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浅谈稀浆封层在市政道路中的应用及控制要点

稀浆封层是用适当级配的石屑或砂、乳化沥青、粉料（水泥、石灰、粉煤灰、矿粉）、添加剂和水，按一定比例拌合而成的浆状乳化沥青混合料，经人工或机械摊铺在路面上形成的沥青薄层，简称SSC。在水分蒸发干燥硬化成形后，其外观与细粒式沥青混凝土相似，具有耐磨、抗滑、防水、平整等技术性能，施工快、造价低、用途广、能耗省，目前已广泛用于道路施工和养护。
1稀浆封层的作用和应用范围
1.1稀浆封层的作用
由于乳化沥青稀浆混合料摊铺厚度薄,其级配中的粗料分布均匀,沥青用量适当,路面不会泛油,具有良好的粗糙性,其抗滑性能较高。稀浆混合料的矿料粒径较细,并且具有一定的级配,在路面铺筑成型后,它能与路面牢固地粘附在一起,形成一层密实的表层,可防止雨水和雪水渗入。乳化沥青稀浆混合料中有较多的水分,拌和后呈稀浆状态,具有良好的流动性，这种稀浆有填充和调平作用,可封闭路面上的细微裂缝，填平由沥青路面松散和脱皮造成的浅坑,从而改善路面的平整度。同时由于乳化沥青对酸、碱性矿料都具有良好的粘附性,因此稀浆混合料可选用坚硬耐磨的优质矿料,以其铺筑的沥青罩面层耐磨性能好，延长了路面的使用寿命。
1.2稀浆封层的主要使用范围
（1）用作新铺沥青路面的封层
乳化沥青封层可用于新铺沥青路面的下封层或上封层。
在半刚性基层与沥青面层组成的路面结构中，可加铺乳化沥青稀浆下封层。下封层具有吸收应力的作用，半刚性基层强度和刚度都很大，易产生干缩裂缝，而下封层能吸收基层裂缝传来的拉应力，减少反射裂缝向面层的发展，可减少路面养护费用。此外，下封层还具有防水抗渗的作用，既能防止路面雨水下渗到基层，也能防止路基水上升到面层。目前，乳化沥青稀浆下封层越来越广泛地应用于公路施工中。
乳化沥青封层还可用于新铺沥青路面的上封层（磨耗层）。层铺法施工的沥青路面的上层在铺洒矿料后，加铺稀浆封层，会使路面外观漂亮，平整度更好，且具有良好的防水性和耐磨性。在新铺筑的粗粒式沥青路面上，加铺稀浆封层作为保护层，也能使路面更加密实,防水性、耐磨性能更好。
（2）用于旧沥青路面、水泥混凝土路面和桥面的维修养护
沥青路面在长期的日晒、风吹、雨淋和冻融作用下,并受到车辆的重复荷载作用,会出现开裂、松散、老化和磨损,破损路面受地表水的侵蚀,将使基层变软,路面强度下降,引起路面的破坏。若在基层尚未破坏前就在表面加铺稀浆封层,维修后的路面不但防水、抗滑、耐磨, 还会使旧路面焕然一新,并延长路面的使用寿命。
稀浆封层对水泥混凝土具有良好的附着性,当水泥混凝土路面因多年行车而产生裂缝、麻面或轻微不平时,在其表面加铺稀浆封层后,可改善路面的外观,提高路面的平整度,延长水泥混凝土路面的使用寿命。目前全国不少城市在水泥路面的养护中实行过“白改黑”工程，即在旧水泥路面上加铺沥青路面。在桥梁的行车面层采用稀浆封层处理可起到罩面作用,且桥面增加的重量很少。如果使用彩色稀浆封层，还能起到美化城市“路容”和“桥容”的作用。
2稀浆封层的质量控制
2.1主要技术指标
2.1.1 厚 度
稀浆封层厚度一般在5～10mm之间。对厚度的要求是很重要的,试验表明,当厚度少于5mm时,稀浆封层的防水效果较差,而且容易在交通车辆的反复作用下脱壳、剥落。当厚度多于10mm时,在沥青面层路段,由于稀浆封层本身强度无法与沥青面层相比,相当于将沥青面层置于软基础上,对沥青面层而言是一个巨大的质量隐患。
2.1.2 软化点
我国现有南方地区的高速公路大部分稀浆封层要求采用慢裂或中裂的改性乳化沥青,基质沥青采用重交沥青AH-70,改性剂采用丁苯胶乳。添加改性剂的目的就是为了保证乳化沥青的软化点不低于55℃。对于我国南方地区,为了不使稀浆封层在夏季高温时发软,使面层置于一个柔软的滑动面上,规定软化点不小于55℃是必然的。
2.1.3 油石比
稀浆封层油石比可采用65%～95%,油石比确定了沥青的最佳用量。当油石比处于上述范围时,稀浆封层的强度、密实性能、防水性能处于较好的状态。当沥青用量过大时,高温时易泛油,混合料湿轮磨耗损失明显偏大,说明强度不足,容易出现发软现象和遭受行车破坏;当沥青含量过小时,混合料的密实性能、防水性能较差。
