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沥青路面下封层施工作业指导书

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郑石高速公路沥青路面下封层施工作业指导书

1 总则
1.1为贯彻”精心施工、 质量第一”的方针, 保证郑石高速公路沥青路面下封层施工质量, 规范承包人作业行为, 为监理工程师提供符合郑石高速公路建设实际的沥青路面下封层施工质量控制依据, 特编写本作业指导书。
1.2郑石高速公路沥青路面下封层施工, 由透层油施工和改性乳化沥青稀浆封层施工组成。下封层要求坚实, 平整, 耐久, 与半刚性基层粘接牢固, 有良好的封水效果。
1.3郑石高速公路沥青路面下封层的施工应确保安全, 有良好的劳动保护;
1.4本作业指导书依据交通部相关技术规范,根据郑石高速公路建设实际情况,结合有关专家咨询意见进行编写,阐述了本工程沥青路面下封层施工的作业方法,关键技术和基本要求。本作业指导书所述内容若与现行部颁技术规范和省厅规定不一致者, 以现行部颁技术规范和省厅规定为准; 未涉及内容依照《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40- 执行。
2 下封层的作用
下封层设在养生后的基层上面, 完整意义上的下封层不应该把透层和封层分开。因为透层乳化沥青在基层中的渗透, 基层材料中的毛细空隙可能全部或部分被封闭, 透层有一定的防水封闭作用, 但这种防水作用不如上封层油膜的防水功能有效。同时, 表面无石屑和油膜封层的基层表面, 仅仅依靠透层, 是不能抵抗交通对基层表面的损坏。当前普遍的作法是在透层工艺完成后, 再进行封层的施工, 以满足防水和通车的要求。
     下封层的作用主要有以下几个方面:
( 1) 层间联结的作用, 增设 上封层后, 与透层配合, 能使面层与基层有效的连成一体, 这点符合设计理论。
( 2) 增加层间的连续性, 能够更有效的传递荷载。
( 3) 沥青面层下设置封层, 增强了路面的防水能力。
( 4) 增设下封层后, 层间就产生了阻止移动的摩阻力粘结力, 承担着刚柔之间的粘结、 过渡任务, 使面层与基层一起抵抗荷载作用, 从而达到提高路面整体强度的目的。
( 5) 承担临时交通, 保护基层及对基层有养生的作用。
3透 层
3.1 透层乳化沥青的选择
    郑石高速公路用于透层施工的乳化沥青产品为慢裂慢凝阳离子乳化沥青, 见表1。
表1 用于透层的乳化沥青技术标准
项目 种类
指标
PC-2
试验方法
破乳速度
慢裂
T0658
粒子电荷
阳离子(+)
T0653
筛上剩余量( %) (1.18筛孔) 不大于
0.1
T0652
粘度
沥青标准粘度C25.3(s)
8～20
T0621
恩格拉度E25
1～6
T0622
蒸发残留物含量(%)
50
T0651
蒸发残留物性质
针入度25℃,100g,5s(1/10)不小于
50～160
T0604
延度( 15℃) 不小于
40
T0605
溶解度 (%) 不小于
97.5
T0607
与粗集料的粘附性, 裹附面积, 不小于
2/3
T0654
储存稳定性
5天(%) 不大于
5
T0655
1天(%) 不大于
1
T0655
郑石高速公路采用半刚性基层, 基层强度普遍在6～8Mpa左右, 基层过于密实、 干燥。透层油施工前, 必须进行喷洒透层油的试验段, 并记录试验段时间、 当时的气温和风速。根据试验结果, 并结合设计、 监理的意见, 允许在施工现场, 经过对成品乳化沥青, 按比例添加可使用的水, 以得到不同浓度的慢裂慢凝阳离子乳化沥青喷洒, 含量在30%～50%之间, 以决定何种沥青含量的乳化沥青能够与基层形成最佳的粘接效果。
透层施工应达到的效果为:
第一 洒布到基层表面不密实的地方要能透入基层3-5mm以上;
第二 洒布到基层表面密实的地方形成的油膜能挥发干燥。挥发后的残留沥青要有一定的粘接能力, 保证耐久性。
3.2 透层的施工
3.2.1 施工机具的准备
