【doc】稀浆封层和同步碎石作为道路下封层工艺的对比研究

【doc】稀浆封层和同步碎石作为道路下封层工艺的对比研

究

稀浆封层和同步碎石作为道路下封层工艺

的对比研究

206管理施工城市道桥与防洪2011年6月第6期

稀浆封层和同步碎石作为道路下封层工艺的对比研究

朱嵘

(上海市宝山区建设和交通委员会,上海201900)

摘要:黑色沥青路面是我国路面重要的结构形式,被广泛应用于各等级公路路面

结构层.该结构层通常由沥青混凝土混合

料面层(包括上中下层),无机结合料稳定粒料半刚性基层或水泥稳定碎石刚性

及半刚性基层以及垫层组成.为了提高路面的

承载力,耐久性和抗水毁能力,对于沥青混凝土路面各层间的处理也越来越受到

重视.这种多层次结构在设计与施工时,其层

问结合尤其是面层与基层的结合十分重要.该文通过对国内目前常用的几种的

材料有关性能及下封层工艺的对比研究,以进

一

步有效提高道路使用寿命,防止道路病害的产生.

关键词:道路沥青路面;下封层;性能比较;质量控制

中图分类号:U416.217文献标识码:B文章编号:1009—7716(2011)06—0206—

03 0前言

我国已建各等级公路的建设经验证明,半刚

性基层一些早期损坏f唧浆,沉陷,路面裂纹和推

移等1,或多或少地与半刚性基层本身的缺陷存

在一定的关系.可见,减少水对水泥稳定基层的

损害及提高沥青混凝土层与水泥稳定基层的结合

力,对于提高半刚性基层沥青混凝土路面的使用

性能和寿命有着重要意义.

笔者认为,无论是采用开级配还是密级配沥

青混凝土面层,在半刚性或刚性基层上面加做下 封层,对增强路面结构层的强

度,稳定性与防水能 力将起到事半功倍的作用.因此,如何选择合适的 下封层材料,

并进行严格的施工工艺控制,保证 其质量达到相关技术要求,从而使其在公路建成

后发挥良好的功能,是公路建设中所必需面对的 问题.本文对国内目前常用的几种

下封层材料的 有关性能进行简单的对比分析.

1下封层作用机理

1.1层间粘结

沥青面层与半刚性,刚性基层在结构,组成材 料,施工工艺与时间等方面存在明

显的差异,导致 面层与基层之间客观上形成了一个滑动面.而下 封层的增设,可以

使面层与基层有效地连成一体. 1.2传递荷载

沥青面层与半刚性,刚性基层在路面结构体 系中分别起着不同的作用.沥青面

层主要起着防 滑,防水,防噪声,抗剪切滑移与裂缝和向基层传 递荷载的作用.而要

达到传递荷载的目的,必须使 收稿日期:201l—O5一l3

作者简介:朱嵘(1976一),男,上海人,博士,工程师,公路管理 署副署长,从事工

程建设管理工作.

面层与基层之间有着较强的连续性,这种连续性 可通过下封层作用得以实现.

1.3提高强度

沥青面层与半刚性,刚性基层的回弹模量不 同,其组合在一起受荷载作用时各

层应力扩散方 式不同,形变也不同,在车辆的竖向荷载和横向冲 击力作用下,面层

将产生相对于基层的位移趋势.

如果面层本身的内部摩阻力和粘结力,以及面层 底部弯拉应力抵抗不了这种应

力时,面层将出现 推拥,辙槽甚至松散,剥落等病害,必须有一个力 来阻止这种层间

的移动.增高下封层后,层问就 产生阻止移动的摩阻力与粘结力,承担着刚柔之 间

的粘结,过渡任务,使面层与基层,垫层和土基 一

起抵抗荷载作用,从而达到提高路面整体强度 的目的.

1.4防水抗渗

公路沥青路面多层次结构中,至少有一层必 须是I型密级配沥青混凝土混合料,

其目的是为 了增强面层密实度,防止地表水对路面及路面基 层的侵蚀,破坏.但仅

仅如此还不够,因为除设计 因素外,沥青混凝土的施工还受沥青质量,石料性 质,石

料规格与配比,油石比,拌和与摊铺设备, 以及碾压温度,碾压时间等多种因素的影

响.本来 密实性应该很好,透水率几乎为零的面层,往往会 由于某一环节的不到位

而使透水率偏大,从而影 响沥青路面的防渗能力.影响沥青路面本身,基层 及至土

基的稳定性.因此,《公路沥青路面施工技 术规范》(,ITGF40—2004)明确规定,位

于多雨地区 且沥青面层空隙较大,渗水严重时,应在沥青面层 下铺筑下封层.

2下封层的分类

随着公路建设经验的不断积累和人们认识的 2011年6月第6期城市道桥与防

洪管理施工207 不断提高,国内不少道路建设项目都已把下封层 单独作为一项结

构层设计在结构中,越来越重视

该层的应用.目前国内常用的下封层结构层大致 可分为两大类(不包括透层油

在内,鉴于未单独做 为结构层看待):同步碎石封层(含橡胶沥青同步 碎石封层,SBS

改性沥青同步碎石封层,普通热沥 青同步碎石封层,乳化沥青同步碎石封层,加纤同

步碎石处置层等),稀浆封层(改性沥青稀浆封 层,普通乳化沥青稀浆封层,纤维改性

沥青稀浆封 层).

