浅述沥青碎石路面的防渗技术应用
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摘要：虽然公路建设事业不断发展，由于路面结构中设置了天然砂砾垫层，春融期地下毛细水上升造成路面翻浆的问题已基本得到解决。然而，沥青碎石混合料路面的孔隙率过大，存在着面层透水的问题仍然未能得到很好的解决。本文主要阐述复合土工膜在沥青碎石路面基层的施工应用，以供参考。
关键词：沥青碎石；防渗；技术应用
前言
由于面层透水，使路面基层强度降低，严重之处面层出现网裂和破损，导致路面达不到设计使用年限，造成了后期养护和维修费用的增加。解决路面透水问题往往采用提高路面结构设计标准的方法，即改沥青碎石路面结构为沥青混凝土结构，以此增加面层摊铺料的密度，使之不透水。但该方法造价非常高，每平方米约达28.40元，按三级公路路面宽7.0m计算，一公里就增加投资19.9万元，于是我们想到了广泛应用于水利工程中的一种复合材料即复合土工膜，这种材料在沥青碎石路面中的应用研究不仅施工方便且造价低廉，是一种沥青碎石路面防透水的新技术。这种新型防渗透材料，居国内领先水平，它兼有膜层防渗和织物横向排水的双向功能，力学强度高(断裂强力5kN/m，顶破强力1.1kN，撕破强力0.15kN)，耐静水压(1.0MPa)，耐高温，耐老化的特点，在沥青碎石路面中加铺这种复合土工膜，不仅起到防渗功能，而且提高路面强度。无论从经济角度上看，还是从技术角度上看，都是值得应用和推广的，具有很大的潜力，产生巨大的经济与社会效益。
1复合土工膜技术研究
复合土工膜在沥青碎石路面预防透水的研究，其主要内容是在基层和面层中间加人一层复合土工膜与乳化沥青形成一层复合材料层，改善路面结构，解决路面面层透水的问题。这种技术的应用解决了路面水横纵向排水和不渗透的问题，但不适用于地下水位低的低洼路段。低洼路段地下毛细水丰富，应在路基改造时抬高设计线或在路面工程设计中增加垫层或换填砂砾等方法来解决。
1.1 技术关键
(1)复合土工膜的选择；
(2)贴膜时间、速度和平展程度；
(3)乳化沥青的选择；
(4)复合土工膜与乳化沥青的粘结问题；
(5)石屑的选择及应用，包括规格、材质和施工铺洒数量；
(6)沥青碎石面层摊铺前维护；
(7)贴膜的搭接，搭接宽度在15cm～25cm，用乳化沥青在搭接处均匀涂抹后立即平展搭接。
1.2 技术难点
(1)复合土工膜与乳化沥青粘结复合土工膜为三层结构，上下为针丝无纺布，摩擦系数大，渗透性能好，中间层为PE膜；乳化沥青粘结性能好，渗透力强。因此，复合土工膜与乳化沥青能够非常好的粘结，形成一体，但是在贴铺膜工序施工中，必须在乳化沥青没有破乳之前。
(2)复合层与水泥稳定砂砾基层和沥青碎石混合料面层粘结复合层上下为二层乳化沥青粘结层，下层与透层油(乳化沥青)充分结合，复合层上面在摊铺前撒铺0.5mm以下石屑，因此与沥青碎石混合料较好粘合，不会产生隔离层，通过机械碾压使三层共同形成整体结构。但需重点提出的是：乳化沥青的透层油和粘层油按规范要求的数量喷洒，而且要求均匀。
2施工前材料准备
2.1 材料选定
2.1.1 防渗材料的选用
这种材料从性质上和不同用途分为两种：一种是复合贴膜型复合土工膜，一种为不贴膜的普通土工布。一布一膜型较薄，厚度0.3mm，价格为2.00元/m2 ；二布一膜型厚度0.5mm，价格5.00元/m2；三布一膜型厚度0.8mm，价格18.00元/m2 。如果选择一布一膜虽然造价低，但是膜的断裂强度、撕破强度低，抗顶破能力差，不能满足技术要求。如果选择三布二膜，虽然断裂强度和撕破强度高，抗顶破能力好，但是在面层和基层之间由于过厚的复合层，抗水平推力能力差，使路面出现壅包和搓板，并且造价非常高，经过反复试验比较选择了二布一膜型的复合土工膜比较适宜。
2.1.2 乳化沥青及乳化剂的选择
