浅谈改性沥青稀浆封层施工技术

浅谈改性沥青稀浆封层施工技术天津工程处陈国锋【内容摘要】改性沥青稀浆封层施工技术，是在一般稀浆封层施工技术的基础上发展起来的一种高温抗变形、低温抗缩裂、耐磨、防水等性能优良的新材料、新工艺、新设备、新技术。这种改性稀浆封层可以满足交通量大、重载负荷交通行车的要求。本文主要通过对改性沥青稀浆封层施工技术的概念、类型、特点等方面的说明，并从原材料选择、配合比设计、施工工艺、施工质量控制、机械设备、效益分析等方面介绍了改性沥青稀浆封层的施工过程及其在施工中应用时应注意的几个问题。【主题词】改性沥青稀浆封层施工技术改性稀浆封层施工技术，是在一般稀浆封层施工技术的基础上发展起来的一项新材料、新工艺、新设备、新技术的创新。它是在制备乳化沥青时加入聚合物弹性体和添加剂、制备成改性慢裂快凝的乳化沥青，再用专用设备——改性稀浆封层机，在常温状态下、按设计的原材料配合比要求，在现场进行改性稀浆混合料的拌和与摊铺、碾压1h后即可开放交通，而且这种改性稀浆封层可以满足交通量大、重载负荷交通行车的要求。下面从五个方面谈谈改性沥青稀浆封层施工技术：一、改性稀浆封层的分类及选择1、改性稀浆封层的类型稀浆封层，一般按骨料的最大粒径（即封层的厚度）分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型，相应的称为细封层、一般封层、粗封层。根据需要骨料比较粗成为特粗型（Ⅳ型）。根据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，但特粗封层还是可以采用的。改性稀浆封层骨料级配见表1表1：ISSA规定的细浆封层骨料级配及材料用量筛号国际筛号筛孔尺寸细封层一般封层粗封层特粗层允许误差inμnISSA(Ⅰ型)ISSA(Ⅱ型)ISSA(Ⅲ型)ISSA（Ⅳ型)通过百分率，％1/20.5001270001001001001003/80.375952010010010085-1004号0.187476010085-10070-9060-87±5％8号0.0923238010065-9045-7040-60±5％16号0.0469119085-9045-7028-5028-45±5％30号0.023459540-6030-5019-3419-34±5％50号0.011729725-4218-3015-2514-25±4％100号0.005914915-3010-217-188-17±3％200号0.00297410-205-155-154-8±2％经过养护的最大厚度in0.1251/4-5/163/8-7/16μn3.26.4-89.5-11干粒料1b/yd24-1010-1515-25Kg/m23.2-5.45.4-8.18.1-13.6沥青（占骨料重量），％10-167.5-13.56.5-122、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；有利于旧路面的结合；有利于气候的变化（低温不裂高温不软）；能提高路面的密实性和防水性；能提高路面的防滑与耐磨。Ⅱ型一般封层的改性稀浆封层混合料，具有很好的渗透性，改性乳化沥青用量较多，有很好的粘附力与胀缩能力，适用于治愈路面的开裂，其中有粗粒料做为支撑体，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型粗封层适用于交通量大的路面，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双封层，在坚实的砂石路上做防尘处理，在有裂缝的旧路上可以延缓反射性裂缝的反射。根据需要可以先做一般封层后做粗封层，也可以先做粗封层后再做细封层，为了制止发射性裂缝发射，也可以在基层与旧路面上铺设一层土工布而后再做双封层，这样效果更好一点。Ⅳ型特粗层可用于修补车辙，原路面有较大的变形或要求有较大的粗糙度等。可增加道路的抗滑能力。