沥青路面水泥-乳化沥青再生半柔性高强混合料――应用技术指南

1、水泥-乳化沥青半柔性高强混合料应用技术指南（试用版）2008-03-28前 言80年代后期，随着高速公路、城市快速主干道的出现，重车荷载的轴重和行车速度从量变发展到质变，传统的半刚性基层的强度虽较柔性基层有所提高，但雨后由沥青面层渗入基层的水在高速重轮的作用下形成动水压力，使三渣基层发生翻浆松散，致沥青面层损坏，而采用水稳性较三渣好的水泥稳定碎石基层易产生收缩裂缝，反射至沥青面层后仍易导致沥青面层损坏。为了改变这种现象，引进了水泥乳化沥青半柔性混合料新型的基层和中下面层的材料。水泥乳化沥青半柔性混合料最初是由法国、荷兰发明的，在90年代初期，他们将二种胶结料同时将集料粘结在一起，一种是完全刚性

2、的水泥，一种是完全柔性的乳化沥青，这种混合料兼有半刚性和柔性的优点，它与柔性材料相比其温度敏感性低，后期强度高；与刚性材料相比，它不产生收缩裂缝；早强、工期短。实施这种混合料的关键技术是应用一种微膨胀专用的乳化沥青，它遇到水泥后，不会像一般乳化沥青那样立即破乳，而能保持一段时间，能与水泥和骨料充分混合，发生化学反应，然后再破乳并与水泥一起形成半柔性胶结料，且初始强度形成快，后期强度仍与时俱增。这种混合料的生产工艺可以进行工厂冷拌制，也可进行现场冷再生，即应用冷再生机械在现场完成开挖铣铇、破碎、加料、拌和、摊铺、初压等一系列施工环节，具有节能环保的优点，此外在现有水泥路面上加铺这种混合料和沥青面

3、层，形成从刚性半柔性柔性的新型白加黑路面结构，还具有应力吸收层的作用，较传统的白加黑结构从刚性柔性更有利于避免和减缓反射裂缝的出现。近年来，法、荷兰、瑞士、日本、波兰、东南亚等国家已大量应用。国内广东、河北等高等级公路也已推广应用。为了克服上海半刚性基层的弊端，在上海公路推广应用时，规范施工工艺特制定本指南，希在进一步扩大使用中，总结提高，以便上升为地方行业规程。目 录1. 总则 12. 原材料的技术要求 22.01矿料 22.02微膨胀专用乳化沥青 42.03水泥 42.04水 53. 水泥-乳化沥青半柔性混合料配合比设计 63.01混合料级配 63.02混合料目标配合比设计 73.03混合

4、料在路面结构中的应用 94. 生 产 105. 施 工 105.01水泥-乳化沥青半柔性混合料的摊铺 105.02水泥-乳化沥青半柔性混合料的碾压 125.03交叉口、厂区接口、纵横施工缝的处理 126. 养生和开放交通 137. 质量验收 138. 摊铺面层 141. 总则1.01 水泥乳化沥青半柔性高强混合料是由水泥、水、微膨胀专用乳化沥青和集料组成的介于水泥稳定和沥青砼之间的新型道路建筑材料，为了规范这种材料的施工工艺，保证施工质量，充分发挥其优良性能，特制定本指南。1.02 适用范围本指南适用于各级公路加固改建和新建工程中的基层和中下面层，其他城市道路也可参照执行。1.03 基本要求1

5、、应用水泥乳化沥青半柔性混合料施工前，应结合工期、交通组织、现场的周边环境情况编写详细的施工作业计划与施工组织设计。2、施工过程中，应贯彻安全生产、文明施工方针，严格执行安全操作规程，确保安全生产。3、施工过程中应有质量监理。并做好工程质量的检验和验收工作。4、沥青路面实验检测的实验室应通过认证，取得相应的资质，试验人员持证上岗，仪器设备必须检定合格。1.04 相关标准水泥乳化沥青半柔性混合料的施工除执行本指南外，还应符合国家、交通部及本市相关标准的规定。2. 原材料的技术要求2.01矿料厂拌新混合料的矿料应符合沥青混凝土施工技术规范（JTGF40-2004）规定的矿料技术要求。对于再生路面结

