稀浆封层综合项目施工关键技术及质量控制.doc

稀浆封层施工技术及其质量控制
1 序言
稀浆封层类同于微表处，均采取现场冷拌沥青混合料摊铺作业工法。公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-）要求，微表处关键用于高速公路及一级公路预防性养护，和填补轻度车辙，也适适用于新建公路抗滑磨耗层；稀浆封层通常见于二级及二级以下公路预防性养护，也适适用于新建公路下封层。现在中国不少高速公路出现早期病害，影响沥青路面品质和使用寿命，其中一个很关键原因是基层受水侵害，问题是已做下封层未能真正起到防水、封水和联结作用。所以传统方法施工下封层技术愈来愈引发大家质疑，稀浆封层施工技术愈来愈引发大家重视，并在高速公路建设中作为路面结构下封层愈来愈被大家认可而得到实际应用。
2 沥青路面下封存层关键作用
(1)防水、密水作用，保护基层不受水侵害。
(2)上下粘结作用，使基层和面层良好粘结，形成一个连续整体,避免因为层间粘结不良形成隔离，而使面层底部拉应力增大。
(3)立即封闭基层，达成有效预防基层因为暴露时间过长而引发收缩应变。
(4)对已经施工完基层进行预防性养护，可作为沥青面层施工临时通车道。
施工实例可证实，采取稀浆封层施工下封层，在上述四项作用上完全优于采取传统层铺法表处施工下封层。
3 稀浆封层设计
3.1 原材料
3.1.1沥青
稀浆封存层采取慢裂拌和型乳化沥青（BC-1）铺筑。基质沥青采取重交沥青（AH-70），改性剂采取丁苯胶乳（SBR），为了不使稀浆层在夏季高温时发软，乳化沥青软化点要求大于558c，依据试验汇报，施工时SBR掺量不低于2%，乳化剂采取XTL-1型，掺量为1.8%；另外，还掺入了0.3%氯化铵作为稳定剂。
依据《公路沥青路面施工技术规范》结合江苏地域气候条件，稀浆封层乳化沥青关键技术要求见下表1.

表1 稀浆封层乳化沥青关键技术要求
试验项目
单位
要求
试验方法
破乳速度

慢裂
T0658
粒子电荷

阳离子（+）
T0653
筛上残留物（1.18mm筛）
%
£0.3
T0652
粘度
沥青标准粘度C25.3
s
40~60
T0621
恩格拉粘度计E25

15~40
T0622
蒸发残留物
残留物含量
%
60
T0651
针入度258C
0.1mm
45~150
T0604
溶解度
%
/97.5
T0607
延度（158C）
cm
/40
T0605
贮存稳定性
常温
5d
%
£5
T0655
1d
%
£1
和矿料粘附性（裹覆面积）

/2/3
T0654
细粒式集料拌和试验

均匀
T0659
乳化沥青类型依据集料品种及使用条件选择。阳离子乳化沥青可适用多种集料品种；阴离子乳化沥青适适用于碱性石料。乳化沥青破乳速度、粘度宜依据用途和施工方法选择，为增强沥青和石料粘结力，缩短乳化沥青破乳时间，可掺入一般硅酸盐水泥。
乳化沥青宜存放在立式罐中，并保持合适搅拌，贮存期以不离析、不冻结、不破乳为宜。
3.1.2 集料
集料应该选择质地坚硬、粗糙、耐磨、洁净且无风化、无杂质石料经破碎加工而成。矿料中不得含有超出封层厚度超粒径颗粒，在级配选择上因适中，偏粗可能会造成空隙率大，防水效果变差，偏细可能会造成层薄且强度不足而发软。
表2 矿料级配表（ISSA推荐1、2型标准）
筛孔尺寸(mm)
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
一层适宜厚度
经过率(%)
100
100
90-100
60-90
40-65
25-42
15-30
10-20
3~4(mm)
经过率(%)
100
95-100
65-90
45-70
30-50
18-30
10-21
5-15
4~7(mm)
矿料级配可依据稀浆封层设计厚度选择。
3.2 配合比设计
稀浆封层配合比设计可按下列步骤进行：
(1)依据选择级配类型，确定矿料级配范围，计算多种集料配合百分比，使合成级配在要求范围内。
(2)依据经验初选乳化沥青、填料、水和外加剂用量，进行拌和试验和粘聚力试验。可拌和时间试验温度应考虑最高施工温度，粘聚力试验温度应考虑施工中可能碰到最低温度。
(3)依据上述试验结果和稀浆混合料外观状态，选择1—3个认为合格混合料配方，对照下表3稀浆封层和微表处混合料技术要求（配合比设计指标），如不符合要求，合适调整多种材料配合百分比，再试验，直到符合要求为止。
表3 稀浆封层和微表处混合料技术要求
项目
单位
微表处
稀浆封层
试验方法
可拌和时间
S
$120
手工拌和
稠度
Cm
——
2~3
T0751
粘聚力试验 30 min(初凝时间)
60min(开放交通时间)
N.m.
N.m.
/1.2
/2.0
/1.2 （仅适适用于快开
/2.0 放交通封层）
T0754
负荷轮碾压试验（LWT） 粘附砂量
轮迹宽度改变率
g/m²
%
¢450
¢5
¢450 （仅适适用于重
—— 交通道路表层）
T0755
湿轮磨耗试验磨耗值（WTAT）
浸水1h
浸水6h

