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浅谈改性沥青稀浆封层施工技术 天津工程处 陈国锋 【内容摘要】改性沥青稀浆封层施工技术，是在一般稀浆封层施工技术的基础上发展起来的一种高温抗变形、低温抗缩裂、耐磨、防水等性能优良的新材料、新工艺、新设备、新技术。这种改性稀浆封层可以满足交通量大、重载负荷交通行车的要求。本文主要通过对改性沥青稀浆封层施工技术的概念、类型、特点等方面的说明，并从原材料选择、配合比设计、施工工艺、施工质量控制、机械设备、效益分析等方面介绍了改性沥青稀浆封层的施工过程及其在施工中应用时应注意的几个问题。 【主题词】改性沥青 稀浆封层 施工技术 改性稀浆封层施工技术，是在一般稀浆封层施工技术的基础上发展起来的一项新材料、新工艺、新设备、新技术的创新。它是在制备乳化沥青时加入聚合物弹性体和添加剂、制备成改性慢裂快凝的乳化沥青，再用专用设备改性稀浆封层机，在常温状态下、按设计的原材料配合比要求，在现场进行改性稀浆混合料的拌和与摊铺、碾压1h后即可开放交通，而且这种改性稀浆封层可以满足交通量大、重载负荷交通行车的要求。下面从五个方面谈谈改性沥青稀浆封层施工技术：一、改性稀浆封层的分类及选择 1、 改性稀浆封层的类型稀浆封层，一般按骨料的最大粒径（即封层的厚度）分为型、型、型，相应的称为细封层、一般封层、粗封层。根据需要骨料比较粗成为特粗型（型）。根据ISSA-1996的国际标准只定为型与型两种，没有型骨料，即不做细封层，但特粗封层还是可以采用的。改性稀浆封层骨料级配见表1 表1 ：ISSA规定的细浆封层骨料级配及材料用量 筛号 国际筛号 筛孔尺寸 细封层 一般封层 粗封层 特粗层 允许误差 in n ISSA (型) ISSA (型) ISSA (型) ISSA （型) 通过百分率， 1/2 0.500 127000 100 100 100 100 3/8 0.375 9520 100 100 100 85-100 4号 0.187 4760 100 85-100 70-90 60-87 5 8号 0.0923 2380 100 65-90 45-70 40-60 5 16号 0.0469 1190 85-90 45-70 28-50 28-45 5 30号 0.0234 595 40-60 30-50 19-34 19-34 5 50号 0.0117 297 25-42 18-30 15-25 14-25 4 100号 0.0059 149 15-30 10-21 7-18 8-17 3 200号 0.0029 74 10-20 5-15 5-15 4-8 2 经过养护的最大厚度 in 0.125 1/4-5/16 3/8-7/16 n 3.2 6.4 -8 9.5-11 干粒料 1b/yd2 4 -10 10-15 15-25 Kg/m2 3.2-5.4 5.4-8.1 8.1-13.6 沥青（占骨料重量）， 10-16 7.5-13.5 6.5-12 2、特点 改性稀浆封层混合料，具有良好的流动性、渗透性、粘附性；有利于填充和治愈路面的裂缝；有利于旧路面的结合；有利于气候的变化（低温不裂高温不软）；能提高路面的密实性和防水性；能提高路面的防滑与耐磨。 型一般封层的改性稀浆封层混合料，具有很好的渗透性，改性乳化沥青用量较多，有很好的粘附力与胀缩能力，适用于治愈路面的开裂，其中有粗粒料做为支撑体，路面耐磨、防滑，可以取代热拌沥青混合料的罩面，但是不适用于温差变化很大的地区单层铺设。 