稀浆封层在高速公路下封层中的控制要点

钟传强

从世界范围讲,稀浆封层技术经历了由阴离子向阳离子、由手工作业向机械作业、由慢凝慢开放交通到快凝快开放交通、由普通稀浆封层到改性稀浆封层的发展历程。随着乳化沥青技术的不断进步与公路养护需求的不断发展变化,稀浆封层和改性稀浆封层技术也在不断的提高和完善。

ES-2型改性稀浆罩面下封层主要作用是防止雨水、雪水渗透到底基层,因此在福建省浦南高速公路稀浆封层施工中有针对性的采取了预防措施,重点从原材料、混合料级配、现场施工与压实三个方面进行施工过程质量控制,取得了良好的效果。

福建省浦(城)南(平)高速公路是天津—汕尾国家重点公路福建境内的重要组成部分,是交通部确定的十二条“公路勘测设计典型示范工程”之一。工程地处福建西北部山区,属亚热带季风气候,温和多雨,其路面结构为:32 cm厚3%水稳级配碎石底基层+1 cm厚改性乳化沥青稀浆封层+15 cm厚级配碎石基层+26 cm厚沥青层(见图1)。

1 原材料

1.1 改性乳化沥青

基质沥青全部采用广东“高富”牌A级70号道路石油沥青,采用自行生产改性乳化沥青的方式进行生产,检测结果见表1。

表1 改性乳化沥青技术指标及要求

1.2 矿料

采用葫芦丘出口碎石场产0 mm～4.75 mm石屑,颗粒组成符合ES-2型中封层级配要求,骨料在封层中起着支撑作用,骨料表面应干净、粗糙、无风化、杂质并与沥青能够良好粘结,其中5 mm以下细矿料砂当量不低于60%。

表2 稀浆混合料设计配合比

1.3 配合比设计

稀浆封层配合比设计委托福建省公路工程试验检测中心进行,试验结果见表2。

2 稀浆封层的施工

2.1 施工准备工作

稀浆封层摊铺车是一种具备储料、计量控制、送料拌和、摊铺等功能,在行驶过程中可自动进料、自动拌和、自动布料摊铺的机械。为使混合料各项指标达到配合比设计要求,首先对排量门开度位置进行标定,考虑到骨料含水量的影响,将骨料排量以容积计算。以骨料排量标定为基础,通过计算各种材料施工配合比下的排料门开度位置,再进行试拌试铺,检查各项指标是否符合设计要求,不合格继续进行微调直到合格。

2.2 稀浆封层下封层施工

2.2.1 矿料的选择

1)级配:稀浆封层一定的颗粒级配组成,使其形成密实而又稳定的沥青混合料,在集料中要有一定数量的粗粒料起骨架作用,其最大粒径决定防水连接层厚度。为保持沥青稀浆的密实性、耐久性与稀浆拌和摊铺时的和易性,集料中要有一定数量的细粒料,如太少,稀浆混合料施工拌和摊铺时会离析分散,大颗粒沉淀不易摊铺。矿料中如含有粒径超过封层厚度的大颗粒太多,在稀浆混合料摊铺时,由于受稀浆封层摊铺机橡胶刮板的阻挡,将大颗粒积聚在摊铺箱橡胶刮板的前方,这样大颗粒随摊铺箱前进时,就会将铺好的防水连接层混合料划成纵向条痕。同时,一旦摊铺箱从积聚的大颗粒上越过,则由于抬高了摊铺箱,就会增加该处的封层厚度。因此,必须彻底清除集料中超规格粒径的大颗粒。

2)材质要求:由于稀浆封层施工完成后将担当起临时交通的作用,所以矿料应坚硬、耐磨、表面粗糙而干净。坚硬、耐磨的集料在各种工程机械通过时能更好保护封层不被破坏,表面粗糙可以提高稀浆封层抗滑及抗磨耗性能,沥青也不容易剥落。集料干净,不应有泥土杂质,土含量过高时,纯沥青需要量增加,而无任何相对利益;养护时发生过分的收缩;抵抗磨耗的能力降低;对慢裂快凝稀浆封层而言,将会产生极为不利的影响,有可能在拌和时就破乳,而形成不了一个相对稳定的稀浆。