g/m²
g/m²

¢540
¢800

¢800
——
T0752
注：负荷轮碾压试验（LWT）宽度改变率适适用于需要修补车辙情况。
(4)依据经验和配合比设计试验结果，在充足考虑气候及交通特点基础上综合确定配方。通常经验是，在用水量上既要确保施工含有很好和易性，又不至于因为水量过大而造成稀浆流淌。在沥青用量上，应按配合比设计要求严控，沥青用量过小时，稀浆封层结构松散；过多，则在施工完成后行车荷载反复作用下，可能会引发泛油、推移进而形成拥包。
(5)通常确定多种材料组成百分比为：矿料（石屑）：沥青：水：水泥=100：8：16：1（重量比），其中矿料为干石屑，沥青为不含乳液重量，水应包含石屑中水量、改性乳化沥青中水量和外加水。
4 施工技术要求和质量控制
4.1 稀浆封层施工工艺步骤
设计配合比
试拌
试铺
正式摊铺
碾压、养生
摊铺沥青面层
不一样油石比拌配
确定生产配比、工艺步骤、检验机械设备可靠性能
下承层准备（清扫、放样、修补、找平）
摊铺一天内碾压、封闭交通养生
检验验收
原材料检验、筛分、计算级配

4.2 封层施工
(1)施工前，应采取强力清扫机械将基层顶面全部泥土、杂物及松散颗粒清除洁净，如发觉大块油污，应用去污剂将其清除。基层表面平整和清洁，会影响封层质量，直接降低封层和基层粘结力，产生起皮、剥离等质量问题。
(2)施工用原材料（改性乳化沥青、矿料、水等）应经检验合格后方可使用，矿料必需过筛，剔除超大粒径，以免大粒径石料影响拌和和摊铺。
(3)摊铺前必需对机械设备进行全方面检验和调试，同时标定摊铺厚度，检验混合料计量系统及生产配比状态，确定完全正常后方可正式施工。如路面过分干燥，吸水量过大会影响拌和料稠度控制，不易摊铺。此时，可使用拌和箱前喷水器进行雾状预湿。
(4)摊铺时，调整摊铺槽，打开控制开关，使拌和好稀浆流入槽内，当流至摊铺箱容积2/3时，且混合料稠度适中，箱内贮料分布均匀，可开启底盘，以2~4 m/min速度匀速前进，同时一直保持稀浆摊铺量和拌和量基础一致。
(5)稀浆混合料摊铺若出现不平整处，应立即用橡胶耙进行人工找平，找平关键部位为：起、终点、纵、横向接缝及超粒径引发沟槽。
(6)接缝应平顺，不能有局部漏铺或过厚现象。应尽可能降低纵向接缝，对于纵向接缝，如已铺混合料出现部分凝固，应立即预湿后再进行下一车施工。对于横向接缝，宜从上一车程终端倒回5~10 cm距离开始下一车程施工，确保机械运行线形和上车程相吻合。
(7)拌和摊铺过程中，混合料不得出现水分过多和离析现象，任何情况下不得在摊铺过程中直接向摊铺箱内注水。摊铺箱内混合料要基础保持所要求粘度和稳定性，过粘稠，轻易引发早期破乳，影响摊铺厚度和平整度；过稀，混合料会离析，出现沥青上浮，造成和基层粘结力下降，所以，现场调整含水量要尤其慎重，应依据环境温度、湿度、风力大小、路面吸水情况等实际原因作合适调整，以确保适宜混合料摊铺稠度。控制好施工厚度，稀浆封层过薄，达不到防水效果；过厚则因为本身强度不足而可能形成软弱夹层。
(8)稀浆封层施工气温不宜低于108C，且施工和养护期内如遇下雨严禁施工。雨后基层顶面积水未干不可施工。
