浅谈高速公路改性稀浆封层技术的应用
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摘 要：本文介绍了改性稀浆封层在高速公路上应用的技术条件和适用范围，简单介绍了改性乳化沥青和改性稀浆封层下封层的施工。
关键词：高速公路；改性稀浆封层；乳化沥青；下封层
改性乳化沥青稀浆封层技术，是一种常温施工工艺，常作为功能层做上封层，在国内外高速公路维修养护中的得到了广泛的应用。国际稀浆协会ISSA制定的改性乳化沥青稀浆封层推荐实施细则ISSA，A143-91，对改性稀浆封层的设计、试验、质量控制和测试等做出了规定，使改性稀浆封层在全世界范围内有了很大的发展。
1 适用范围和选择依据
在高速公路上选择应用改性稀浆封层对路面进行养护，应依据对旧路面使用性能的专项调查评定或依据路面管理系统对路段相关指标进行分析后作出，同时对旧路面残余寿命进行计算并进行局部补强设计。
以稀浆封层机摊铺乳化沥青混合料为主要工艺的路面封层可分为稀浆封层、改性稀浆封层和快通车型改性稀浆封层三种类型。稀浆封层的应用在国内已经较为普遍，其功效和缺陷已经形成共识。利用快通车型改性稀浆封层对高速公路进行预防性养护，抵御松散、封闭沥青老化裂缝和疲劳裂缝及车辙裂缝，填补较浅的车辙和不平整，并以显著的经济效益吸引用户。ISSA称之为聚合物改性稀浆精细表面处治，在法国和美国的高速公路养护工程中应用最为广泛。目前在世界各地的高速公路养护技术中，用于抗滑表层维修的混合料有三种代表类型：一是改性沥青超薄抗滑表层（厚度,2cm）； 二是改性热沥青表面处治；三是改性稀浆封层。其工程造价分别为普通密级配沥青混凝土（厚度4cm）的60%～80%、15%和20%。
与普通密级配沥青混凝土相比，上述各类薄层都具有较深的路面纹理和良好的防水效果。随着各地工程应用的不断扩大和工艺水平的提高，改性稀浆封层将是一种理想的路面养护技术。
2 技术条件
改性稀浆封层应用于高速公路的表层需要以下条件：
（1）胶结料需要有更强的粘结能力。A143-91对用于改性稀浆精细表面处治的乳化沥青及其蒸发残留物性能主要指标做出了规定，要满足这些指标，只有选用高质量的改性剂才能达到要求。其中：
AASHTO T53蒸发残留物软化点最小57℃
ASTM D36
AASHTO 蒸发残留物针入度40-90
ASTM 2397
AASHTO 蒸发残留物运动粘度135℃最小650mm2 /s
ASTM 2170
（2）骨料要抵御高速行车条件下车轮的磨耗和撞击，可选择耐磨耗的火成岩石料，而且要求纯净程度较高，应具有较少的含泥量和较高的砂当量，同时满足乳化沥青的可拌和时间要求，室内试验应大于120s。
（3）为了尽可能缩短交通控制时间，宜选用快通车型乳化剂。标称的通车时间是在室内确定的，标准温度24℃和50%湿度条件下，混和料摊铺厚度在12.7mm时，从摊铺结束到达到通车需要的粘结强度的养护时间，在施工现场要视气温和风速的大小适当延长或缩短。目前市场的产品中有30min，60min和120min等多种类型可供选择。
3 混合料及其设计
改性稀浆封层其特性主要取决于稀浆混合料的性能，因此，改性稀浆封层混合料配合比设计就显得尤为重要。
快通车型改性稀浆封层所用稀浆混和料由级配石料、快通车型乳化沥青、水泥和水组成，必要时选用化工助剂。
（1）选择矿料级配曲线，依据ISSA推荐使用的III型级配范围进行调试。
（2）凝结助剂使用水泥填料和缓凝剂。在这里之所以将水泥作为凝结助剂，是因为水泥和熟石灰都具有一定的化学活性特性，对快通车型稀浆混和料的凝结速度起着关键作用，主要目的并不是用来调节矿料级配的。水泥使用掺量在一定比例范围内时，能延缓稀浆混和料的凝结速度，这个用量范围随水泥的品质不同而略有差异，一般占集料总量的1%～4%时能起到缓凝作用，这个范围也随石料的干净程度不同稍有变化。在其他用量范围时，则随着用量的递变呈现促凝的效果，即所谓双向调节作用。表1列出了对使用不同水泥用量做拌和试验时，测得的一组稀浆混和料的可拌和时间。化学助剂分促凝剂和缓凝剂，快通车型乳化沥青在一般气候条件下使用缓凝剂。比如在施工环境温度提高或材料显著变细时，室内试验确定的可拌和时间不能满足施工需要时，使用缓凝剂延缓凝结时间，用量由缓凝剂的类型和条件变化程度确定。
（3）选择沥青用量范围，确定各种材料配合比例。有两个关键条件需要满足，其一是必须满足可拌和时间，其二是必须满足稠度要求对于同一种级配矿料，室内试验在调整其沥青用量和用水量及水泥用量时，使稀浆混和料的可拌和时间控制在120-150s范围内。既保证有足够的拌和时间，又不至摊铺后的混和料流淌。对于快凝型稀浆混和料的稠度试验，由于室内试验用料量较少，试验设备较小的吸水量就会显著加快混和料的硬化，测得的稠度值往往偏小，一般在1cm左右，达不到2-3cm的标准。
表1 不同水泥掺量时的可拌合时间试验
水泥量% 0 1.0 1.5 2.0 2.53.0
拌和时间s 81 112 155 18312197
4 改性乳化沥青
现行的乳化沥青技术标准是在90年代初制定的，限于当时的乳化沥青发展状况，该标准中没有关于改性乳化沥青的技术要求，即改性稀浆封层中最重要的材料一改性乳化沥青在我国还没有技术标准。根据工程实际应用情况，再结合国外改性乳化沥青相关标准，用于改性乳化沥青的基质沥青必须符合重交通道路沥青的技术要求；改性乳化沥青应为阳离子慢裂快凝型；其蒸发残留物含量等技术要求应符合相关要求。
5 改性稀浆封层下封层的施工
（1）因为新建高速公路改性稀浆封层下封层达到开放交通后，仅有少量工程车辆或根本没有车辆通行，因此，改性稀浆封层下封层不能依靠车辆轮胎的碾压，达到坚实和粘结牢固。改性稀浆封层破乳后应及时采用8-10t轮胎压路机碾压2-4遍，碾压要掌握好时机，过早易出现轮迹或粗集料剥落。
（2）施工期间必须封闭交通，待干燥成型后方可开放交通，早期行车不得在封层上调头，刹车，起步，以保证封层的完整性。
（3）当下封层养生完成后，要开放交通，这样有利于封层的密实度和基层的粘结。一般应在改性稀浆封层养生完成24h后，才能进行沥青混凝土下面层施工。
参考文献:
[1]公路沥青路面施工技术规范[S].2004.
[2]交通部公路科学研究院.微表处与稀浆封层技术指南[M].北京：人民交通出版社，2006.
[3]JTJ052- 2000，公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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