谈改性乳化沥青稀浆封层施工技术应用于路桥工程

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　　摘要：在路桥工程中采用改性沥青稀浆封层施工技术能够节省能源，改善施工环境，延长工时季节，并且具有很好的经济效益、社会效益和环境效益，值得很好地研究与积极推广。文章通过对改性沥青稀浆封层施工技术的各个方面进行了相关论述。
　　关键词：稀浆封层；施工工艺；配合比；注意事项
　　1 稀浆封层材料组成和基本要求
　　1.1 稀浆封层混合料基本组成
　　 稀浆封层混合料由乳化沥青、外加剂、填料、集料和水等基本材料组成，常用工程材料配比如表1。混合料的施工配合比应通过试验来确定。
　　
　　
　　1.2稀浆封层原材料基本要求
　　1.2.1 乳化沥青
　　 这里既包括聚合物改性乳化沥青，又包含常规普通乳化沥青。在高等级公路或桥隧结构上应用稀浆封层，应选用改性乳化沥青材料，在低等级道路上加铺稀浆封层，可选用普通乳化沥青。乳化剂、改性剂、沥青三者各自的性能和相互匹配是决定稀浆封层路用性能的关键，改性剂掺配工艺将影响稀浆混合料路用性能。用改性稀浆封层技术进行高等级公路养护维修，选用的沥青材料要满足重交通道路和技术指标要求。
　　1.2.2 外加剂
　　 外加剂的主要功能是改善稀浆混合料的施工和易性和调节破乳时间。外加剂的选择应与乳化沥青材料相匹配，掺量和掺配工艺应根据施工现场具体条件通过试验确定。
　　1.2.3 填料
　　 稀浆封层中的填料，不仅填充混合料的空隙，还可以调节混合料稠度，提高封层强度与耐久性。因此，稀浆封层的填料最好选用普通硅酸盐水泥，也可用磨细粉煤灰代替。
　　1.2.4 集料
　　 集料的级配、坚固性、抗压碎能力和清洁度是选择集料的重要参数。采用符合级配要求的集料，才能形成密实的稀浆混合料，稀浆封层厚度超过10mm时，建议采用特粗级配或双层摊铺工艺。
　　1.2.5 水
　　 水的作用是用控制加水量来保证混合料的稠度、摊铺效果以及破乳时间。
　　2 技术分类与选择
　　 1) 分类。稀浆封层，一般按骨料的最大粒径分为I型、Ⅱ型、Ⅲ 型，相应的成为细封层、一般封层、粗封层。也有根据路面的需要采用IV型骨料，称为特粗层，而在国际稀浆制定的《改性乳化沥青稀浆封层作业指导书》中，即ISSA―1996的国际标准只定为Ⅱ型与Ⅲ型两种，没有I型骨料，即不做细封层，这虽由于改性稀浆封层技术多用于高等级路面，为了保证封层的粗糙度和抗滑力，所以不用I型细封层，但Ⅳ型特粗封层仍可采用。
　　 2) 特点。改性稀浆封层混合料，具有良好的流动性、渗透性、粘附性，有利于填充和治愈路面的裂缝，有利于气候的变化；能提高路面的密实性、防水性、防滑性与耐磨性。
　　 3) 实用范围。Ⅱ型一般封层的改性稀浆封层合料，具有很好的渗透性，改性乳化沥青用量较多，有很好的粘附性与胀缩能力，适用于治愈里面的开裂，其中有粗粒料作为支撑体，路面耐磨、防滑，可以取代热拌沥青混合料的罩面，但是不适用于温差变化很大的地区单层铺设。Ⅲ 型粗封层适应于交通量大的路面，也适用于温差变化很大的地区，可在坚实的基层上或旧路面上做封层，在坚实的砂石路上做防尘处理，在有裂缝的旧路上也可以延缓反射性裂缝的反射。Ⅳ 型特粗层可用于修补车辙，原路面上有较大的变形或要求有较大的粗造度等，可增加道路的抗滑能力。
　　3 施工工艺
　　 将由高分子聚合物改性的乳化沥青、矿物骨料、矿物细料、水和其他添加剂等5种原材料按一定的比例、一定的顺序进行配料与拌和，将拌和的混合料摊铺在路面上，通过碾压而形成的路面表面层，称为改性沥青稀浆封层。其具体施工工艺如下：
　　3.1 配合比设计
　　 1) 材料选择。
