影响灌缝质量的主要因素之一，在灌注时对于气温的控制非常重要。如果气温低于4℃，在灌缝以前还要对槽口及槽壁部位进行预热处理，因为密封胶的温度较高，如果槽口及槽壁的温度与密封胶的温度相差过大，致使密封胶温度降低过快，即影响密封胶足够的灌入深度，密封胶与槽壁的黏结力也难以达到预期的效果。如何有效地控制密封胶和槽口及槽壁温度是决定灌缝质量的成败关键。

其次，灌缝设备的工作性能也是影响灌缝质量的主要因素之一，由于许多养护作业队伍中灌缝设备购置已久，缺少日常维修养护，其工作性能会大幅度下降，灌缝效率偏低，影响灌缝质量。其次，工作人员的业务素质及工作态度也同样决定了灌缝质量的优劣。综上，决定灌缝质量的因素由主管和客观两个方面，只分析单一因素对灌缝质量的影响十分困难，在所有因素共同作用且在允许范围内时，量化灌缝材料，对比理论灌入量，从而确保灌缝深度。

由于灌缝胶属于流体材料，利用灌缝机灌缝时，在管道出口处增设一计量设备，可以对各类型裂缝，有必要时可以很轻松地做到对每条裂缝灌入的灌缝材料进行精确计量，简单易行，不影响工效。

在灌缝机设备出料管端部增设计量设备可以实时计量灌入不同类型裂缝中灌缝胶的数量，在灌缝实施全过程中评价灌缝的实际效果，及时发现并调整存在的问题，可有效预防出现不合格的灌缝，防止出现返工处理，即避免影响施工进度，又可防治不必要的经济损失。

此计量设备选用具有传感器原理的质量流量计，质量流量计是由质量流量传感器和变送器匹配构成，准确度较高，满足灌缝计量精度要求。高精度的测量可以提供质量流量、体积流量、密度、温度测量和推算参数，无需繁琐的换算就可得到可靠、准确的结果，可直接替代体积表。

这种质量流量计主要依靠流量管的振动来进行流量测量。流量管的振动以及流过管道的流体的冲力产生科氏力，直接或间接测量在旋转管中流动流体的科氏力就可以测得灌缝材料的质量流量。致使每个流管产生扭转，扭转量与振动周期内流过流管的质量流速成正比。由于一个流管的扭曲滞后于另一流管的扭曲，质量管上的传感器输出信号可通过电路比较，来确定扭曲量。电路中由时间差检测器测量左右检测信号之间的滞后时间。这个“时间差”ΔT经过数字量测量、处理、滤波以减少噪声，提高测量分辨率。时间差乘上流量标定系数来表示质量流量。由于温度影响流管钢性，科氏力产生的扭曲量也将受温度影响。被测量的流量不断由变送器调整，后者随时检测粘在流管外表上的铂电阻温度计输出。变送器用一个三相的电阻温度计电桥放大电路来测量传感器温度，放大器的输出电压转化成频率，并由计数器数字化后读入微处理器。

一体化安装结构，大大降低了安装难度，节约安装成本。

仪表与灌缝机出料管的连接采用法兰连接，连接图与法兰细节如图3，图4所示，其中A为加热软管。B为法兰连接部位，C为质量流量计。

首先对各类裂缝进行标定工作，验证特定条件下的灌缝质量满足要求后，开展灌缝工作。

裂缝清理整洁后，根据裂缝的长度及宽度计算灌缝材料的理论用量，然后检查密封胶温度是否处于要求的工作温度范围，保证设备处于正常工作状态下，开始灌缝直至结束。

灌缝结束后，根据流量计计量的密封胶灌入量，与理论用量进行比较，若在合理误差范围内，说明该条裂缝的密封胶灌入量满足要求，据此可以验证:在该工作环境及条件下，即地温、气温、该特定类型路面、该缝宽及深度范围、该种密封胶及灌入温度，以及使用改灌缝设备、计量设备组合的条件下，灌缝深度能满足要求，灌封胶与缝壁连接密实，可以进行灌封施工。否则，应对以上提到的各因素进行综合分析，查找原因，调整到位后再行试验，直至满足要求。

在出料管道加设的液体流量计，能够更为方便、实时、准确、直观、量化地评价灌缝效果，达到现场指导施工的效果。

灌缝质量的影响因素诸多，影响分析极其复杂。本文在灌缝机原有设备性能的基础上，在灌缝机出料管端部增设计量表，计量灌入路面裂缝的灌缝材料的用量，用以定量估算灌缝材料灌入深度，据此判定在各种特定条件下、不同类型的裂缝的灌缝质量，为确保灌缝效果提供技术途经;同时，这一设备性能改进也可有效提高养护管理工作水平，具有重要的使用价值。