型粗封层适用于交通量大的路面，也适用于温差变化很大的地区，可在坚实的基层上或旧路面上做双封层，在坚实的砂石路上做防尘处理，在有裂缝的旧路上可以延缓反射性裂缝的反射。根据需要可以先做一般封层后做粗封层，也可以先做粗封层后再做细封层，为了制止发射性裂缝发射，也可以在基层与旧路面上铺设一层土工布而后再做双封层，这样效果更好一点。型特粗层可用于修补车辙，原路面有较大的变形或要求有较大的粗糙度等。可增加道路的抗滑能力。3、选择（见表2）表2：选择改性稀浆封层种类 类 型 路 况 型 型 老化路面的反射性裂缝 修补车辙 表面纹理的改善（粗糙度） 不能进行罩面路段 预防性的维护修养 注：代表最适宜，代表适宜，代表可以 4、选择依据 为了全面掌握改性细浆封层施工技术，必须经济合理选择封层的类型，保证封层的顺利施工，从而使完成的改性细浆封层达到预期的使用寿命，应详细了解和调查以下因素：（1）、详尽了解原路面的结构、性能及病害；（2）、了解该路段交通量、行车类型及数量；（3）、调查该区域的气候条件及施工季节的气候情况；（4）、了解该地区的可用骨料质量、规格、价格、数量；（5）、了解改性乳化沥青的性能、质量、单价及供应保证；（6）、可能保证的工程资金及机械设备。二、改性稀浆封层施工 、配合比设计 （1）、材料的选择及其质量要求、矿料 骨料的颗粒粒径组成，应符合改性稀浆封层骨料级配要求，压碎值不大于28，洛杉机磨耗值小于30，吸水率小于2，对沥青粘附性大于4级，骨料外形呈立方体，针片状含量小于10，砂当量应大于60。、改性乳化沥青 改性稀浆封层必须采用慢裂快凝改性乳化沥青，在标准气温25时拌和时间不少于120S。当气温为30时拌和时间不少于180S，拌和后的混合料、沥青能均匀地裹覆在骨料表面上，没有花白现象，拌完的混合料在手中用力攥紧，能攥出水并粘成黑球，落地后不散。 随着施工时间与季节的变化，改性乳化沥青的破乳速度也在改变，例如，每日的早、中、晚，每年的春、夏、秋、冬，气候波动很大，改性乳化沥青的破乳时间必须做相应的调整，在乳化剂与外加剂的选择及用量应做适当的调整。改性乳化沥青应符合表3中要求。 表3 ：改性乳化沥青的质量要求 检验项目 技术标准值 恩格拉粘度25 3-60 筛上剩余量（1.18mm）,% 0.3以下 离子电荷 +（阳性） 蒸发残留含量。 60以上 蒸发残留物 针入度（25），10mm 40以上 软化点， 50以上 大于施工地点地面温度 延伸度（15），cm 30以上 溶解度 97 粘韧性(25)N.m 3.0以上 韧性(25)N.m 2.5以上 贮存稳定性（24h）， 1.0以下 拌和试验 120s以上 粘附试验 2/3以上 、填料。 要求填料要干燥、松散，没有结块，不含泥土杂质，并且通过0.074mm筛孔，一般在低温季节施工时，掺入少量（1-2）水泥，可以缩短混合料的破乳时间，提高粘结力CT值，加速开放交通时间。 、水 一般使用饮用水、不含杂质或无污染的水即可。如用井水，注意周围工业污水以及海水的污染，特别是雨水与洪水泛滥季节，污染水源必将影响乳化效果。 、外加剂 一般用氯化钙、氯化钠、硫酸铝、OP-10、氢氧化铝、聚乙烯醇等，这些外加剂有促凝剂、有缓凝剂、有稳定剂等用途不同，要根据需要选用。 （2）、室内试验 、 骨料拌和试验 该项试验是确定改性稀浆封层混合料的破乳时间的重要试验内容、并作为混合料配合比设计的重要依据，因为它能全面反映改性稀浆封层封层的拌和性、粘附性、固化时间等路用性能。也通过这项试验确定外加剂的品种和数量。具体要求如下： 称取级配合格的骨料100g，按比例配合，先将骨料与填料（水泥）拌匀，再加水拌和均匀，最后加改性乳化沥青进行拌和、同时用秒表观测拌和时间，观测骨料与改性乳化沥青的粘附性，在25室温，50湿度的条件下，拌和时间120S-180S,如果达不到要求，重新调整各种原材料的比例，最后确定乳化剂、改性剂剂、填料及外加剂等原材料的品种及用量。 