6、构的矿料不作具体规定，但经过再生试拌（或掺入必要的新料）的混合料须满足混合料的技术指标要求。厂拌新混合料中矿料的技术要求如下：（1）粗集料粗集料应采用石质坚硬、清洁，不含风化颗粒、近立方体颗粒的碎石。宜采用反击式破碎机轧制而成，严格控制细长扁平颗粒含量。粗集料根据使用的公路等级以及使用的层位，仍可参照热拌沥青混合料的要求（表 1）执行。表 1水泥-乳化沥青混合料用粗集料质量技术要求指标高速公路、一级公路其它等级公路试验方法石料的压碎值，%2830T0316洛杉矶磨耗值，%3035T0317表观相对密度2.502.45T0304吸水率，%3.03.0T0304坚固性，%12T0314与沥青的粘附

7、性T0616不小于4不小于4T0663针片状颗粒含量，%1820T0312其中粒径大于9.5mm，%15其中粒径小于9.5mm，%200.075mm颗粒含量（水洗法），%11T0310软石含量，%55T0320（2）细集料应采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当的颗粒级配。对砂当量以及小于0.075mm部分的含量要加以严格控制，建议将小于0.075mm部分控制在12.5以下。具体技术要求可参照表2、表3要求。表 2水泥-乳化沥青混合料用细集料质量技术要求项目高速公路、一级公路其它等级公路试验方法表观相对密度2.502.45T0328坚固性（0.3mm部分），%12T0340含泥量，%35

8、T0333砂当量，%6050T0334亚甲蓝值，g/kg25T0346棱角性（流动时间），s30T0345表 3水泥-乳化沥青混合料用石屑或机制砂规格规格公称粒径（mm）水洗法通过各筛孔的质量百分率（%）9.54.752.361.180.60.30.150.075S150510090100609040752055740220010S16031008010050802560845025015（3）填料填料应当采用石灰岩矿粉，矿粉必须干燥、清洁。表 4水泥-乳化沥青面层矿粉质量技术要求项目高速公路、一级公路其它等级公路试验方法表观相对密度2.502.45T0352含水量，%11T0103烘干法粒度

9、范围0.6mm100100T03510.15mm90100901000.075mm7510070100外观无团粒结块亲水系数1T0353塑性指数4T0354热安定性实测记录T03552.02微膨胀专用乳化沥青微膨胀专用乳化沥青主要技术性能如下：表 5微膨胀专用乳化沥青技术指标项目质量指标试验方法可由厂方提供监理方复测破乳速度不小于6hT0658粒子电荷正T0653筛上剩余量（1.18mm筛）,% 不大于0.1T0652恩氏黏度E25230T0622与粗粒式、细粒式集料拌合试验均匀T0659水泥拌和试验筛上剩余% 不大于2T0657蒸发残留物性质蒸发残留物,% 不小于56T0651针入度(25,

10、100g1/10mm45150T0604延度（15）,cm 不小于40T0605溶解度（三氯乙烯），% 不小于97.5T0607储存稳定性%1d 不大于1T06555d 不大于5T06552.03水泥水泥可采用常规水泥，优先采用道路硅酸盐水泥，在没有道路硅酸盐水泥的情况下，可采用425硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。2.04水饮用水可直接作为混凝土搅拌和养生用水。对水质有疑问时，应检验下列指标，合格者方可使用。（1） 硫酸盐含量（按SO42-计）小于0.0027mg/mm3。（2） 含盐量不得超过0.005mg/mm3。（3） PH不得小于4.0不得含有油污、泥和其他有害杂质。3. 水泥-乳化沥青

11、半柔性混合料配合比设计3.01混合料级配（1） 级配标准水泥-乳化半柔性混合料级配可采用我国公路沥青路面施工技术规范中的AC-20C、AC-25C或ATB-30。三种级配如表 6所列。当使用再生集料时，需要根据再生集料级配状况以及粒径大小选择合适的级配。表 6水泥-乳化沥青混合料级配级配类型通过以下筛孔（mm）的质量百分率（%）37.531.526.519.016.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075AC-20C1009010078926280507226561644123382451741337AC-25C10090100759065835776456524

