稀漿封層在高速公路下封層中的控制要點

鐘傳強

從世界范圍講,稀漿封層技術經歷了由陰離子向陽離子、由手工作業向機械作業、由慢凝慢開放交通到快凝快開放交通、由普通稀漿封層到改性稀漿封層的發展歷程。隨著乳化瀝青技術的不斷進步與公路養護需求的不斷發展變化,稀漿封層和改性稀漿封層技術也在不斷的提高和完善。

ES-2型改性稀漿罩面下封層主要作用是防止雨水、雪水滲透到底基層,因此在福建省浦南高速公路稀漿封層施工中有針對性的采取了預防措施,重點從原材料、混合料級配、現場施工與壓實三個方面進行施工過程質量控制,取得了良好的效果。

福建省浦(城)南(平)高速公路是天津—汕尾國家重點公路福建境內的重要組成部分,是交通部確定的十二條“公路勘測設計典型示范工程”之一。工程地處福建西北部山區,屬亞熱帶季風氣候,溫和多雨,其路面結構為:32 cm厚3%水穩級配碎石底基層+1 cm厚改性乳化瀝青稀漿封層+15 cm厚級配碎石基層+26 cm厚瀝青層(見圖1)。

1 原材料

1.1 改性乳化瀝青

基質瀝青全部采用廣東“高富”牌A級70號道路石油瀝青,采用自行生產改性乳化瀝青的方式進行生產,檢測結果見表1。

表1 改性乳化瀝青技術指標及要求

1.2 礦料

采用葫蘆丘出口碎石場產0 mm～4.75 mm石屑,顆粒組成符合ES-2型中封層級配要求,骨料在封層中起著支撐作用,骨料表面應干凈、粗糙、無風化、雜質并與瀝青能夠良好粘結,其中5 mm以下細礦料砂當量不低于60%。

表2 稀漿混合料設計配合比

1.3 配合比設計

稀漿封層配合比設計委托福建省公路工程試驗檢測中心進行,試驗結果見表2。

2 稀漿封層的施工

2.1 施工準備工作

稀漿封層攤鋪車是一種具備儲料、計量控制、送料拌和、攤鋪等功能,在行駛過程中可自動進料、自動拌和、自動布料攤鋪的機械。為使混合料各項指標達到配合比設計要求,首先對排量門開度位置進行標定,考慮到骨料含水量的影響,將骨料排量以容積計算。以骨料排量標定為基礎,通過計算各種材料施工配合比下的排料門開度位置,再進行試拌試鋪,檢查各項指標是否符合設計要求,不合格繼續進行微調直到合格。

2.2 稀漿封層下封層施工

2.2.1 礦料的選擇

1)級配:稀漿封層一定的顆粒級配組成,使其形成密實而又穩定的瀝青混合料,在集料中要有一定數量的粗粒料起骨架作用,其最大粒徑決定防水連接層厚度。為保持瀝青稀漿的密實性、耐久性與稀漿拌和攤鋪時的和易性,集料中要有一定數量的細粒料,如太少,稀漿混合料施工拌和攤鋪時會離析分散,大顆粒沉淀不易攤鋪。礦料中如含有粒徑超過封層厚度的大顆粒太多,在稀漿混合料攤鋪時,由于受稀漿封層攤鋪機橡膠刮板的阻擋,將大顆粒積聚在攤鋪箱橡膠刮板的前方,這樣大顆粒隨攤鋪箱前進時,就會將鋪好的防水連接層混合料劃成縱向條痕。同時,一旦攤鋪箱從積聚的大顆粒上越過,則由于抬高了攤鋪箱,就會增加該處的封層厚度。因此,必須徹底清除集料中超規格粒徑的大顆粒。

2)材質要求:由于稀漿封層施工完成后將擔當起臨時交通的作用,所以礦料應堅硬、耐磨、表面粗糙而干凈。堅硬、耐磨的集料在各種工程機械通過時能更好保護封層不被破壞,表面粗糙可以提高稀漿封層抗滑及抗磨耗性能,瀝青也不容易剝落。集料干凈,不應有泥土雜質,土含量過高時,純瀝青需要量增加,而無任何相對利益;養護時發生過分的收縮;抵抗磨耗的能力降低;對慢裂快凝稀漿封層而言,將會產生極為不利的影響,有可能在拌和時就破乳,而形成不了一個相對穩定的稀漿。