2.1稀浆封层

乳化沥青稀浆封层技术是以级配的砂石材料 为集料,选用满足某种技术要求的

乳化沥青材料 作为结合料,加入适量的水,填料和必要的外加 剂,在专用的稀浆封

层机具内,按设计比例配制成 具有一定技术性能且达到某种功能要求的稀浆混 合

料.这种稀浆混合料的稠度较稀,形态似浆状, 铺筑厚度一般在10mm左右,主要起防

水或改善 恢复路面功能的作用,故称乳化沥青稀浆封层,简 称稀浆封层.稀浆封层

包括普通稀浆封层和改性 稀浆封层两大类.其中的纤维改性稀浆封层技术 就是使

用专用的设备,在以前的普通改性稀浆封 层中加入纤维,相当于在稀浆混合料中"加

筋", 使铺筑的稀浆封层使用性能大大提高.纤维改性 稀浆封层中的纤维可以吸附

部分沥青,从而增大 沥青用量,提高沥青饱和度,并且使粘结在矿料上 结构沥青膜

变厚,降低了水对沥青胶浆的侵蚀作 用,增强了沥青胶浆抵抗自然环境破坏的能力,

并 且纤维能够握裹集料,以沥青为粘结物质,起到 "加筋"效果,更能改善稀浆封层

的整体结构. 2.2同步碎石封层

同步碎石封层,就是用专用设备即同步碎石 封层车及黏结材料f橡胶沥青,SBS

改性沥青,改 性乳化沥青等)同步铺撒在路面上,通过自然行车 碾压或轮胎压路机

碾压形成单层沥青碎石磨耗 层,作为各种等级公路下封防水层使用.同步碎石 封层

将黏结剂的喷洒与集料撒布两道工序集中在 一

台车上同时完成,可以使碎石颗粒立即与刚喷 洒的黏结剂相接触.此时,由于热

沥青或乳化沥青 流动性较好,能随时更深地埋入黏结剂内.同步碎 石封层技术缩短

了黏结剂喷洒与集料撒布之间的 间隔,增加了集料颗粒与黏结剂的裹覆面积,更易

保证两者之间稳定的比例关系,提高了作业效率, 减少了设备配置,降低了施工成本.

纤维封层技术 是指采用纤维封层核心设备同时洒(撒)布沥青粘 结料和纤维,然后

在上面撒布碎石经碾压后形成 新的磨耗层或者应力吸收中间层的一种新型道路 建

设施工和养护技术.其中的纤维封层是目前同 步碎石封层中的最新技术.纤维封层

施工中,经过 专门工艺破碎切割的纤维在上下两层均匀洒布的 沥青结合料中呈乱

向均匀分布,相互搭接,与沥青 混合料形成网络缠绕结构,有效地提高了封层的 抗

拉,抗剪,抗压和抗冲击强度等综合力学性能. 类似在新建道路基层和面层之间或原

有路面基础 上加铺了一层具有高弹性和高强度的防护网垫. 3性能对比

沥青路面基层一般分为柔性基层和半刚性基 层两类,目前我国公路路面结构主

要采用以二灰 材料和水泥稳定材料为主的半刚性基层沥青路

面.半刚性基层沥青路面因其整体强度,抗永久变 形能力均较强,能适应重交通;

半刚性基层材料分 布较广,价格不高,便于就地取材,施工技术要求 不高,整体造价

相对来说较低.然而,半刚性材料 有其缺陷性,它对温度和湿度变化比较敏感,在其

强度形成过程中,以及运营期间会产生干缩裂缝

和温度收缩裂缝.在路面交通荷载重复作用下,半刚性基层的这种干缩裂缝和温

缩裂缝会扩展到沥 青路面面层形成反射裂缝.目前绝大部分以半刚 性基层沥青路

面为结构的公路都存在裂缝,包括 横缝和纵缝.路面裂缝不仅影响美观,降低平整

度,而且会削弱路面的整体平整度.在雨雪天气 下,雨水会从裂缝渗人到路面结构,

而这些水分极 难从路面结构层中排出,在车辆荷载的反复作用 下,基层中的细料和

结合料容易被冲刷,渗入到半 刚性基层表面后将造成粒料松散,使得裂缝进一 步扩

大,基层含水量增大,强度降低,最终将导致 局部地段整个路面结构的破坏.所以下

封层施工 质量的好坏就尤为关键,如何选择合适的下封层 材料,值得重视.