　　 (1)矿料。骨料的颗粒粒径组成应符合改性稀浆封层骨料级配要求，骨料必须是批量生产的碎石，压粹值不大于28％，洛杉矶磨耗值小于30％，吸水率小于2％，对沥青粘附性大于4级，骨料外形呈立方体，针片状颗粒含量小于10％。
　　 (2)改性乳化沥青。改性稀浆封层必须采取慢裂快凝性乳化沥青，在标准气温25℃时拌和时间不少于120A。当气温为30℃时拌和时间不少于180S。
　　 (3)填料。要求填料要干燥、松散、没有结块， 不含泥土杂质，一般在低温季节施工时，掺人少量(1％～2％)水泥，可以缩短混合料的破乳时间，提高粘结力CT值， 加速开放交通时间。
　　 (4)水。饮用水，不含杂质或无污染的水即可。
　　 (5)外加剂。一般用氯化钙、氯化钠、硫酸铝、OP-10、氢氧化铝、聚乙烯醇等，这些外加剂用途不同，要根据不同情况和具体需要选用。
　　 2) 室内试验。
　　 (1)骨料掺和试验。该项试验是确定改性稀浆封层混合料破乳时间的重要试验，并作为混合料配合比设计的重要依据，因为它能全面反映改性稀浆封层的拌和性、粘附性、固化时间等路用性能。
　　 (2)稠度试验。该项试验是测定改性稀浆混合料的适宜加水量， 它类似水泥混凝土配合比设计的坍落度试验，采用指定的推载筒进行试验。
　　 (3)粘聚力试验(简称CT试验)。粘聚力试验测验稀浆混合料的凝固时间，以此控制改性稀浆封层开放交通的时间。
　　 (4)湿轮磨耗使用(简称WTAT试验)。该项试验是模拟汽车轮胎在湿润状态下，检测封层表面的磨耗状态，它主要是检测稀浆混合料中，改性乳化沥青最适宜的用量，保证混合料的最佳油石比。
　　 (5)负荷车轮使用(简称LWT试验)。控制改性乳化沥青的用量，主要是控制混合料中改性沥青用量的上线，防止混合料中改性乳化沥青用量过多，引起泛油、拥包、波浪、推移等病害。
　　 (6)砂当量试验。该项试验为检验5mm以下细骨料中粉土与尘土的含量，是否超过规定的要求，作为改性稀浆封层骨料的砂当量必须大于60％。
　　 3) 混合料级配试验。原材料检验合格后，要进行级配试验，检验骨料、乳化沥青、矿物细雨料和其他添加剂的相容性和级配是否满足设计要求。
　　 4) 确定初步配合比。 通过以上试验，初步确定理想的改性稀浆混合料配合比。
　　 5) 配合比调试。确定初步的改性稀浆封层混合配合比后，以此作为施工机械计量控制的依据，再结合实际情况反复调整各种材料的用量。
　　 6) 施工配合比的确定。由于现场的气温、材料、湿度等多种因素与室内试验有差别，因此必须结合现场实际情况进行相应的调整，确定合理的配合比，然后在现场做试验段，再根据现场情况做出相应的调整，最后得出施工配合比。
　　3.2 改性稀浆封层施工
　　 l) 现场准备工作。
　　 (1)下承层验收。复测下承层，现场清理干净，放样定线。
　　 (2)交通管制。为了保证施工安全，设置封闭交通及限制交通标志，设置安全显示器及锥形施工柱等。
　　 (3)专用机械的调试与检修。改性稀浆封层机的计算、运行、拌和、摊铺、清洗、标定与计量等各个系统的调试。
　　 (4)设置好原材料供应场地，保证材料供应合理，堆放整齐，并有明显的标识。
　　 2) 施工工艺。
　　 (1)混合料拌和。改性稀浆封层混合料是将5种材料按一定比例、一定的顺序进行配料与拌和而成。各种原材料进入拌和机，要按流程图顺序进料，不按顺序，不能拌出合格的稀浆混合料，无法取得封层施工成功。
　　 (2)混合料摊铺。混合料摊铺是改性稀浆分层施工的关键工序， 目前，改性稀浆封层施工，均采用连续式改性稀浆封层机。用自卸卡车提供，倾卸于车的存料斗，由传送带倒运到车后骨料仓，改性乳化沥青、水、清洁剂等可用专车灌车，边走边装，保证连续生产的需要。