、稠度试验 该项试验是测定改性稀浆混合料的适宜加水量，它类似水泥混凝土配合比设计的坍落度试验，采用指定的堆载筒：上部内径为38mm，下部内径为89mm，高为76mm，筒内部光滑的堆载筒。当坍落直径为89mm20-30mm即为适宜加水量，大于这个直径或小于这个直径都是加水量过多或过少，需要重新调整加水量。 通过稠度试验确定稀浆混合料的最佳用水量。 、粘聚力试验（简称CT试验） 检测稀浆混合料的凝固时间，以此控制改性稀浆封层后开放交通时间。 、湿轮磨耗试验（简称WTAT试验） 该项试验是模拟汽车轮胎在湿润状态下，对于封层表面的磨耗状态，它主要是检测稀浆混合料中，改性乳化沥青的最适宜的用量，保证混合料中的最佳油石比。 、负荷车轮试验（简称LWT试验） 控制改性乳化沥青的用量，主要是控制混合料中改性沥青用量的上限，防止混合料中改性乳化沥青用量过多，引起泛油、油包、波浪、推移等病害。 、砂当量试验 该项试验为检验5mm以下细骨料中粉土与尘土的含量，是否超过规定的要求，砂砾体积与砂砾、粘土、粉土体积的比值，即为 砂当量。作为改性稀浆封层骨料的砂当量必须大于60。 （3）、混合料级配试验 原材料检验合格后，要进行级配试验，检验骨料、乳化沥青、矿物细料和其它添加剂的相容性和级配是否满足设计要求。下面是推荐的一些试验数据： 表4：混合级配试验数据 试 验 质 量 说 明 ISSA TB-139 ISSA TB-109 ISSA TB-114 ISSA TE-100 湿状态下的亲和力最少30min凝固 最少60min开放交通（CT） 过量沥青通过负荷轮压沙粘和力试验（LWT） 湿状态下的剥落 湿状态下的车辙磨损试验 浸泡1h 浸泡6d 最少12km.cm 最少20km.cm或接近螺旋 最多538g/cm2 通过（最少90） 最大538g/m2 最大807g/m2 ISSA TB-147 ISSA TB-144 ISSA TB-113 横向位移100周期后重量为57km 级配相容性 在25时混合时间 最大5%,最大2.10 （AAA,BAA）最少11个点 最少120秒可控 （4）、确定目标配合比 通过以上试验后，初步确定理想的改性稀浆混合料配合比。一般情况主要根据施工现场的气候及骨料质量情况确定，见表5、表6. 表5：各种材料用量参考值 序号 材料名称 材料用量 备 注 1 沥青含量 5.5-10.5 相对于干燥的骨料而言 2 沥青用量（第类） 5.4-18.6km/m2 市区和居民区街道、机场道路 3 沥青用量（第类） 8.1-16.2km/m2 主要公路和州际公路 4 矿物细料 0-3 相对于干燥的骨料而言 5 离子聚合物主要改性剂 固态时最少3 相对于干燥的骨料而言 6 添加剂 按需要而确定 7 水 按绸度要求定 表6：改性稀浆封层混合料的参考配合比 序 号 材 料 种 类 配合比（质量比） 1 骨 料 100 2 慢裂快凝改性乳化沥青 10-14 3 水 泥 0-3 4 水 6-12 （5）、配合比调试 确定理想的改性稀浆混合料配合比后，以此做为施工机械计量控制的依据，再结合现场实际情况进行调整各种材料的用量，进行反复调整。 （6）、施工配合比的确定 经过反复调整后，确定合理的配合比，然后在现场做试验段，再根据现场情况做出相应的调整措施，最后得出施工配合比，应用于生产中。 、改性稀浆封层施工（附图7） （一）、施工前准备工作 施工前，应对于施工路段做调查，并针对原路面存在的问题做好相应措施，为全面开工做好准备。 