透层乳化沥青的洒布一定要采用专用沥青洒布车。该沥青洒布车自身带有导热油加热系统和自动控制洒布量的电脑控制系统, 洒布宽度和洒布量可调节, 每个洒布喷头都是可控的, 从而保证了洒布量的衡定和洒布的均匀性。
 3.2.2 基层的清扫
高速公路施工中交差施工现象严重。特别是半刚性基层完工后, 其它工程仍在进行, 无法避免临时交通的通行。车辆的行走, 会使半刚性基层表面”跑花”造成大量松散颗粒, 这些松散颗粒又会给清扫带来困难。
清扫的质量是决定透层油施工质量的重要环节!
先用扫帚将基层表面进行全面清扫, 再用森林灭火鼓风机将浮尘吹净, 必要时用钢刷刷以及水冲洗。
现场监理应严格检查清扫的质量, 如果有缺陷, 不得进行下一道工序。
3.2.3 材料的准备
  普通乳化沥青由下封层施工承包商生产供应。乳化沥青质量应符合表1的要求。
3.2.4 用专用沥青洒布车喷洒透层乳化沥青, 洒布量为0.6-0.9L/㎡。
3.2.5 养生和交通管制
    喷洒透层乳化沥青后严禁车辆通行, 对于乳化沥青要有足够的破乳时间。但如确需开放施工车辆通行且透层乳化沥青未干时, 应撒布少量石屑或粗砂。
3.2.6 气温低于10℃或遇大风或即将降雨雪时不得喷洒透层乳化沥青。
3.3   透层施工的质量控制
3.3.1 下封层施工单位施工前应提供符合3.1要求的透层乳化沥青产品, 透层乳化沥青的检验报告, 实际喷洒透层乳化沥青的蒸发残留物含量。
3.3.2监理人员应监督透层乳化沥青的喷洒质量。
1) 每天从正在施工的沥青洒布车中抽取透层乳化沥青样品,检测蒸发残留物含量。
2) 透层乳化沥青洒布后应不致流淌, 并应与半刚性基层粘接牢固。当沥青洒布车或稀浆封层机的轮胎不能将透层乳化沥青全部带起时, 即认为透层乳化沥青与半刚性基层粘接牢固。
3) 透层乳化沥青应沿半刚性基层表面浇洒均匀,当有遗漏时,应用人工补洒。
4) 乳化沥青用量可剪一块1×1㎡硬纸板, 称好重量, 铺在基层表面, 待洒过透层后再称其重量, 反算出乳化沥青用量。并验证自动控制洒布车的误差范围。
3.3.3下封层技术服务组, 每5万m2抽检一次透层乳化沥青。从正在施工的沥青洒布车中抽取透层乳化沥青样品检测项目: 电荷, 破乳速度, 蒸发残留物含量。
4 改性稀浆封层施工
    改性稀浆封层是一种以改性乳化沥青为粘结料的薄层沥青混凝土冷态施工技术, 它以连续级配石料、 改性乳化沥青、 添料、 助剂、 水按照一定的比例经稀浆封层机连续制浆并摊铺, 经碾压养生成型的一种常温施工工艺, 常作为功能层做上封层, 对防止地表水下渗, 延长路面使用寿命, 减少建设养护资金起到了很好的作用。当前随着高速公路建设要求的提高, 这种工艺正被广泛地用于高速公路下封层施工中。
    改性稀浆封层施工工艺与层铺法下封层相比, 由于稀浆混合料的集料粒径较细, 而且具有一定的级配, 它能与基层牢固地粘附在一起, 比层铺法下封层更稳定。
用于郑石高速公路沥青路面下封层采用ES-3型级配的改性稀浆封层施工工艺。
4.1  改性稀浆封层混合料的组成和技术要求
改性稀浆封层固化成型后材料用量可按表2选用。
表2 最大厚度和材料用量
项目
ES-3型封层
固化成型后封层最大厚度( mm)
8～10
干矿料用量( kg/m2)
10～20
沥青用量( 干矿料质量百分比) ( %)
6.5-9
填料用量( 干矿料质量百分比) ( %)
0-3
外加水量( 干矿料质量百分比) ( %)
根据混合料的稠度确定
4.1.1 改性稀浆封层混合料的室内试验技术指标
   改性稀浆封层做配合比试验时须要符合以下技术指标, 见表3。
在这些指标中, 磨耗量和粘附砂量是用来确定稀浆封层混合料的最佳沥青用量。改性稀浆封层下封层在功能作用上是有别于上封层的, 下封层主要功能在于防水和承担临时交通, 因此下封层表面不用很粗糙, 沥青用量能够大一些。
表3 改性稀浆混合料技术指标
试验
单位
指标
试验方法
可拌和时间( 25℃) , 不小于
s
120
TB NO.113
粘结力
30min, 不小于
N．m
1.2
T0754-
60 min
N．m
2.0
负荷车轮粘附砂量, 不大于
g/m2
450
T0755-200
湿轮磨耗损失
浸水1小时, 不大于
g/m2
600
T0752-1993
浸水6小时, 不大于
g/m2
800

