辽宁省稀浆封层技术应用情况评估

1、辽宁省稀浆封层技术应用情况评估作者：李荫国 才华摘要：稀浆封层作为一种经济、有效的预防性养护技术，已在国内外广泛应用。近几年，稀浆封层在我国得到了前所未有的推广应用，但对其应用情况及使用效果还没有一个专门的评估。介绍了稀浆封层技术在辽宁省的应用情况评估，其中包括稀浆封层在辽宁省的发展、稀浆封层在辽宁省的应用情况、稀浆封层的使用效果、稀浆封层的社会及经济效益等。1 稀浆封层的发展 11国外稀浆封层技术发展概述     稀浆封层技术和改性稀浆封层技术是目前在国际上应用非常广泛的公路罩面技术。     

2、0;   稀浆封层用于 路面工程始于2O世纪2O年代末期 的德国，20世纪40年代，稀浆封层技术进入美国,60年代，随着阳离子快凝型乳化沥青的出现和稀浆封层施工设备的不断进步，稀浆封层技术在美国、欧洲等地得到了快速发展。7o年代，连续 式稀浆封层摊铺牟问世，进一步提高了稀浆封层的施工效率。德国公路工作者为了用稀浆封层解决路面牟辙问题，开始对稀浆封层混合料进行改良。随后，改性稀浆封层混合料也开始用于整幅路面的罩面。80年代，改性稀浆封层技术进入美国，并在美国得到广泛应用。     从此世界范围讲，稀浆封层技术经历了由阴离子向阳 离子、由

3、手工作业向机械作业、由慢凝慢开放交通到快凝快丌放交通、由普通稀浆封层到改性稀浆封层的发展历程。随着乳化沥青技术的不断进步干u公路养护需求的不断发展变化，稀浆封层和改性稀浆封层技术也在不断的提高和完善. 1.2 稀浆封层技术在辽宁省的发展历程     从1987年开始，辽宁省组织力量对稀浆封层技术进行了研究，于1 989年研制成功了XF 6型自行式稀浆封层摊铺机，为我国推广应用稀浆封层施工技术创造了条件。辽宁省因此也成为我国最早应用乳化沥青和稀浆封层技术的省份之一。    为了更好地推广稀浆封层技术，辽宁省公路管理局将全省的稀

4、浆封层施工队伍进行整合，于1998年7月成立了沈阳三鑫公路工程有限公司。在省交通厅公路管理局的关心和支持下，由三鑫公司具体实施，进一步扩大稀浆封层在省内路网养护中的应用范围 2 稀浆封层的应用情况 21 公路概况     辽宁省是全国公路基础设施最发达的省份之一。截止2002年底，辽宁省乡级以上公路总里程48 O5l km，面积密度达到325 km(100 km2 )其中，按照行政等级划分：国道4 678 km，比重为97%，省道7 648 km，比重为1 59%；按照技术等级划分：二级以上公路13 394 km，占总里程的279%。全省高级、次高级路面

5、里程27 557km，占总里程比重为5735%。全省“一网五射两环”的公路网络格局已经形成，在全国率先实现了省会沈阳到14个省辖市全部用高速公路连接，实现了100%乡镇通油路。 22 稀浆封层的应用情况     a)稀浆封层用量逐年迅速增长。1999年，辽宁省全省的稀浆封层罩面用量为846×104 m2。随后几年间，辽宁省稀浆封层用量迅速增加，2003年及2004年稀浆封层罩面用量均在300×104 m2以上。     b)稀浆封层广泛用于交通量大、重载车多的国省道干线公路上。辽宁省的稀浆封层罩

6、面，主要用于国省道干线公路高级路面的维修和养护工程。最近5年的稀浆封层，有378%用于国道，533用于省道，其中一、二级公路占863%。     c)稀浆封层主要用于沥青路面的小修保养和预防性养护。从用途来看，辽宁省736 的稀浆封层用于路面的小修保养，148 用于预防性养护，116 用于抢救性养护。     d)11型级配的稀浆封层逐渐被III型稀浆封层取代。从稀浆封层的类型来看，1999年至2004年的6年间，III型稀浆封层用量占到稀浆封层工程总量的658%，其中的64%是掺加了改性剂的III型改性稀浆封层；