3、选择（见表2）表2：选择改性稀浆封层种类类型路况Ⅱ型Ⅲ型老化路面的反射性裂缝●●修补车辙◆●表面纹理的改善（粗糙度）▲●不能进行罩面路段●●预防性的维护修养●●注：●代表最适宜，▲代表适宜，◆代表可以4、选择依据为了全面掌握改性细浆封层施工技术，必须经济合理选择封层的类型，保证封层的顺利施工，从而使完成的改性细浆封层达到预期的使用寿命，应详细了解和调查以下因素：（1）、详尽了解原路面的结构、性能及病害；（2）、了解该路段交通量、行车类型及数量；（3）、调查该区域的气候条件及施工季节的气候情况；（4）、了解该地区的可用骨料质量、规格、价格、数量；（5）、了解改性乳化沥青的性能、质量、单价及供应保证；（6）、可能保证的工程资金及机械设备。二、改性稀浆封层施工Ⅰ、配合比设计（1）、材料的选择及其质量要求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，压碎值不大于28％，洛杉机磨耗值小于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，针片状含量小于10％，砂当量应大于60％。②、改性乳化沥青改性稀浆封层必须采用慢裂快凝改性乳化沥青，在标准气温25℃时拌和时间不少于120S。当气温为30℃时拌和时间不少于180S，拌和后的混合料、沥青能均匀地裹覆在骨料表面上，没有花白现象，拌完的混合料在手中用力攥紧，能攥出水并粘成黑球，落地后不散。随着施工时间与季节的变化，改性乳化沥青的破乳速度也在改变，例如，每日的早、中、晚，每年的春、夏、秋、冬，气候波动很大，改性乳化沥青的破乳时间必须做相应的调整，在乳化剂与外加剂的选择及用量应做适当的调整。改性乳化沥青应符合表3中要求。表3：改性乳化沥青的质量要求检验项目技术标准值恩格拉粘度25℃3--60筛上剩余量（1.18mm）,%0.3以下离子电荷+（阳性）蒸发残留含量。％60以上蒸发残留物针入度（25℃），10mm40以上软化点，℃50以上大于施工地点地面温度延伸度（15℃），cm30以上溶解度97％粘韧性(25℃)N.m3.0以上韧性(25℃)N.m2.5以上贮存稳定性（24h），％1.0以下拌和试验120s以上粘附试验2/3以上③、填料。要求填料要干燥、松散，没有结块，不含泥土杂质，并且通过0.074mm筛孔，一般在低温季节施工时，掺入少量（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、水一般使用饮用水、不含杂质或无污染的水即可。如用井水，注意周围工业污水以及海水的污染，特别是雨水与洪水泛滥季节，污染水源必将影响乳化效果。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，这些外加剂有促凝剂、有缓凝剂、有稳定剂等用途不同，要根据需要选用。（2）、室内试验①、骨料拌和试验该项试验是确定改性稀浆封层混合料的破乳时间的重要试验内容、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封层的拌和性、粘附性、固化时间等路用性能。也通过这项试验确定外加剂的品种和数量。具体要求如下：称取级配合格的骨料100g，按比例配合，先将骨料与填料（水泥）拌匀，再加水拌和均匀，最后加改性乳化沥青进行拌和、同时用秒表观测拌和时间，观测骨料与改性乳化沥青的粘附性，在25℃室温，50％湿度的条件下，拌和时间120S-180S,如果达不到要求，重新调整各种原材料的比例，最后确定乳化剂、改性剂剂、填料及外加剂等原材料的品种及用量。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，采用指定的堆载筒：上部内径为38mm，下部内径为89mm，高为76mm，筒内部光滑的堆载筒。当坍落直径为φ89mm±20-30mm即为适宜加水量，大于这个直径或小于这个直径都是加水量过多或过少，需要重新调整加水量。通过稠度试验确定稀浆混合料的最佳用水量。③、粘聚力试验（简称CT试验）检测稀浆混合料的凝固时间，以此控制改性稀浆封层后开放交通时间。④、湿轮磨耗试验（简称WTAT试验）该项试验是模拟汽车轮胎在湿润状态下，对于封层表面的磨耗状态，它主要是检测稀浆混合料中，改性乳化沥青的最适宜的用量，保证混合料中的最佳油石比。