4.1.2 矿料的选择 
矿料在改性稀浆封层混合料中起骨架作用, 其最大粒径决定稀浆封层的厚度。矿料用矿质材料, 可采用石屑、 天然砂、 机制砂等。矿料作为稀浆封层混合料的主要组成材料, 其材质、 规格必要符合规范中级配要求。一般情况下矿料最大粒径不超过设计摊铺厚度, 从而避免下封层形成软油层和滑动层。对矿料的要求如下。
4.1.2.1 矿料的级配(表4)
矿料的级配应符合表4的要求。
表4 矿料的级配表
孔径
经过下列筛孔( mm) 的质量百分率( %)
( mm)
ES-3型
料堆误差范围
9.5
100
±5%
4.75
70-90
±5%
2.36
45-70
±5%
1.18
28-50
±5%
0.6
19-34
±5%
0.3
12-25
±4%
0.15
7-18
±3%
0.075
5-15
±2%
4.1.2.2 材质要求
  改性稀浆封层用粗集料、 细集料应符合表5的要求
表5 粗、 细集料质量要求
材料名称
项目
标准
试验方法
备注
粗集料
石料压碎值, 不大于( %)
28
T0316

洛杉矶磨耗值损失, 不大于( %)
30
T0317

石料磨光值, 不小于( BPN)
—
T0321

坚固性, 不大于( %)
12
T0314

针片状量, 不大于( %)
18
T0312

细集料
坚固性, 不大于( %)
—
T0340
＞0.3mm部分
矿料
砂当量, 不小于( %)
60
T0334
合成矿料中＜4.75mm部分

4.1.3 改性乳化沥青的选择
  郑石高速公路改性稀浆封层选用阳离子快开放交通型的聚合物改性乳化沥青。
4.1.3.1 聚合物改性剂的种类及其最小用量是由混合料的配合比设计确定的。一般情况下, 聚合物改性剂剂量( 固胶占沥青的质量百分
表6 改性乳化沥青技术指标
项目
技术标准值
试验方法
筛上剩余量( 1.18mm) %, 不大于
0.1
T0652-1993
电荷
阳离子正电(+)
T0653-1993
标准粘度C25,3 s
12-60
T0621-1993
恩格拉粘度(25℃),E
3-30
T0622-1993
蒸发残留物含量%, 不小于
60
T0651-1993
蒸发残留
物性质
针入度(100g, 25℃,5s)
40-100
T0604-
软化点, 不小于
55
T0606-
延度( 5℃ 5cm/min) , 不小于
30
T0605-1993
溶解度( 三氯乙烯)
97.5
T0607-1993
储存稳定性
1d, 不大于
1
T0655-1993
5d, 不大于
5
比) 不得小于3%;
4.1.3.2 改性乳化沥青应符合表6的规定, 其试验方法遵照《公路工程沥青及沥青混合试验规程》( JTJ052- ) 中的规定执行。 4.1.3.3改性乳化沥青由沥青供应商集中供应。稀浆封层施工单位应在施工现场准备现场存储聚合物改性乳化沥青的设备, 该设备必须具有密封、 搅拌和循环的功能。不允许采用敞口容器和地下油池。
改性乳化沥青每次装入稀浆封层车前, 应在存储罐中进行搅拌和循环后再装车。
4.1.4 水的选择
水应采用可饮用水, 水中不含有害的可溶性盐类、 能引起化学反应的物质和其它污染物。
4.1.5 矿粉
4.1.5.1 改性稀浆封层用矿料中能够掺加矿粉。矿粉应干燥、 疏松, 无结团, 矿粉的质量应符合《公路沥青路面施工技术规范》( JTG F40- ) 的有关规定。
4.1.5.2 矿粉的作用主要是改进改性稀浆封层矿料级配, 加快或减缓稀浆混合料的可拌和时间和成浆状态, 提高稀浆混合料的稳定性和封层的强度。
4.1.5.3 矿粉的掺加必须经过混合料设计试验确定。
4.2 改性稀浆封层的施工
4.2.1 准备工作
4.2.1.1 基层表面洒布透层油后有足够的养生时间。
4.2.1.2 有监理在场的情况下, 对材料进行施工前的检查
施工用的矿料必须过筛, 超规格粒径的颗粒要彻底清除, 以免大粒径石料给拌和、 摊铺带来不利影响;
对筛后的矿料进行质量检查, 检查的内容主要包括: 级配、 砂当量、 含水量、 干容重等, 检测的结果必须符合要求, 与实验室的结果应一致;
生产出符合要求的改性乳化沥青应保证改性乳化沥青的稳定性、 均匀性;
矿粉的质量要求主要是细度、 含水量等。
4.2.1.3有监理在场的情况下, 对施工机具进行施工前的检查和标定:
对施工中采用的稀浆封层机、 压路机等机具设备进行检查和调试。
工程开工前或者施工中原材料和配比发生较大变化, 必须对稀浆封层机进行严格的计量标定工作。
4.2.1.4有监理在场的情况下, 经过稀浆封层机的标定, 得出各材料的出料量的关系曲线, 出具标定报告。
4.2.1.5 矿料掺配不允许使用装载机进行。必须使用具有自动筛分、 计量、 掺配和装车功能的配料设备完成。
4.2.2 施工程序(图一)
4.2.2.1下封层上一道工序为透层油, 透层油过后一定要封闭养生, 禁止施工车辆在透层上行驶。
4.2.2.2摊铺下封层时各物料的配比严格按设计要求进行。