　　 (3)混合料碾压。改性稀浆封层施工，采用改性稀浆摊铺机进行摊铺，摊铺完后，待混合料达到初凝时，用10T胶轮压路机碾压。
　　 (4)检查验收。改性稀浆封层的施工检验，应由业主或上级公路管理部门，组
　　
　　
　　
　　织监理及基层公路管理部门组成验收小组，深入现场，按规定的项目及标准逐项检查。
　　 3) 主要机械设备。改性稀浆封层机是改性封层施工的专用设备，主要由骨料储存与供应系统、乳化沥青贮存及供应系统、水贮存及供应系统、填料贮存与供应系统、外加剂贮存及供应系统、拌和系统、摊铺系统、动力系统、电源系统、控制系统和外加剂系统组成。
　　4 施工控制
　　 1) 总体控制。根据路面情况的要求， 应在摊铺箱前用喷雾的方法预湿路面。水雾的用量应根据温度、路面结构、湿度和路面干燥度来调节。
　　 2) 刮痕处理。由过大骨料引起的刮痕应去除，若产生过大的刮痕，应停止施工，直到承包商向用户授权代表证明情况已消除。
　　 3) 接头处理。在纵向或横向接头处不允许有过高的突起，为了使整个工程中纵向接头减小到最小，纵向接头应尽量放在车道线上。
　　 4) 混合料的拌和。拌和设备是为改性乳化沥青稀浆封层专门设计的，材料由自动程序化的自行式改性乳化沥青稀浆封层拌和设备拌和。
　　 5) 混合料摊铺。摊铺时摊铺速度要均匀，供料要及时。
　　 6) 边角施工控制。对于一些角落改性稀浆封层摊铺机不能到位的地方，要用人工刮板封层，有时需要在手工作业的区域预先喷洒一点水。压路机压不到的地方，用人工夯实。但表面要平整，保持与摊铺效果相同。
　　 7) 温度控制。一般施工温度控制不低于10℃。如果道路温度或气温都在10 ℃以下并继续下降，则不允许施工，但道路温度和气温都在7℃以上并继续上升，则可以施工。
　　 8) 车辙箱控制。对于深度不足12．7mm的不规则车辙或浅车辙，只需按要求一次全宽度刮平摊铺。大于12．7mm或更深的车辙，须用专门的车辙箱填平，这种车辙箱宽为1．52m或1．81m 。
　　 9) 沥青粘结层。通常情况下，不需要沥青粘结层，除非路面极为干燥，剥落或水泥混凝土路面。
　　5 施工注意事项
　　 1) 对于交通量大，重型车辆多，速度快，要求路面摩擦系数高，耐磨耗的路段采用III型粗级配坚硬耐磨骨料。
　　 2) 封层摊铺结束后，在尚未达到通车的粘聚力之前，突然降雨冲刷封层表面时，应在雨后立即进行检查，如有局部轻度损坏时，待里面干硬后，用人工修补。
　　 3) 改性稀浆封层只能消除路面原有的细微裂缝，对于原有较宽裂缝，应事先灌缝处理，而后再做封层效果更好。
　　 4) 改性稀浆封层预拌l H内即可通车，但在交通量大，重型车辆多，速度快的行车路段上，在摊铺0．5H后用轮胎压路机碾压一遍，效果更好， 因为碾压后可把封层中析出的水分挤出，提高封层的密度与强度。
　　 5) 改性稀浆封层不仅是一种很好的预防性养护技术，而且是一种经济、实用的路面美化措施， 可以消除路面因为接补坑槽造成的补丁，而且弥补坑槽的透水现象。
　　结语
　　 近年来，改性沥青稀浆封层广泛用于高等级公路养护中，因为改性沥青稀浆封层施工，大大改善了施工条件，从装料、配比、拌和、摊铺都是在常温条件下作业，沥青和石料都不需要加热，基本上由机械自动操作，减轻了劳动强度，也减少了有毒物质的排放量，减轻了施工对环境的污染，又延长了道路的寿命，充分体现了环境友好型社会的要求，提高了经济效益。
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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