7、II型稀浆封层总用量相对较少，占工程总量的342 ，II型稀浆封层用量集中在1999年及2000年，2001年以后逐渐被III型稀浆封层取代。     e)稀浆封层在辽宁省各地市均得到了推广应用。从统计数据看出，辽宁省14个地市，除计划单列的大连市外，其它13个地市均有使用稀浆封层的记录。这说明，稀浆封层技术在辽宁省得到了普遍推广应用。 3 稀浆封层的使用效果     2004年，交通部公路科学研究所会同辽宁省公路局和沈阳三鑫公司对辽宁省稀浆封层的使用效果进行了抽样检测。检测项目主要包括路面破损状况、摩擦系数(摆值

8、)、宏观构造深度(手工铺砂法)、渗水系数等内容。     辽宁省稀浆封层的面积有上千万平方米，涉及的路段遍布全省各地，不可能也没有必要逐一进行路况调查，因此选择代表性路段进行抽检。调查小组为了保证抽检的路况结果有代表性、有说服力，对抽检路段进行了认真科学的选择。抽检路段选择的指导方针主要包括： a)各抽检路段应涵盖l999年至2004年中的每个年份，并以2002年以前施工的路段为主； b)抽检路段重点放在交通量大、重车多的国道、省道及一、二级公路上； C)抽检路段应涵盖II型、III型以及III型改性等不同的稀浆封层类型，并以用量最大的III型稀浆封层作

9、为调查的重点； d)抽检路段应尽量多地涵盖全省的各个地市。     按照以上的指导方针，调查小组共选择了21个检测路段(每段1 000 m)。这些检测路段包括一级公路2个路段，二级公路1 9个路段，它们分布在5条国道和7条省道上，遍布辽宁省的沈阳、丹东、本溪、抚顺、锦州、葫芦岛、铁岭、辽阳等8个地市。选取的调查路段中，1999年施工的5个路段除2个已经改扩建外全部纳入到抽检名单中，此外还包括2000年至2002年施工的11个路段，2003年施工的4个路段，2004年施工的3个路段。抽检路段中有7个路段是ll型级配，10个路段是llI型级配的普通稀浆封层，

10、4个路段是III型级配的改性稀浆封层。 31 整体使用效果的评价     a)从各检测路段的路面破损情况看，抽检的21个稀浆封层路段，有11个路段的路面破损状况评级为“优”，占调查路段总数的527%；有7个路段的路面破损状况评级为“良”，占调查路段总数的333%；有3个路段的路面破损状况评级为“中”，占调查路段总数的143%。可见，从路面破损状况来看，各检测路段的整体情况比较理想。稀浆封层在使用14年后的破损情况评级为“优”和“良”，说明稀浆封层的耐久性是比较理想的。     b)从检测路段的平整度情况看，21个调

11、查路段平整度的均值为43 mm，标准差13，最大值74 mm。可见，尽管各路段已经使用了l5年，其平整度仍然可以满足交通部JTJ 0711998公路工程质量检验评定标准关于沥青表面处治面层的要求3。     C)从检测路段的抗滑性能看，21个检测路段摆值的平均值是55 BPN，标准差6 BPN，最小值为46 BPN；宏观构造深度的均值为06 mm，标准差01 mm，最小值为04 mm，按照交通部JTJ 07322O01公路沥青路面养护技术规范的规定，各路段的抗滑性能等级全部为“优”。     d)各检测路段十分密实

12、，完全不渗水。可见，抽检的稀浆封层路段的使用效果比较理想，使用寿命普遍在34年以上。结合辽宁省公路局提供的稀浆封层统计数据，全省仅有l7个路段稀浆封层中的部分路段目前存在较多的病害，占稀浆封层总面积的149，而这些存在较多病害路段中有近5O%(以面积计)是由于将稀浆封层用于抢救性养护所产生的。不考虑这些用于抢救性养护的稀浆封层，目前病害较多路段所占的比例(面积比)仅为85%。考虑到有近6O%的稀浆封层是2002年底前完工的，辽宁省稀浆封层的整体使用效果和寿命是比较理想的。 32 病害类型与成因分析     a)横贯全幅的裂缝是多数检测路段的主要病害。分析