1、施工前的调整与筹划：按照图1的程序进行 图1：改性稀浆封层开工前的调整与筹划 开工前调查结果 结构损坏 不合格 其它修补办法 合格 可以进行改性稀浆封层施工道路结构、交通条件 不合格 （适用的目的）1、老化路面反射裂纹；2、车辙的修补；3、改善表面纹理； 4、预防性养护。 选定混合料的种类：型、型 决定混合料的使用量 2、现场准备工作 （1）、要对原路面进行测试，看各项技术指标是否符合设计要求 。（2）、把原路面清扫干净，不得有泥巴，浮土等杂物。（3）、放样定线：按照施工封层设定宽度的要求，用白灰划线，在车前做出导向标志。（4）、交通管制：为了保证施工安全，设置封闭交通及限制交通标志、设置安全显示器及锥形施工柱等。（5）、专用机械的调试与检修：改性稀浆封层机的计算、行走、拌合、摊铺、清洗等各个系统做调试，标定与检修（见表7）。 表7：专用机械改性稀浆封层机的检验事项 计量系统标定 行走有关项目 拌制混合料项目 有关摊铺封层项目 各种原材料供应系统计量的标定保证原材料供应量的准确 机械行走速度确认 操作人员与司机（要求行速）配合默契 检查各种原材料进入拌和机的顺序 确认拌和机转数 确认设定的施工配合比 混合料排除设备以及摊铺箱内各部分工作状况 摊铺箱的宽度 摊铺箱的清理 摊铺封层厚度的检验 （6）、设置好原材料供应场地，保证原材料供应合理，堆放整齐，并有明显的标识。如插标识牌，在标识牌上标明产地、规格、合格等字样。（7）、做好改性稀浆封层机计量系统标定。（二）、施工工艺 1、混合料拌和改性稀浆封层施工工艺是将五种材料按一定比例、一定的顺序进行配料与拌和，将拌出的稀浆混合料摊铺在路面上。 （1）、工艺流程图（图2） 外加剂 改性沥青乳液 水 矿粉 骨料 摊铺封层 拌 和按比例拌配 （2）、各种原材料进入拌和机的顺序各种原材料进入拌和机，要按照图3的流程进料，顺序不能颠倒，否则就不能拌出合格的稀浆混合料，无法取得封层施工成功。 图3：各种原材料进入拌和机的顺序改性沥青乳液 外加剂 水 填料矿粉 骨料 拌和机 摊铺箱 路面 水湿 2、混合料摊铺（见图4）混合料摊铺是改性稀浆分层施工的关键工序，铺筑时现场负责人、技术员、试验人员及其施工操作人员要根据现场情况注意时间的早、中、晚和季节的夏、春、秋随时调整混合料配合比，保证改性稀浆封层的质量。摊铺时要有人工配合，在改性乳化沥青稀浆封层机不能到达的区域用人工刮板封层，有时需要在手工作业的区域先喷洒一点水分。手工作业时不要在养护路面上留下明显的痕迹，保证手工作业效果与摊铺作业效果相同。图4：现场摊铺程序图各种原料、机械设备熟练的机械操作手封闭施工路段清净原路面 施工放样喷洒粘层油0.3-0.15kg/m2 摊铺施工早期养护或轮胎碾压 现场及室内各项指标检测开放交通、车辆通行 3、混合料碾压 改性稀浆封层施工，采用改性稀浆摊铺机进行摊铺，摊铺完后，待混合料达到初凝时（粘聚力大于12km.cm时），用10t胶轮压路机碾压。 4、检查验收 根据合同规定的各类技术规范按规定项目进行逐项检查验收。如厚度、宽度、横坡度、平整度、油石比以及外观质量等。（三）、施工工艺流程见图5图5：改性沥青稀浆封层施工工艺流程图 施工计划改性稀浆封层机检修及标定准备工作 连续施工时补给各种原材料清理摊铺箱改性稀浆封层摊铺施工混合料配合比检测养护碾压现场施工各项指标检测开放交通 （四）、机械设备组合 1、主要专用机械设备改性稀浆封层机是改性封层施工的专用设备，它是利用改性乳化沥青常温施工的特点，将各种原材料的贮存、运输、计量、拌和、摊铺、整平及其控制系统集中于一台载重车底盘上，各种原材料，按比例要求，用2-3分钟时间制成混合料并摊铺在路面上。 