高速公路沥青路面下封层应用技术研究

2014-04-16步晓斌

交通科技 2014年1期

关键词：透层封层防水层

步晓斌

（扬州市船闸应急保障中心扬州 225000）

近年来，我国修建的高速公路沥青路面设计中比较重视早期水损害问题，为防止雨水渗入面层的交接面上产生冲刷与泥浆损坏，高速公路设计中都在基层表面设置封层用于保护基层作用［1］。

1 高速公路沥青路面设计防水层种类

目前国内高速公路常用的下封层（防水层）有单层或双层表面处理，细粒式或砂粒式沥青混合料，近年又发展了改性沥青防水层和乳化沥青或改性乳化沥青稀浆封层做防水层。

（1）单层或双层沥青表处。目前常见的做法有2种：①在透层沥青上先洒布热沥青，然后再撒碎石，但必须在夏天高温季节施工，此时效果较好，并要求交通车辆行车碾压，使沥青表处反油而形成结构层；②先铺碎石，然后再洒沥青，撒嵌缝石屑，进行碾压成型。这2种做法的目的就是加快反油以形成结构，但是基层表面无法形成一层完整的沥青膜，防水效果受到影响，一般用于低等级沥青路面。

（2）细粒式或砂粒式沥青混合料铺装层。在沥青路面结构层铺筑一层热料，热铺的细粒式或砂粒式沥青混合料结构层可以防水，保护下承层，一般铺筑在基层顶面，结构层厚度在2.0～2.5 c m，起到防水层和临时防护基层作用。若基层在使用过程中收缩开裂，该防水层也随着同时开裂，在裂缝处不能防水，若进行有效的防止裂缝反射，则必须在接缝处设置浸渍沥青的土工布或防水材料。这样一来，单独作为一个结构层进行施工，势必增加工序，延长工期，工程造价也提高。既增加了工作难度，基层表面平整度又不好，薄层沥青混合料摊铺施工难度大，易造成厚度不均匀，形成软弱结构层，目前高速公路已不采用该结构层作为防水层。

（3）乳化沥青或改性乳化沥青稀浆封层。沥青稀浆封层在我国20世纪80年代已经开始使用，主要用于低等级公路养护。随着高速公路大量修建，稀浆封层材料、加工工艺、施工技术等方面都有更新的进度，乳化沥青稀浆封层施工技术在我国还是一项新的技术，应用于高速公路下封层，能有效提高沥青路面防水性能。但是，对于南方高温、多雨水地区，由于稀浆封层采用乳化沥青，其蒸发残留物在50%左右，存在50%的水分需蒸发，且本身强度低，高温稳定性差，承受荷载的能力较差，在较薄的沥青面层下易形成一个软弱的夹层，在高温季节由于乳化沥青的软化点一般较低，易变软形成软弱层，从而造成沥青面层推移、车辙形成。施工中在运料车和摊铺机的作用下，易起皮、脱膜，影响其防水效果。目前我国发达地区的高速公路已不采用。

（4）SBS，SBR改性沥青防水层。近几年来，随着高速公路不断的发展，要求高速公路路面防水性能越来越高。根据我单位施工的几条高速公路路面来看，采用SBS，SBR改性沥青下封层优于其他材料，其特点［2］如下：①与普通沥青相比提高了防水层的高温抗剪强度，改善了防水层的低温抗裂性，延缓了反射裂缝上升的能力。粘性强度、粘附能力方面都有改善；②使上覆沥青混凝土的下部形成富沥青层，同时其下部还有一层薄沥青膜，其共同形成粘结防水层，防水效果较好；③采用改性沥青，其弹性恢复好，显著减轻下层或上层裂缝的破坏作用；④粘结防水层可起到应力吸收层作用，可延缓基层收缩开裂所引起的反射裂缝。可采用机械化施工、施工进度快，质量易控制，防水层与其上面层形成整体，不会出现软弱层，不会产生泛油问题。

2 SBS，SBR改性沥青（下封层）的应用

（1）透层。透层是适用于无机结合料基层表面的有机结合料渗透层，用于一般路段的下面层与基层的层间处理，其主要作用如下：①渗入基层表面空隙，增强了基层和沥青层间的粘结；②有助于结合基层表面集料中的细料；③在完成基层的铺装后，适时喷洒透层油还可以减少基层的养生费用，提高养生质量；④经过透层油渗透成型后的基层表面的开口空隙被填充，从而得到一个渗透深度上的防水层；⑤在由于某种原因推迟铺筑面层的情况下，透层可向基层提供临时性防护，防止降雨和临时行车的破坏。