图一 施工程序图
4.2.2.3稀浆封层机摊铺作业时控制好车速, 摊铺厚度要均匀, 禁止出现漏铺和过厚现象。
4.2.2.4纵向接缝与横向接缝要平整。
4.2.2.5稀浆封层破乳后采用8T～10T轮胎压路机碾压2～4遍, 碾压掌握好时机, 过早易出现轮迹和剥落。
4.2.2.6施工期间必须封闭交通, 待干燥成型后方可开放交通, 早期行车不得在封层上调头、 刹车、 起步, 以保证封层的完整性。
4.2.2.7 当下封层养生完成后, 要开放交通, 这样有利于封层的密实度和基层的粘结。
4.3改性稀浆封层施工的质量控制
4.3.1 施工前的材料与设备检查
4.3.1.1 施工前下封层承包人必须提供ES-3型改性稀浆封层原材料的检测报告, 必须提供ES-3型稀浆混合料的设计报告和检测报告, 并确认符合要求; 必须提供施工生产配合比报告; 必须提供稀浆封层摊铺车的标定报告。在确认材料、 设计等没有变化和符合本施工作业指导书后, 方可施工。
4.3.1.2 改性乳化沥青
1) 改性乳化沥青由沥青供应商集中供应施工标段, 稀浆封层承包人应检测每一罐车改性乳化沥青的蒸发残留物含量以及蒸发残留物的针入度、 软化点和延度。应符合表5要求。
如果连续两次检测试验均不合格, 则施工应当停止。
沥青供应商和稀浆封层承包人应向驻地监理工程师证明问题已经得到解决后, 才允许继续施工。
2) 下封层技术服务组, 每5万m2抽检一次改性乳化沥青。从正在施工的稀浆封层车中提取改性乳化沥青样品, 检测项目: 蒸发残留物含量和软化点。
4.3.1.3矿料
施工前材料的以同一料源、 同一次购入并运至生产现场的相同规格品种的集料为一”批”进行检查。检查项目: 砂当量、 级配和含水量。
4.3.1.4 施工前应对稀浆封层机的性能、 标定和设定以及辅助施工车辆配套情况、 性能等进行检查。
4.3.1.5 当改性乳化沥青蒸发残留物含量和矿料含水量发生变化, 必须调整稀浆封层机的设定, 确定材料配合比后才可施工。
4.3.2 监理人员对改性稀浆封层施工过程的质量控制
4.3.2.1 稠度检验的经验法
在刚刚摊铺出的稀浆混合料上用直径10 mm左右的细棍划出一道划痕, 如果划痕马上就被两边的材料淹没, 说明稀浆混合料的稠度偏稀, 应适当降低用水量;
如果划痕两边的材料呈松散状态, 说明稀浆混合料过稠甚至已经破乳, 应该铲除已经摊铺的稀浆混合料; 如果划痕能够保持3～5S后才被周围材料覆盖, 周围的材料依然有一定的流淌性, 说明混合料的稠度合适。
4.3.2.2油石比的检验方法----总量检验法
每天摊铺前检查摊铺车料门开度和各个泵的设定是否与设计配比相符, 认真记录每车的集料、 填料用量和改性乳化沥青用量, 计算油石比, 每日一次总量检验。
4.3.2.3 油石比和矿料级配---抽提法
摊铺过程中, 每天从摊铺车出料口取改性稀浆混合料一次, 进行抽提试验, 检测油石比大小和矿料级配。
表7 改性稀浆封层施工交工验收检验要求
项目
质量要求
检验频率
方法
表观质量
外观
表面平整、 密实、 均匀、 松散、 无花白料、 无轮迹、 无划痕
全线连续
目测
横向接缝
对接平顺
每条
目测
纵向接缝
宽度＜80mm,不平整＜5mm
全线连续
目测或用3m直尺测量
边线
任一30m长度范围内的水平波动不得超过±50mm
全线连续
目测或用尺测量
渗水系数
0
3个点/km
T0971
厚度
-10%
3个点/km
钻孔、 挖小坑或其它有效方法
4.3.3下封层技术服务组, 每5万m2从摊铺车出料口取改性稀浆混合料一次, 进行抽提试验, 检测油石比大小和矿料级配。
4.3.3 改性稀浆封层施工交工验收阶段,监理人员对质量的检查与验收,见表7。

本作业指导书起草单位:
河南中原高速公路股份有限公司郑石分公司
河南省交通科学技术研究院
河南豫通科技有限公司

二〇〇七年七月六日