乳化沥青及其特点
（1）乳化沥青的概念
乳化沥青是将沥青分散于有乳化剂的水中而形成沥青乳液，这种乳液称为乳化沥青，乳化沥青是由两种互不相溶的物质――沥青和水组成的混合物，主要特性表现为它的储存稳定性、混合过程中稳定性、表面处治和粘度特性及养护速度，在这些特性中有许多是随着微粒尺寸和微粒在乳液中的分布情况而起作用的。
（2）乳化沥青的主要特点
乳化沥青的主要特点有2点，第一：节约能源，稀释沥青中的煤油或汽油含量可以达到50%，而乳化沥青中则只含0～2%。所以，这是一项在白色燃料生产利用方面具有重要价值的节约行为，仅仅依靠增加轻制油溶剂来减少沥青的粘度标准，沥青就能够被浇灌和撒布，并希望使用后的轻制油能够挥发进入大气中。第二：使用方便，乳液设专业化撒布，需要专业化设设备，如撒布机，然而小面积设乳液应用可直接采用手工浇灌和手工撒布，如小面积坑槽补工作、裂缝填缝料等，小数量设冷拌混合料只需要基本设备就行。而且可以冷态施工，现场无需加热设备和能源消耗，扣除制备乳化沥青所消耗的能源后，仍然可以节约大量能源，由于乳化沥青黏度低、和易性好、施工方便。
我们选用几种沥青含量的乳化沥青进行多次试验，最后确定沥青含量在58％～62％之间慢裂快凝阳离子乳化沥青。这种乳化沥青破乳时间在15～20min，20min后形成强度，这样满足铺膜时间的要求。乳化剂选用山东长青生产的AT―I型，属季胺盐类。此种乳化剂经拌合站使用8年，稳定性好，对沥青适应性广泛，能适用于重交90#沥青的乳化。沥青我们根据油场提供的信息选择重交90#沥青，同时在乳化剂中适量加入丁苯胶乳和壬基酚，一方面增加乳化沥青的粘度，一方面使乳化颗粒进一步分解细化，从而提高乳化效果。
2.1.3 石屑
石屑选择为碱性石料，与沥青粘结度好，抗磨性好。无粉尘、无针片状。
3 施工工艺和注意事项
3.1 施工工艺
(1)清扫路面基层，施工位置放样。
(2)喷洒第一层乳化沥青，按规范沥青最佳用量为1.0～1.3kg/m2 。
(3)铺土工膜。按计算好的尺寸，将土工膜尽快平展铺好，不留空隙，不出褶皱，贴膜搭接其宽度为15cm一25cm。搭接的方法有两种，粘接、焊接。粘接用粘合剂粘合，焊接采用电加热原理，将母材加热达到熔化状态，经加压使膜连接在一起。我们根据乳化沥青性能采用粘接即用乳化沥青进行粘接。施工时需注意接缝处不能有尘土、油污或水分等。
(4)喷洒第二遍乳化沥青，按规范沥青用量为0.7～1.0kg/m2 。
(5)均匀洒铺0.3～0.5cm石屑，石屑用量为0.55m3/100m2 。
(6)摊铺沥青碎石混合料3cm。
(7)碾压。先轻压2～3遍后，采用三轮重压至无明显轮迹。
(8)开放交通(4h以上)。
3.2 施工中注意的问题
(1)要把握好铺土工膜速度，必须在乳化沥青破乳前完成贴膜。
(2)贴膜过程中一要使膜舒展，不起皱褶，无空隙；二是搭接部位要粘实，不小于要求搭接的尺寸。
(3)基层要处理好，清扫干净，无尘土和其它杂质，同时基层局部坑槽要处理好，以免使贴布不实，产生隔离层。
(4)要注意施工温度和施工季节，雨后基层充分晾晒后方可施工。
4 结束语
在施工后的一个月内分别对试验段和非试验段进行跟踪观测。非试验段弯沉值略有增大，增大的幅度在6.4％左右，这表明路面秋季雨多，路面透水，使强度不同程度降低。同时在又进行了透水性试验，当时气温21℃，用水量为1kg，时间为10min，通过现场试验，加铺复合土工膜路面浸湿路面积为0.86m2 ，而未铺复合土工膜路面浸湿面积0.54m2 。通过以上试验的数据分析和近五个月的跟踪观察，路面状况非常好，因此，充分说明复合土工膜在沥青碎石路面中的防渗性能是良好的，同时还能够保证和提高路面的强度。
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