2.1.4 级 配
稀浆封层的骨料宜选用碱性矿料,以保证骨料与沥青的粘附性。
级配对稀浆封层整体施工质量和效果很重要,矿料级配好的稀浆封层表面光滑,内部密实,防水性能和强度均较好。当矿料偏粗时,可导致骨料外露,空隙率大,防水效果差,当矿料偏细时,虽然防水效果好,但强度不足,容易出现发软现象和遭受行车破坏。
2.2 几种质量通病
(1)表面有拉槽现象。主要原因是由于矿料中
含有粒径偏大的骨料,大骨料在摊铺时长距离拖拉产生拉槽现象。
(2)表面有发软现象。主要原因有:①厚度超厚,尤其是当稀浆封层厚度超过10cm时,发软现象较容易出现;②油石比偏大,沥青用量过多,骨料用量偏少,混合料强度低,将不可避免出现发软现象;③改性剂问题。改性剂可以改善乳化沥青性能,提高软化点,但当其掺量不够或其质量不符合要求时,会产生发软现象;④骨料级配中细集料偏多,也可导致发软现象;⑤南方地区夏季高温季节,路表温度可达60℃以上,改性乳化沥青要求的软化点只有55℃,此时稀浆封层发软是正常现象,不属质量问题。
(3)防水性能差。质量符合要求的稀浆封层能保证基本不渗水,通过渗水试验若发现稀浆封层有渗水现象,应认真分析原因,一般可从以下几个方面着手分析:①矿料级配。当矿料级配偏粗时,往往有骨料外露、离析等现象,防水性能肯定不符合要求;②油石比偏小,沥青用量不足,严重时可发现骨料间不密实,有空隙现象;③压实问题。稀浆封层在施工后,要及时用轮胎压路机反复碾压4～6遍,有利于提高密实度及其防水性能,若不重视压实,也可导致防水性能不符合要求。
2.3 确保施工质量的关键措施
(1)选用好的稀浆封层机械施工。摊铺机应具
有储料、送料拌和、摊铺和计量控制等功能,通过试验路对摊铺机做全面的检查和调试,确定好摊铺机行车速度,标定好摊铺厚度。
(2)严格按设计好的沥青用量和级配要求施工。好的沥青用量和级配要求是保证施工质量的基础,注意对油石比的检查和调整,重视对矿料的选择,当料源不符合级配要求时,要做好筛分工作。
(3)注意施工天气,做好交通控制。稀浆封层施工气温不宜低于10℃,天气即将下雨或下在下雨时不得施工,以确保乳液破乳。铺筑后要做好交通控制,必须待池液破乳、水分蒸发、干燥成型后方可开放交通。
3稀浆封层的施工
下面以亦庄南区北路中乳化沥青稀浆下封层的施工为例来介绍稀浆封层的施工。
该工程中的稀浆下封层(厚1cm)位于半刚性基层和二层式沥青混凝土面层的下面层之间。
3.1施工准备工作
3.1.1基层的准备
稀浆下封层施工前，需先对基层进行修补和清洁。基层上有坑槽时，应先进行修补。不合格的地方修补完成后，对预定加铺稀浆封层路段的全部表面，应将杂草、松动的材料以及其他障碍性的物质加以清除，可采取人工清扫、空气吹扫或水冲等方法清除干净。
基层修补清理干净后，先喷洒沥青乳液透层，透层深度约需2~3cm，以便底层能防水且强韧，喷洒透层后应养护24~26h；然后再喷洒一层乳化沥青粘层油，增强稀浆封层与原有路面（或基层）的粘结。在喷洒的粘层乳化沥青破乳后才可进行稀浆封层的施工。破乳时间一般不小于15分钟，且不大于12小时。
3.1.2原材料的准备
沥青采用改性乳化沥青，其质量应符合规范要求。集料采用S12型，集料应坚硬、粗糙、耐磨、洁净，性能应符合规范要求，施工时把超大粒径的石料筛除，通过4.75mm筛的合成矿料的砂当量不得低于50%，细集料宜采用石灰岩生产的机制砂或洁净的石屑，并根据铺筑厚度、公路等级等条件，选用合适的矿料级配。填料应干燥、疏松,没有聚团和结块,且小于0.075 mm的颗粒含量不小于80 %。水应洁净无异味无污染,PH值为6.0~8.5,硬度< 8度。添加剂最好采用工业化生产的添加剂。
3.1.3配合比设计
稀浆封层配合比设计时，湿轮磨耗值控制在不大于800g/m2和轮碾压砂量控制在不大于450 g/m2，分别拟定5个沥青乳液进行湿轮磨耗、轮碾压砂试验和标准稠度试验，通过图解分析，确定稀浆封层配合比设计的乳液用量范围，各项技术指标如下表：
稀浆封层配合比设计成果