⑤、负荷车轮试验（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限，防止混合料中改性乳化沥青用量过多，引起泛油、油包、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，砂砾体积与砂砾、粘土、粉土体积的比值，即为砂当量。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、矿物细料和其它添加剂的相容性和级配是否满足设计要求。下面是推荐的一些试验数据：表4：混合级配试验数据试验质量说明ISSATB-139ISSATB-109ISSATB-114ISSATE-100湿状态下的亲和力最少30min凝固最少60min开放交通（CT）过量沥青通过负荷轮压沙粘和力试验（LWT）湿状态下的剥落湿状态下的车辙磨损试验浸泡1h浸泡6d最少12km.cm最少20km.cm或接近螺旋最多538g/cm2通过（最少90％）最大538g/m2最大807g/m2ISSATB-147ISSATB-144ISSATB-113横向位移100周期后重量为57km级配相容性在25℃时混合时间最大5%,最大2.10（AAA,BAA）最少11个点最少120秒可控（4）、确定目标配合比通过以上试验后，初步确定理想的改性稀浆混合料配合比。一般情况主要根据施工现场的气候及骨料质量情况确定，见表5、表6.表5：各种材料用量参考值序号材料名称材料用量备注1沥青含量5.5％-10.5％相对于干燥的骨料而言2沥青用量（第Ⅱ类）5.4-18.6km/m2市区和居民区街道、机场道路3沥青用量（第Ⅲ类）8.1-16.2km/m2主要公路和州际公路4矿物细料0-3％相对于干燥的骨料而言5离子聚合物主要改性剂固态时最少3％相对于干燥的骨料而言6添加剂按需要而确定7水按绸度要求定表6：改性稀浆封层混合料的参考配合比序号材料种类配合比（质量比）1骨料1002慢裂快凝改性乳化沥青10-143水泥0-34水6-12（5）、配合比调试确定理想的改性稀浆混合料配合比后，以此做为施工机械计量控制的依据，再结合现场实际情况进行调整各种材料的用量，进行反复调整。（6）、施工配合比的确定经过反复调整后，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措施，最后得出施工配合比，应用于生产中。Ⅱ、改性稀浆封层施工（附图7）（一）、施工前准备工作施工前，应对于施工路段做调查，并针对原路面存在的问题做好相应措施，为全面开工做好准备。1、施工前的调整与筹划：按照图1的程序进行图1：改性稀浆封层开工前的调整与筹划开工前调查结果结构损坏不合格其它修补办法合格可以进行改性稀浆封层施工道路结构、交通条件不合格（适用的目的）1、老化路面反射裂纹；2、车辙的修补；3、改善表面纹理；4、预防性养护。选定混合料的种类：Ⅱ型、Ⅲ型决定混合料的使用量2、现场准备工作（1）、要对原路面进行测试，看各项技术指标是否符合设计要求。（2）、把原路面清扫干净，不得有泥巴，浮土等杂物。（3）、放样定线：按照施工封层设定宽度的要求，用白灰划线，在车前做出导向标志。（4）、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。（5）、专用机械的调试与检修：改性稀浆封层机的计算、行走、拌合、摊铺、清洗等各个系统做调试，标定与检修（见表7）。表7：专用机械—改性稀浆封层机的检验事项计量系统标定行走有关项目拌制混合料项目有关摊铺封层项目各种原材料供应系统计量的标定保证原材料供应量的准确①机械行走速度确认②操作人员与司机（要求行速）配合默契①检查各种原材料进入拌和机的顺序②确认拌和机转数③确认设定的施工配合比①混合料排除设备以及摊铺箱内各部分工作状况②摊铺箱的宽度③摊铺箱的清理④摊铺封层厚度的检验（6）、设置好原材料供应场地，保证原材料供应合理，堆放整齐，并有明显的标识。如插标识牌，在标识牌上标明产地、规格、合格等字样。（7）、做好改性稀浆封层机计量系统标定。（二）、