(9)注意早期养护，在乳化剂刚破乳应立即用小型轮胎压路机反复碾压3~4遍，这么，有利于提升压实度、早期强度、平整度和防水性能。
4.3 施工注意事项
(1)设备使用前必需标定。
(2)拌和混合料必需现场验证。
(3)控制好混合料稠度。
(4)控制好摊铺厚度。
(5)控制破乳时间立即碾压。
(6)做好接缝处理。
(7)严禁雨前、雨后抢铺。
4.4 质量检验
4.4.1 稀浆封层质量检验方法,见表4.
表4 稀浆封层质量检验方法
序号
项目
检验频率及评价方法
质量要求或许可误差
检验方法
1
稠度
1次/100m或每车程
适中
经验法
2
油石比
每日一次
60.5%
抽提法
3
厚度
每日总量评定；1km5点
62mm
计算和实测
4
成品集料级配
每日取一组试样筛分
0.075:62%；4.75: 65%
T0752
5
渗水试验
1组/200m
5ml/min
T0971
6
平整度
检验接缝处
£1/2设计厚度
3米直尺
4.4.2 外观检验
(1)表面平整密实，无松散、无轮迹、无污染、外观色泽一致。
(2)纵、横缝衔接平顺，和其它结构物衔接整齐。
(3)摊铺无外流稀浆料，表面粗糙、无光滑现象。
5 稀浆封层应用效果
5.1 经过试验和现场检测结果表明，稀浆封层含有较高抗拉拔强度和抗渗水能力，能有效地确保层间连续。这些特点有利于预防半刚性路面过早出现裂缝遭遇水损害，所以提升沥青路面长久使用性能。
5.2 渗水试验表明，稀浆封层渗水系数基础上能够做到10 ml/min以下，所以，能够认为是基础不透水，含有很好防水、封水作用。
5.3 拉拔试验对比分析，稀浆封层破坏面通常是在封层和基层顶面之间，二者之间结合紧密，含有较强抗拉拔能力，通常为热沥青3~5倍。热沥青封层破坏面通常是在封层和下面层之间，形成破坏面关键原因是因为热沥青表面石屑未能很好地和热沥青粘结，抗拉拔能力降低。
表5 拉拔试验对比表
封层类型
稀浆封层
（试验段）
稀浆封层
（通常段）
热沥青封层
（石屑经预拌）
热沥青封层
（石屑未预拌）
拉拔力平均值/kn
2.17
2.04
0.73
0.40
平均拉拔强度/mpa
0.34
0.32
0.11
0.06
5.4 观察钻取芯样，稀浆封层能很好和基层、沥青下面层结合，起到过渡、联结，确保层间连续功效。同时,拉拔试验前尽管芯样经过24h浸泡，但取出芯样观察其界面能基础上保持干燥状态。热沥青封层中热沥青能和基层有很好联接，不过因为其表面撒铺石屑不能和热沥青紧密粘结，造成抗拉拔能力显著不如稀浆封层；同时，芯样经浸泡后，大多数石屑表面较为潮湿，深入降低了层间连续功效。
5.5 稀浆封层能很好适适用于需供施工车辆临时通行条件，不致发生脱粒、飞散、起尘所引发施工污染。
5.6 稀浆封层能促进和保护好基层养生，是否可有效预防或降低基层表面过早出现收缩应力而形成横向收缩裂缝需待深入验证；和其很好层间连续是否起到沥青面层底部应力吸收，降低面层内部弯拉应力而不至过早出现沥青路面结构性裂缝，真正实现沥青路面“强基薄面”建设效能,这也是个值得研究课题。
稀浆封层施工过程中出现影响封层质量问题，关键取决于施工工艺水平，伴随施工技术积累和提升，工艺水平日趋完善，稀浆封层施工质量是能够确保。