沥青乳液用量 %
11.0
12.0
13.5
14.5
15.0
湿轮磨耗值 g/m2
1100.5
906.2
780.2
660.4
620.2
轮碾压砂量 g/m2
185.6
235.8
290.5
360.3
458.5
乳液用量范围
13.0%~15.2%
油石比范围
7.2％～8.3％
配合比比例
矿料：乳化沥青：水 =100：13.6：5.8

经过试验验证，确定出配合比为：矿料：乳化沥青：水 =100：13.6：5.8，沥青乳液用量13.6%，油石比7.8%。
3.1.4 人员、机械准备
稀浆下封层施工，配备了技术过硬的技术人员和操作熟练的驾驶员及工人。技术员负责总体掌控现场情况，对摊铺中可能出现的断料、配合比变化及时提出处理措施。稀浆封层机驾驶员要和装载机、油罐车、水灌车驾驶员配合良好，保证集料、沥青、水、矿粉能及时加入相应料斗中。
稀浆封层摊铺机、油罐车、水车、装载机、压路机预先调试好，以便施工中都能正常运转。特别是摊铺机，应逐项检查其发动机、传动系统、液压系统、液压泵、乳液泵、水泵等管路及阀门系统正常，并认真检查矿料给料器、输送皮带、拌和器、摊铺箱的螺旋分料器等，确保摊铺机处于良好的工作状态。
3.1.5铺筑试验段
在稀浆封层大规模施工前，先铺筑一段长200m的试验段，用于验证稀浆封层配合比的可行性，稀浆封层车行驶的速度，拟定每一作业面的合适长度和宽度，接缝的搭接宽度等，最后总结出稀浆封层标准施工方法。
3.2 施工工序及要点
3.2.1 施工工序
稀浆封层施工，按如下工序进行：清理基层→放样画线→浇洒乳化沥青粘层→上料→拌合→摊铺→初期养护→开放交通。
3.2.2施工要点
（1）控制好集料配合比，保证混合料质量
稀浆封层施工中要控制好乳化沥青、矿料、水、添加剂的比例，一旦计量系统显示异常或者有断料现象，立即停止拌合。拌合出的混合料不能出现花白料、离析现象，要有良好的和易性。
尤其注意要控制好加水量，加水偏多，稀浆的稳定性降低，粒料下沉沥青上浮，造成与基层的粘结性降低，而封层表面的沥青含量过高；加水偏少，拌合时的和易性和均匀性都受影响。因此无论加水偏多或偏少，对施工质量影响均较大，加水量的控制很重要。
（2）控制好摊铺速度与厚度，处理好接缝
稀浆封层机应匀速连续行驶，且严格按既定画线宽度行驶，力求摊铺出的封层厚度均匀，表面平整，宽度符合要求。两幅纵缝搭接的宽度不宜超过80mm，横向接缝做成对接缝。接缝处不得出现余料堆积或缺料现象。
（3）选用合适的碾压机械、碾压时间
稀浆封层采用胶轮压路机碾压，轮质量应小于4.5t、轮胎压力为3个大气压,碾压时从路中开始,向外侧扩碾,碾压速度控制在5～8km/h。
在稀浆封层破乳后，才能用轮胎压路机对其全幅碾压，通过碾压，将表面的粗集料压下去，稀浆封层变得更密实，能充分发挥其防水性；同时使封层与基层更好地粘结在一起，增强二者的整体性。
（4）控制好养护时间
在养护成型期内,严禁车辆和行人进入。养护的时间,视稀浆混合料中水的驱除情况及粘结力的大小而定，当粘结力达到200KN.cm时，可开放交通[3]。
3.2.3施工注意事项
（1）天气干燥气温又很高时，对基层进行预洒水，有利于稀浆封层与基层的牢固粘结。一些新式的稀浆封层机都具有预洒水系统，只需摊铺时打开即可。对于无预洒水系统的摊铺机或人工摊铺，可采取其他方式洒水，但应避免洒水过多，量的控制以路面无积水为宜，洒水后可立即摊铺。
（2）稀浆封层施工期和养护成型期温度均不得低于10℃，严禁在雨天施工；雨后路面积水未干或未清除以前，不可施工；摊铺后尚未成型的混合料遇雨时应予以铲除。
4.结语
稀浆封层技术无论是对旧沥青路面养护还是新建沥青路面施工，无论是城市道路还是公路，无论是路面还是桥面，都可以使用，并能产生显著的经济效益和社会效益，在将来的道路施工与养护中有更广阔的使用前景。随着稀浆封层所起的作用日渐被人们所重视,它在高等级公路上的使用越来越广泛,对它的质量要求也越来越高。稀浆封层各种质量通病的产生,完全是由于不严格按规范要求施工造成的。只要我们树立质量第一的思想,充分理解规范,严格遵守规范,确保稀浆封层的施工质量就不是难事。