改性稀浆封层机主要由骨料储存与供应系统、乳化沥青贮存及供应系统、水贮存及供应系统、填料贮存与供应系统、外加剂及供应系统、拌和系统、摊铺系统、动力系统、电源系统、控制系统、外加剂系统组成（见图6）。图6：HD-10型改性稀浆封层机结构示意图 改性稀浆封层机是在原稀浆封层机的基础上，将拌和机的结构、摊铺箱的构造改进后，同时又增大摊铺机的动力，加快拌和速度，提高拌和能力。 目前，改性稀浆封层施工，均采用连续式改性稀浆封层机。用自卸卡车供料，倾卸于车前的存料斗，由传送带倒运到车后骨料仓，改性乳化沥青、水、外加剂等可用专用灌车，边走边装，保证连续生产的需要，这样就可连续作业。 2、其它机械设备见下表：表8：机械设备及用途一览表 序号 机械名称 用 途 1 吊 车 装卸改性稀浆封层机后部的摊铺箱 2 轮胎压路机 8-20t用于压实混合料 3 装载机 为改性稀浆封层机补给装填骨料 4 改性乳化沥青泵供应车 每次运送及补给乳化沥青4-10t 5 洒水车、水泵 运送及补给水，清洗旧路污染 6 可移动式空气压缩机 用于吹净原路污泥 7 自卸汽车 10t，用于运送骨料 8 自卸汽车 2-3t，运输交通标志，小工具等 9 路面清扫车 清扫原路面 图7：改性稀浆封层施工工艺示意图 图7-1双轴叶式强制式拌和机 图7-2改性稀浆封层的拌和与摊铺过程 图7-3连续摊铺改性稀浆封层摊铺机施工操作 、改性稀浆封层施工质量控制 1、总体控制根据路面情况的要求，应在摊铺箱前用喷雾的方法预湿路面。水雾的用量应根据温度、路面结构、湿度和路面干燥度来调节。改性乳化沥青稀浆封层混合料在离开搅拌箱时要有合适的绸度。摊铺箱中任何部分任何时刻都应保持足够的混合料，这样可获得完整的养护层。应避免摊铺箱过载。不允许有骨料团，球状骨料和未混和骨料。由过大骨料引起的刮痕应去除。若产生过大的刮痕，应停止施工，直到消除刮痕为止。过大刮痕是指至少下列四种拖拉痕迹：在任何25m2 的区域上宽度大于12.7mm、长度大于100mm、宽度大于25.4mm、长度大于76.2mm。养护路面上用3m 直尺测量时不允许出现横向或凹陷和6mm深的纵向刮痕。 2、接头处理在纵向或横向接头处不允许有过高的突起，未摊铺到的区域，或难看的刮痕出现。为了使整个工程中纵向接头减小到最小。纵向接头应尽量放在车道线上。半幅或奇幅施工要尽量减少。若必须采用奇幅施工，则不应作为最后的施工程序。纵向接头放在车道线上时，其重叠量最大为76.2mm。同时，用3m长的直尺在接头处测量高差时，其值不超过6mm。 3、混合料的拌和 拌和设备是为改性乳化沥青稀浆封层专门设计的。材料由自动程序化的自行式改性乳化沥青稀浆封层拌和设备拌和。摊铺时操作人员要严格控制，混合料在拌合过程中保持足够的拌和时间保证混合料拌和均匀。 4、混合料摊铺 摊铺时摊铺速度要均匀，供料要及时。已摊铺的混合料不应有过量水分和乳化沥青，也不应发生乳化沥青和细骨料与粗骨料相分离的现象。在施工时，不允许将水直接喷入摊铺箱中。 5、边角施工控制 对于一些角落改性稀浆封层摊铺机不能到位的地方，要用人工刮板封层。有时需要在手工作业的区域预先喷洒一点水。压路机压不到的地方，用人工夯实。但表面要平整，保持与摊铺效果相同。注意保证路缘石和路肩处直线笔直。在这些区域跑浆是不允许的。在道路交叉口处控制线要把握好以确保良好的外观。有时也有必要用合适的材料屏蔽街道端部以达到边界线笔直。边界线在30m的长度范围内横向宽度变化不应超过50mm。 6、温度控制 如果道路温度或气温都在10以下并继续下降，则不允许施工；但是道路温度和气温都在7以上并继续上升，则可以施工。