在所有的层间处理方式中，透层对材料有着其特殊的要求。理想的透层深度应透入基层3～5 mm，为此透层油一般采用低粘度的煤油稀释沥青。但由于将稀释沥青中的轻油油分完全挥发需要较长时间，挥发后的沥青粘度低，很难保证基层与面层之间的粘结强度，对环境亦有不良影响，因此宜采用改性沥青作为透层材料。

改性乳化沥青在应用于透层时，应符合《公路沥青施工技术规范》中对应用于透层的乳化沥青的破乳速度和粘度的规定。粘度太大则透层和面层之间形成夹心，破坏上下层间的连接。因此改性剂的用量不应使乳化沥青的粘度增加过大，宜控制在3%以下。对于级配碎石基层可适当加大［3］。

基层铺装后，透层油施工要及时跟进，这样既可实现透层油的最佳渗透效果又有利于基层养生。对于存在浮浆和污染的基层表面，喷洒透层油之前必须进行严格的清理，必要时可洒水润湿基层表面，洒水量以控制在使基层表面湿润无积水为宜，通过水的下渗将基层表面空隙打通，有利于透层油渗入。待表面水分蒸发后即可开始喷洒透层，洒布量保持在0.6～1.1 kg／m2之间，不宜过高。

（2）粘层。粘层的作用是使各面层之间、面层与构造粘结成一个整体。粘层主要起胶结作用，对材料的要求主要在粘度强度与抗剪强度方面，改性乳化沥青较乳化沥青在这方面有较大的改善。粘层油宜采用快裂型的改性乳化沥青。洒布粘层油时层面间一定要清扫干净，粘层的洒布强调“薄”和“遍”。一般用量为0.4～0.6 kg／m2，具体用量可根据乳化沥青的浓度（沥青含量）进行调整，调整原则是确保在整个层面提供不大于0.2 kg／m2的残留沥青连续封面。从对所取心样的劈裂试验结果来看，各面层结合处的断裂面均为不规则状，表明结合面的粘结强度大于或等于混合料本身的粘结度，优于未进行粘层油层间处理的结合强度［4］。

（3）路面防水层（下封层）。高速公路沥青路面防水层一般是没有有机结合料面层与基层间有一定厚度的隔水层。防水层与透层结合，在基层和面层之间形成一道抵御水害（包括动水压破坏）的防护层。防水层应使用粘结性和温度稳定性好的材料，它在荷载应力应变作用下不仅要保持良好的水密性，还应使面层和基层间形成足够的结合面，防止薄沥青面层产生滑动、推移等破坏。与面层和基层不结合的情况相比，它可以减小面层低层由行车荷载引起的拉应力和拉应变（一般情况下可减小50%以上，有时甚至可以减小到25%），并可以明显减小由温度变化引起的沥青面层内的拉应力和拉应变。改性乳化沥青用于沥青路面防水层，改性剂的总固物含量应在65%左右。浓度较高的乳液不易流淌，成膜效果较好。SBS改性剂的掺量以4%～6%为佳。封层油要在透层油破乳后进行洒布，洒布量控制在0.8～1.6 kg／m2。在封层油没有完全破乳时及时撒布0.5～1 c m的单粒径碎石，覆盖率一般为整个面积的60%～70%，然后用轻型胶轮压路机稳压1～2遍。经稳压后的碎石颗粒浸入深度为粒径的1／2。施工时应注意掌握好石料撒布的时间，过早或过晚都不能收到良好的效果。

（4）桥面防水层。由于桥面的各种应变量较大，温度变化剧烈，使用一般的防水措施其效果和耐久性较差。尤其是沥青混凝土面层与水泥混凝土2种材料模量相距较大，这就对兼有防水和粘结过渡作用的防水层材料和工艺方法提出了更高的要求。

目前高速公路大部分桥面防水工程采用SBS热态改性沥青和SBR乳化改性沥青相结合的方法，效果较好。这种处理方法的优点在于：防水效果好，粘接力强，均匀无接缝，施工进度快。有效地克服了使用防水卷材与多布多涂防水法易出现的空鼓剥离和层间滑动等问题。这种方法施工时要求严格控制SBR粘层油的养生时间，在粘层上喷洒SBS热改性沥青（SBS改性剂含量为4.5%）时的温度应控制在180～200℃之间，洒布量为2.5 kg／m2。碎石撒布机应及时跟进，撒布覆盖率为60%～70%的2 c m碎石，胶轮或钢轮压路机直接跟进稳压。