3)矿料的砂当量技术指标:砂当量应不小于60%。

2.2.2 乳化沥青

作为用于稀浆封层的乳化沥青,应满足稀浆封层级配矿料的拌和要求,也就是乳液和矿料在拌和、摊铺过程中,稀浆混合料必须均匀、不破乳、不离析、处于良好流动状态。阳离子乳化沥青对酸、碱性矿料都均有良好的粘附性。

2.2.3 水的选择

1)矿料中的水:一般矿料的含水量相当于矿料质量的3%～5%。矿料中的含水量对于混合料中的用水量是次要的。矿料含水量过大主要影响矿料的容重,而且容易在矿料斗里产生架桥现象,影响矿料的传送,因此矿料输出量应随其含水量不同而作相应调整。矿料的含水量还将影响封层的成型,含水量饱和的矿料,其成型开放交通时间需要更长。为使矿料中的含水量保持稳定应采用大棚覆盖和做好地面排水设施。

2)乳液中的水:沥青乳液中含有35%～45%的水。

3)拌和时的外加水:典型的外加水质量比范围是干矿料质量的6%～11%。外加水量低于6%的稀浆混合料太稠太干,不便于摊铺;而外加水量高于11%时,稀浆混合料太稀,发生离析、流淌,变得不稳定,而且可能产生集料下沉沥青上浮现象,成型后表面一层油膜而下面都是花白的松散集料,与基层粘结不牢,容易成片起皮脱落,因此慎重控制总外加水量对于保证防水连接层质量至关重要。对于机械摊铺,9%的外加水量是值得推荐的,但要根据机械的情况作适当的调整,外加水量超过11%的机械操作应该避免。因此总含水量(包括外加水、乳液中含水和矿料中含水)应控制在矿料质量的12%～20%。

2.2.4 稀浆封层的施工气温

稀浆封层的施工气温不得低于10℃。

2.3 施工程序

1)清洁基层表面,用路面吹风机将表面尘土吹净,个别污染严重的地方要用水冲洗。2)放样划线,根据路面设计宽度提前将摊铺线路划出。3)摊铺机就位,根据摊铺的顺序,将满载材料的封层车开到施工的起点,并调整好摊铺的宽度和厚度。4)调整好各档料的排量门开度,并观察混合料的稠度,符合规定要求后以10 m/min～30 m/min的速度匀速进行摊铺。5)混合料摊铺后,对摊铺不到位的两侧或局部需由人工找平;过厚或不平处应用橡胶耙找平;纵、横向接缝处应进行修整,保持搭接平顺。超大粒径的粒料必须清除出场。6)稀浆封层破乳成型后,都会有若干空隙,因此必须采用轮重为4.5 t,轮胎压力约3个大气压,并做5个往返进行碾压。碾压从路中开始向外侧扩碾,碾压速度为5 km/h～8 km/h。7)交通管制,碾压完后要封闭道路,设专人进行看管子,禁止一切车辆通行,当混合料由褐色变成黑色固化成型后方可开放交通。

3 结语

1)ES-2型稀浆封层下封层在浦南高速公路工程中起到了良好的防渗水效果。2)成型后的稀浆封层不仅继续对水稳底基层起到养护作用,大大减少水稳底基层的干缩裂纹,而且可作为一种临时“薄层沥青路面”来使用,给施工带来了极大的方便。3)稀浆封层施工方便快捷,工程造价低廉,在施工期间可保护底基层不受行驶车辆的磨损,已在我国越来越多的高速公路上得到了应用。

[1] 胡润雨.改性乳化沥青稀浆封层在路面养护中的应用[J].山西建筑,2008,34(1):306-307.