若施工后24h内有可能产生冻结，也不允许施工。总之，要注意气候的变化，一般施工温度控制在不低于10。三、改性稀浆封层施工应用范围 1、沥青路面的维护,提高路面的防水、防滑、耐磨、平整度,延长使用寿命。 2、铺筑路面的封层，提高防水、耐磨。 3、砂石土路面上做封层，可做防尘措施，必要时可以采用双封层，可以防止旱季行车尘土飞扬，也可以保证雨季里行车畅通。 4、桥面上采用封层，很少增加桥梁的自重，特别是对于严格限制桥身上部自重的。如吊桥、斜拉桥、悬索桥等，更适用于采用改性稀浆封层保护保护桥面，可提高桥面的平整度，治愈桥面的裂缝，增加粗糙度和防水性。 5、水泥砼路面，可治路面的裂缝、麻面、清度不平，改善路面外观，提高防水与平整度，消除行车噪音，延长路面的使用寿命。 6、隧道中的路面，可缩短封闭交通时间，封层的厚度薄，不会影响隧道中的净空高度。 7、改性稀浆封层便于做成各种彩色路面，显示出各种标志。 8、高等级路面采用封层，对于大交通量路面的病害防治、治愈路面四、改性沥青稀浆封层施工效益分析 1、可节省能源用热拌沥青施工，一般沥青要加热到165-170。如果施工现场因故停工（如雨天或施工机械故障）时，沥青必须持续加热保。拌制混合料的砂石料，也必须烘干后加热至160.因此，在我国在相同条件下用热拌沥青施工平均1t沥青需要1t燃煤或1.2t烧柴，而用乳化沥青施工只在生产乳化沥青时将沥青加热到130，以后不再需要加热，生产1t乳化沥青需要0.1t燃煤，它比热拌沥青可以节省90热能，并且大量减少污染气体，减少可 吸入粉尘颗粒物，减少大气温室效应。 2、改善施工条件 热拌沥青施工时，拌和站（或施工现场）常常要熬油，工人们在烟熏火烤的条件下进行操作，烧伤、烫伤、火灾的安全事故，不同程度的时有发生。尤其在热沥青蒸气中，含有致癌物，危害工人的健康。盛夏的高温季节，又是热拌沥青施工的最佳季节，现场施工的工人头顶烈日，脚踩滚烫的热沥青混合料，迎面扑来的热沥青蒸气的热浪，烧烤铁锨用的“小火车”紧随工人身边，在这种条件下，工人们患呼吸道感染等疾病，也明显增多。采用改性稀浆封层施工技术，大大改善了施工条件，从装料、配比、拌和、摊铺，自始自终在常温条件下操作。改性乳化沥青和砂石料都不需要加热，没有繁重的体力劳动，完全由机械自动操作，减轻劳动强度，显著降低了有害物质的排放量，大大地减少了对周围环境的污染（环境监测比较见表10），对工人的健康有了保障。从而延长了道路的寿命，提高了经济效益。 表10：热拌沥青厂与乳化沥青厂周围环境监测比较 监测地点 检测内容 热拌沥青厂 乳化沥青厂 结果比较 （降低倍数） 苯并（a）吡 1.4910-4 23.010-6 14 酚 3014 0.023 136 总烃 22.27 2.5 9 苯 未检出 未检出 - 二甲苯 未检出 未检出 - 3、延长施工季节 在湿热的南方地区，雨季漫长，也是路面病害的多发季节。阴雨连绵的气候，经常湿润的砂石料无法与热拌沥青拌合，经常湿润的路面，不可能用热拌沥青混合料修补，所以需要等雨季过后才能施工，这样下去会严重降低这些公路的运营效益。在北方地区，一般7-9月是施工的黄金季节，气温温暖适宜，但这期间又是雨季，也不宜用热拌沥青施工。在这些不利季节的气候条件下，采用改性稀浆封层与改性沥青拌制的冷拌混合料，可以及时施工并对路面的病害及时做早期的修补，制止病害的蔓延与扩大，一年内使修路时间可以延长2-4个月，可以使路面经常保持良好的服务状态。 4、综合效益好 由于改性乳化沥青粘度比热沥青低，工作度好，便于拌合与喷洒，均匀地裹覆在骨料表面，保持骨料之间足够的自由沥青，但又不出现油包与泛油现象。还由于生产改性乳化沥青时，沥青加热温度低，加热时间短