水稳或三渣基础施工后,稀浆封层同样能够 发挥一定的作用,但稀浆封层铺筑

后需要有一段 时间的养护才可行驶车辆.天气暖和时,2h即 可;天气寒冷时,则需

要6—12h以上.另外有个最 大的缺陷是,稀浆封层固化后为刚性,最怕震动压 路机

的碾压造成碾碎.上下层之间成了夹心饼干, 对质量造成影响,所以施工过程中的质

量控制尤

,如果下陷的路面已经开裂,车辆驶 为重要.另外

过以后有移动现象,那么稀浆封层的作用就完全

没有了.而同步碎石最大的优点是施工后即可进 行下道工序的施工,固化后仍

然有一定的韧性,即 使上,下层在一定限度内变形时仍保持很好的整 208管理施工

城市道桥与防洪2011年6月第6期 体部分,其性能指标均不受外界影响. 同步碎

石拥有较强的高温稳定性,低温抗裂 性,以及抗老化,抗疲劳,抗水损坏的特性.因此

把同步碎石设计应用于道路方案中,可以充分体 现以下特性与优点.

3.1抗反射裂缝

在水稳或三渣上铺装同步碎石应力吸收层是 目前较为公认的抗反射裂缝最有

效的解决方案.因 为改性沥青利用较强的粘性,可有效解决加铺层与 原路面的粘接

问题,同时高用量(在1.8—2.2kg/m,

橡胶沥青用量甚至在3.0kg/m左右)的沥青与单 一

粒径的碎石强力粘结,形成约0.8—1.0em厚弹 性良好的防裂层,原路面的各种

裂缝将难以穿透 该改性沥青应力吸收层向上传播.

3.2抗水损坏

改性沥青应力吸收层,也是一个良好的防水 层.首先,该层改性沥青用量较大,

在原路面上形 成约3mm厚的沥青膜,可以防止雨水的向下渗 透,对下面层起到保护

作用.其次,在上面摊铺沥 青混合料面层时,改性沥青应力吸收层顶部的改 性沥青

会二次熔化,经路面压实后会充分填充面 层混合料底部的缝隙,可解决防止水渗透

问题,从 而排除层问存水的可能.

3.3抗低温脆裂

由于改性沥青本身的可塑性和延展性,使得 改性沥青低温延度增大,改性沥青

路面抗低温脆 裂能力大大增强;另外纤维封层的纤维丝成网状 分布结构,为一整体,

隔绝了裂缝的产生. 3.4抗高温车辙

改性沥青本身拥有较强的高温稳定性和粘 性,所以用于路面结构中的改性沥青

胶结料具有 高粘性与不易流动性.另外碎石外层所裹附的改 性沥青胶结料中含有

大颗粒的橡胶粉或改性剂, 可产生较大的磨阻力,也使碎石不易滑动,可减少 车辙

形成,同时保证结构能力.

两类材料从单价上进行比较:稀浆封层体现 了较大的优势,每平米1.0em厚的

稀浆封层单 价大概是14,l5元,改性或加纤的稀封价格则 达到20元/m2以上;同

步碎石的单价约在20 元/m以上,其中纤维封层的单价则达到了30 元/m以E

4施工过程中的质量控制

在施工前完成整个路段的清扫工作,如果用 水冲洗路面,须待所有的路面完全

干燥以后才能 进行施工,确保路面无尘土,垃圾等杂物;在施工 路段内设置交通施

工提示标志;确定沥青,骨 料,配套设备等都已准备就绪;确定各种施工设 备的状态,

设定等都正确,并在现场进行沥青,纤 维及碎石洒(撒)布量及稀浆封层各料的现场

试 验,确定合适用量.对稀浆封层设备,喷洒沥青 机械,碾压机械及其他操作工具应

先检修完毕, 配备完全.

在路面或空气温度达到10?并且持续下降

时,不允许进行施工,但是在路面或空气温度到达 7?并且持续上升时,可允许施

工.尽量避免雨季 施工作业.

严格把握住材料关.材料选择非常重要,直接 关系到工程质量的优劣,故应严格

要求组织好施 工队伍,明确人员分工,对施工人员应先进行培 训,并就设计和施工

要求,施工工期,质量标准, 安全操作等规程向施工人员详细交底. 5结语

(1)多层式沥青混凝土混合料路面与半刚性, 刚性基层相结合的路面形式,决定

了下封层施工 在这个结构体系中的地位非常重要.

(2)从提高道路等级来看,公路沥青路面下封 层施工的方案多种多样,但从密实

性能,粘结能 力,防水特性,强度指标,施工条件,造价比选等 诸角度综合考虑,对于

重载交通不是很大,车流量 不是很高的道路建议使用稀浆封层;而对于道路 要求较

高的道路工程,则建议使用同步碎石工艺, 同时在稀浆封层和同步碎石的使用上再

次进行细 化选择.

(3)在施工过程中不论采用何种工艺,都必须 严格掌握封层施工的关键环节,才

能做到质量与 安全并重,达到效益与效能的高度统一. 参考文献

[11杨文辉.预拌沥青碎石单层表处下封层施工质量控制[J1.城市

建设.2010,(3).

【2]李华.预拌沥青碎石下封层应用初探[J1.科技创新导报,2010

(9):67-67.

[3】孙小明.纤维封层技术在道路预养护工程中的应用【J].中国市

政工程,2010,(3):12—14.

[4】周泽洪.同步碎石下封层应用技术研究【D】.西安:长安大学. 【5】岳学

军.半刚性基层沥青层间功能层的性能研究【D】.南京:东 南大学.