高滲性透層油施工工藝探析

文/新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院 艾克拜爾·艾爾肯

目前，國內(nèi)高速公路常用的道路結(jié)構(gòu)形式為半剛性基層加鋪瀝青面層，這類結(jié)構(gòu)基層和面層之間的結(jié)合一直是薄弱環(huán)節(jié)。為確保路面結(jié)構(gòu)具有較好的層間結(jié)合，形成連續(xù)的整體結(jié)構(gòu)，面層施工前，工作人員會(huì)在基層表面灑布透層油。

傳統(tǒng)的透層油側(cè)重于黏結(jié)性，其實(shí)整體的黏結(jié)效果與滲透性能的好壞有關(guān)。良好的滲透性會(huì)增強(qiáng)基層和面層的黏結(jié)效應(yīng)。本文基于高滲透性能，研究影響透層油在基層表面灑布的因素，確定適應(yīng)于高滲透層油，在半剛性基層表面灑布的施工工藝。

高滲性透層油配制

將130℃膠粉熱解瀝青按比例混入殼牌90#基質(zhì)瀝青中并進(jìn)行攪拌，同時(shí)將滲透劑加入并進(jìn)行攪拌。按45∶55的比例取乳化劑和65℃熱水，摻加定量的固化劑攪拌。將兩者一同加入膠體磨中進(jìn)行研磨，得到透層油，得出配比及技術(shù)指標(biāo)（如表1所示）。

表1 透層油配比及技術(shù)指標(biāo)

表2 級(jí)配組成

基層控制

級(jí)配

半剛性基層級(jí)配與透層油的滲透效果關(guān)系密切，密實(shí)懸浮類混合料雖具有較好的強(qiáng)度，但是不利于透層油的下滲。推薦采用骨架密實(shí)型級(jí)配，其級(jí)配組成如表2所示。水泥用量為5%，采用靜壓成型Ф150mm×h150mm試件。

灑布前處治

基層表面的狀態(tài)影響著透層油的破乳速度，進(jìn)而影響其滲透性，透層油灑布時(shí)基層需進(jìn)行處理。如果基層表面存在灰塵，透層油的滲透性會(huì)受到影響，倘若滲透性不好，則容易與灰塵形成片狀漿體，夾在基層試件與面層試件之間。高滲性透層油能夠克服灰塵的阻隔，確保基層與面層試件在一定程度上的連接。施工時(shí)，需先清掃基層表面，盡可能避免灰塵對(duì)透層油滲透和黏結(jié)作用的影響。

在水泥穩(wěn)定碎石試件表面灑水，形成潤濕和表干狀態(tài)，并與不灑水的干燥狀態(tài)構(gòu)成三種對(duì)比條件。在不同條件下的試件表面灑布透層油，觀察透層油滲透狀況，并測量滲透深度后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)試件表面處于潤濕狀態(tài)時(shí)，透層油的滲透效果最好，24h的滲透深度可達(dá)10mm左右。干燥狀態(tài)下滲透深度最小，這是由于干燥的集料接觸面加速了乳化瀝青水分流失，促使乳化瀝青快速破乳，導(dǎo)致透層油的滲透性下降。

施工工藝

灑布量

成型試件養(yǎng)護(hù)3d后灑布透層油，控制條件為灑布量0.6kg/m2～1.5kg/m2，間隔 0.1kg/m2。灑布完成后，將相應(yīng)直徑的瀝青混合料試件壓放在其上面并放置24h，然后進(jìn)行剪切試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn)，將剪切試驗(yàn)后的試件通過劈裂試驗(yàn)儀器打破，測量其滲透深度，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 透層油灑布量對(duì)其性能的影響

隨著灑布量的增加，透層油的滲透深度、最大剪力和最大拉力均表現(xiàn)為先增大后減小，在灑布量為1.3kg/m2時(shí)達(dá)到峰值，可見1.3kg/m2是透層油的室內(nèi)最佳灑布量（如圖1所示）。在灑布量較少時(shí)，透層油滲透深度較小，瀝青混合料試件與水泥穩(wěn)定碎石試件黏結(jié)的整體效果較差，因此抗剪、抗拉能力相對(duì)較弱；隨著灑布量的增加，透層油的滲透深度逐漸增大，乳化瀝青在更深層次形成黏結(jié)，使得兩個(gè)試件的黏結(jié)區(qū)域更深，整體的黏結(jié)效應(yīng)更好，抗剪、抗拉能力得到顯著改善。當(dāng)超過最佳灑布量后，滲透深度及最大剪力和抗力變化不再顯著。施工時(shí)，根據(jù)室內(nèi)確定的最佳灑布量，可上下浮動(dòng)0.2kg/m2。

表3 灑布時(shí)間與滲透深度關(guān)系

表4 不同環(huán)境溫度下24h后滲透深度

灑布時(shí)間

基層試件成型后需要養(yǎng)生，使強(qiáng)度形成。成型后，在不同的時(shí)間段內(nèi)的透層油的灑布，會(huì)對(duì)其滲透深度產(chǎn)生影響。從試件成型脫模后開始計(jì)算，控制灑布時(shí)間為0d、1d、3d、5d、7d、10d，灑布量為 1.3kg/m2，灑布完成且養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間后，再進(jìn)行劈裂破開試件，測量其滲透深度，結(jié)果如表3所示。

根據(jù)表3可知，試件成型后3d左右，透層油的滲透深度相對(duì)較大。而剛成型的試件即刻灑布（0d）的，由于試件中的水分填充了顆粒之間的空隙，致使透層油難以下滲，因此滲透深度較小。養(yǎng)護(hù)10d以后進(jìn)行灑布，試件強(qiáng)度不斷形成，空隙變小，與透層油接觸的顆粒變得干燥，加速乳化瀝青破乳，使得透層油的滲透性變差。

灑布溫度

將成型的試件養(yǎng)護(hù)3d后，放置于不同的環(huán)境溫度中（0℃、1℃、20℃、40℃）進(jìn)行透層油灑布涂抹，灑布完成后間隔2h觀測試件表面透層油的滲透殘余狀況，24h后對(duì)試件進(jìn)行破裂，測量其滲透深度得到試驗(yàn)結(jié)果（如表4所示）。

置于0℃環(huán)境中的試件，表面涂抹透層油后，滲透效果較差，表面殘余的透層油變化不是特別顯著，24h破裂試件可以看到只有4mm左右的滲透深度，前2h試件的表面變化尚且顯著，之后幾乎看不出明顯變化；置于10℃環(huán)境中的試件，滲透效果有所改善，前4h內(nèi)試件表面變化都可以觀察到顯著的滲透效果，24h后滲透深度可達(dá)9mm；置于20℃以上環(huán)境中的試件，由于溫度較高，透層油黏度降低，明顯有助于改善其流動(dòng)性和滲透性，前2h可明顯觀察到試件表面光澤逐漸暗淡，滲透效果顯著，24h內(nèi)滲透深度可達(dá)10mm至15mm。因此，在施工時(shí)不可在低于10℃的環(huán)境中灑布透層油。

結(jié)論

通過高滲性透層油的配制和施工工藝的室內(nèi)研究，確定基層灑布透層油時(shí)要先清掃基層表面，并適量灑水潤濕，然后局部灑布1.3kg/m2透層油，上下浮動(dòng)0.2kg/m2，確定現(xiàn)場最佳灑布量。基層養(yǎng)生3d后，按照現(xiàn)場確定的最佳灑布量進(jìn)行灑布，灑布時(shí)環(huán)境溫度不低于10℃。