13、认为，原因主要是稀浆封层路面的低温收缩裂缝，以及原路面低温缩裂在稀浆封层表面产生的反射裂缝。     辽宁地处东北温润季冻区，冬季漫长而寒冷，公路沥青路面普遍存在着低温收缩裂缝。稀浆封层路面也不例外，由于位于路面表层，稀浆封层受环境温度的作用最为直接，经受的拉应力和拉应变也最大，低温裂缝自然首先出现在稀浆封层上，然后逐渐向下传播。     另外，由于在稀浆封层前很少进行细致的灌缝处理，稀浆封层后，厚度仅810 mm的封层材料在原路面裂缝处产生较大的应力集中，很快在稀浆封层表面重新出现裂缝。  &

14、#160;  对上述两个裂缝成因，分析认为：原路面裂缝造成的反射裂缝是主要的。     b)网裂是路况较差路段的主要病害。分析认为成因主要有三种：稀浆封层前原路面就存在网裂、坑槽等病害，且没有事先进行处理就直接进行稀浆封层，这些病害在或长或短的时问内反映到了稀浆封层表面。稀浆封层接近使用年限，如1999年施工的鹤大线；路基沉陷或压实不足，如省道S102沈盘线在路肩上大面积的网裂。交通量大，重车多，路面的整体结构长度不足，如奈广线。     C)稀浆封层的用油量普遍较大，构造深度尚有提高的余地。从

15、稀浆封层的外观来看，感觉普遍存在油石比稍大、级配偏细的情况，部分新铺路段有较明显的粗骨料压碎迹象。     d)用于抢救性养护的稀浆封层，原路面病害往往没有进行彻底的处理，在封层后较短的时间便重新出现，稀浆封层的使用效果和寿命普遍不理想。 33 成功经验与改进方向     上述数据和分析说明，稀浆封层在辽宁省的应用是成功的。     同时，为了进一步提高辽宁省稀浆封层的技术水平和使用效果，进一步延长稀浆封层使用寿命，针对本次调查发现的主要技术问题，建议从以下几个方面入手进行改

16、进： a)科学认识稀浆封层的用途，将稀浆封层定位在预防性养护和小修保养上，不要用于路面的抢救性养护。 b)大力推广使用改性乳化沥青，使用改性乳化沥青，将有助于解决稀浆封层的低温开裂问题。 C)大力推广使用硬质石料，以提高稀浆封层的抗滑性能和耐磨耗能力。 4 稀浆封层的经济和社会效益 41 从材料角度分析     a)可以降低能源消耗。采用乳化沥青，使得稀浆封层混合料生产消耗的能源远低于热拌沥青混合料。     b)不必投入专门的配套设备。热拌沥青混合料的生产需要专门的沥青混合料搅拌设备，而稀浆封层混合料的生产不需要

17、专门的生产设备，而是由稀浆封层的施工设备来完成，也就是说在混合料拌和的同时完成摊铺。 42 从施工角度分析     a)稀浆封层的直接工程费用低。目前国内稀浆封层的直接工程费用一般为78元m2，改性稀浆封层的直接工程费用一般为910元m2，仅是铣刨掉原路面后加铺4 Cm左右热拌沥青混凝土罩面费用的14左右，大大降低了沥青路面的养护费用。     b)稀浆封层的施工速度快，开放交通快，对交通影响小。热拌沥青混合料的摊铺速度一般在26 mmin，而稀浆封层的摊铺速度一般在2550 mmin，是热拌沥青混合料摊铺速度的十