3)礦料的砂當量技術指標:砂當量應不小于60%。

2.2.2 乳化瀝青

作為用于稀漿封層的乳化瀝青,應滿足稀漿封層級配礦料的拌和要求,也就是乳液和礦料在拌和、攤鋪過程中,稀漿混合料必須均勻、不破乳、不離析、處于良好流動狀態。陽離子乳化瀝青對酸、堿性礦料都均有良好的粘附性。

2.2.3 水的選擇

1)礦料中的水:一般礦料的含水量相當于礦料質量的3%～5%。礦料中的含水量對于混合料中的用水量是次要的。礦料含水量過大主要影響礦料的容重,而且容易在礦料斗里產生架橋現象,影響礦料的傳送,因此礦料輸出量應隨其含水量不同而作相應調整。礦料的含水量還將影響封層的成型,含水量飽和的礦料,其成型開放交通時間需要更長。為使礦料中的含水量保持穩定應采用大棚覆蓋和做好地面排水設施。

2)乳液中的水:瀝青乳液中含有35%～45%的水。

3)拌和時的外加水:典型的外加水質量比范圍是干礦料質量的6%～11%。外加水量低于6%的稀漿混合料太稠太干,不便于攤鋪;而外加水量高于11%時,稀漿混合料太稀,發生離析、流淌,變得不穩定,而且可能產生集料下沉瀝青上浮現象,成型后表面一層油膜而下面都是花白的松散集料,與基層粘結不牢,容易成片起皮脫落,因此慎重控制總外加水量對于保證防水連接層質量至關重要。對于機械攤鋪,9%的外加水量是值得推薦的,但要根據機械的情況作適當的調整,外加水量超過11%的機械操作應該避免。因此總含水量(包括外加水、乳液中含水和礦料中含水)應控制在礦料質量的12%～20%。

2.2.4 稀漿封層的施工氣溫

稀漿封層的施工氣溫不得低于10℃。

2.3 施工程序

1)清潔基層表面,用路面吹風機將表面塵土吹凈,個別污染嚴重的地方要用水沖洗。2)放樣劃線,根據路面設計寬度提前將攤鋪線路劃出。3)攤鋪機就位,根據攤鋪的順序,將滿載材料的封層車開到施工的起點,并調整好攤鋪的寬度和厚度。4)調整好各檔料的排量門開度,并觀察混合料的稠度,符合規定要求后以10 m/min～30 m/min的速度勻速進行攤鋪。5)混合料攤鋪后,對攤鋪不到位的兩側或局部需由人工找平;過厚或不平處應用橡膠耙找平;縱、橫向接縫處應進行修整,保持搭接平順。超大粒徑的粒料必須清除出場。6)稀漿封層破乳成型后,都會有若干空隙,因此必須采用輪重為4.5 t,輪胎壓力約3個大氣壓,并做5個往返進行碾壓。碾壓從路中開始向外側擴碾,碾壓速度為5 km/h～8 km/h。7)交通管制,碾壓完后要封閉道路,設專人進行看管子,禁止一切車輛通行,當混合料由褐色變成黑色固化成型后方可開放交通。

3 結語

1)ES-2型稀漿封層下封層在浦南高速公路工程中起到了良好的防滲水效果。2)成型后的稀漿封層不僅繼續對水穩底基層起到養護作用,大大減少水穩底基層的干縮裂紋,而且可作為一種臨時“薄層瀝青路面”來使用,給施工帶來了極大的方便。3)稀漿封層施工方便快捷,工程造價低廉,在施工期間可保護底基層不受行駛車輛的磨損,已在我國越來越多的高速公路上得到了應用。

[1] 胡潤雨.改性乳化瀝青稀漿封層在路面養護中的應用[J].山西建筑,2008,34(1):306-307.