18、几倍甚至是几十倍。目前普遍采用的慢裂快凝型稀浆封层，在施工后23 h即可开放交通，特别是对于在稀浆封层基础上改进而成的改性稀浆封层技术，甚至可以做到摊铺后的10 min即开发交通，对正常行车的影响很小。     C)稀浆封层的施工设备投入和人员费用小。稀浆封层的施工现场只需要1台稀浆封层摊铺车。58名施工人员即可。而热拌沥青混合料的施工至少需要1台沥青混凝土摊铺设备，3台以上压路机，4台以上的沥青混凝土运输车辆，以及至少1O人以上的施工人员。     d)稀浆封层施工对环境的污染小。稀浆封层是一种冷拌冷铺的施工方法

19、，混合料是在常温条件下进行施工的。避免了热沥青混合料施工现场沥青蒸汽对环境的污染和对施工人员的熏烤、烧烫伤、致癌物质的吸入等健康损害，大大改善了施工条件，降低了劳动强度。 43 从使用效果角度分析     稀浆封层作为一种单层摊铺厚度仅3211mm的薄层结构，主要有以下几种作用：     a)封水功能。稀浆混合料的集料粒径较细且是连续密级配，沥青用量大，与路面连接牢固，形成一层致密的表层，可以有效防止雨水和雪水渗入路面结构，在相当程度上可以防止路面水损害的产生。     b)

20、抗滑和耐磨耗功能。稀浆封层摊铺厚度小，最大粒径颗粒在封层中“顶天立地”，使得其具有大的构造深度和摩擦系数，抗滑性能良好。特别是对于改性稀浆封层混合料，由于采用耐磨耗的硬质石料，使得石料不会在行车作用下迅速磨光，而且由于采用了改性乳化沥青，使得大粒径颗粒粘结牢固，不会在行车作用下脱落、飞散，从而使得改性稀浆封层长时间维持好的抗滑性能，不会随使用期的延长迅速衰减。     c)填充功能。稀浆封层在施工中呈稀浆状态，流动性好，可以对路面上的细小裂缝和轻微的路面松散脱落起到很好的修复作用。     d)恢复路表外观的功能。

21、对于使用期较长的沥青路面，表面沥青材料老化干涩，或者由于养护修补，路表外观不够理想，采用稀浆封层或改性稀浆封层罩面，可以使老路面焕然一新。 5 稀浆封层的应用前景     稀浆封层和改性稀浆封层作为一种薄层罩面技术。在辽宁省的公路建设和养护方面将会有很大的发展空间：     a)普通公路沥青路面的罩面。按照技术等级划分：辽宁省公路网中二级以上公路13 394 km，占总里程的279% ；全省高级、次高级路面里程27 557 km，占总里程比重为573。按照每5年进行一次稀浆封层罩面计算，这些公路每年的稀浆封层工程量

22、将达到5 5114 km。     b)高速公路沥青路面的预防性养护。截至2003年底，辽宁省高速公路里程已经超过2 000km。随着使用期的延长，这些高速公路不断进入维修养护期。     C)低等级、轻交通量道路的建设和养护。     d)新建公路沥青路面的表面磨耗层。稀浆封层和改性稀浆封层除了可以用于路面的预防性养护外。还可以用于新建道路的表面磨耗层。     此外，改性稀浆封层还可以用于桥面防水层、隧道内水泥路面罩面以及半刚性基层

23、与沥青层的联接层，等等4。随着大家对稀浆封层和改性稀浆封层技术优越性的进一步深入了解，稀浆封层和改性稀浆封层技术在我国公路建设和养护中的作用和地位必将得到进一步的提高，使用面积将会迅速扩大，具有十分广阔的推广应用前景。 6 结论     通过本次调研，对辽宁省稀浆封层的用途、应用规模、使用效果和寿命等情况有了全面的认识，得出以下结论：     a)应用规模大。最近几年间，辽宁省每年的稀浆封层用量都超过了300 X 104m2，而且稀浆封层大多是应用到了国省道干线公路的养护工程中，走在了全国的前列。     b)使用效果好。调查发现，辽宁省稀浆封层在经过几年使用后，摩擦系数一般在4