12、521642123382451741337ATB30100901007090537244663960315120401532102581851431026（2） 级配设计建议沥青混合料的矿料级配应应满足公路沥青路面施工技术规范（JTG F402004）的要求。混合料级配的选择可根据结构层的要求，以及原材料的具体情况作出选择，对于再生的沥青面层材料，面层骨料相对于基层骨料稍细，一般可以选择AC-20C、AC-25C，对于再生的基层混合料和破碎的水泥混凝土板，一般采用公称粒径稍大的级配，一般可选择AC-25C 、ATB-30。级配设计需按照级配曲线中值进行设计，级配曲线应连续光滑。在具体设计中，需

13、根据所用集料的级配状况，如再生集料的级配特点，级配设计范围，混合料的性能进行级配调整。为了配制出连续光滑的级配曲线，根据集料的实际级配状况，对于不能很好得满足设计级配要求的集料，建议采用多档集料进行组配。特别是细集料，往往采用一档难于达到级配设计要求，可采用多档集料。对于再生集料，需要通过添加新集料的办法改善混合料的级配状况。例如采用再生的沥青混合料为集料，集料中细集料的含量往往不能满足要求，首先需要了解原混合料的级配状况，沥青含量、沥青老化状况等指标。根据级配的实际状况，向再生集料中添加适当比例的细集料。3.02混合料目标配合比设计水泥-乳化沥青半柔性混合料的设计内容包括专用乳化沥青用量的确

14、定，液体用量的确定（或用水量的确定），水泥用量的确定。（1） 水泥-乳化沥青半柔性混合料配合比设计水泥-乳化沥青半柔性混合料，既具有沥青稳定类性质，又具有水泥稳定类的性质，但乳化沥青为混合料主要的胶结料，因此在评价性能时，应当以沥青稳定类材料的设计、试验方法和标准为主，同时兼顾水泥稳定类材料的设计、试验方法和标准。设计方法采用修正的马歇尔方法，即在试验过程中按照马歇尔试件成型，按照马歇尔实验方法和半刚性材料试验方法分别进行指标验证。半柔性混合料评价标准通过马歇尔稳定度、劈裂强度、水稳定性、无侧限抗压强度各指标进行综合评定。最后通过实验确定最佳乳化沥青用量、用水量和水泥用量。a. 微膨胀专用乳化

15、沥青用量微膨胀专用乳化沥青作为混合料主要的胶结料，设计时应作为主要的变量讨论。要求成型养生后的混合料满足表 7各指标的要求：表 7水泥-乳化沥青再生混合料试验技术标准测试指标目标值试件尺寸101.6 mm63.5mm击实次数（双面）75养生标准40，72h劈裂强度/kPa干燥（72h，25）200浸水（72h，25）150劈裂强度比/%75马歇尔稳定度/kN4（72h）无侧限抗压强度（7天）/MPa1.4无侧限抗压强度养生7天，第一天不脱模在40烘箱中养生24h，脱模后在室温25条件下养生6天。在确定乳化沥青用量时，主要通过马歇尔稳定度和劈裂强度两项指标进行控制，乳化沥青用量一般在26%。b.

16、 用水量用水量以及液体用量对混合料的流动性和施工和易性有着显著影响。用水量小，混合料拌合困难，难于压实，也不利于乳化沥青在集料表面上的分散；用水量过多，易产生粗细集料的离析，以及乳液的跑浆。用水量通常采用经验法确定，即试拌观察确定，一般用水量为集料总重量的25%，具体需根据拌合试验的试拌情况而定。c. 水泥用量添加水泥利于调节乳化沥青的破乳以及凝结速度，对乳化沥青混合料的强度起到了早强作用，利于快速开放交通。确定水泥用量时，主要通过无侧限抗压强度（表 7）这一指标进行控制。但也不宜一味强调抗压强度，当水泥用量较多时，超过3%，易引发混合料的收缩裂缝等问题。当水泥用量较少时，低于1%，水泥将不能

17、起到有效的加筋作用。根据以往工程经验，水泥用量一般为23%，通常采用2%的经验标准。（2） 水泥-乳化沥青半柔性混合料性能的检验当完成水泥-乳化沥青再生混合料以上各指标的设计后，还需要对混合料做水稳性的检验，参照表 7的相应要求执行。（3） 混合料目标配合比的确定不论是在混合料的初步设计阶段，还是性能检验阶段，如果混合料的各项指标不能满足表 7相应指标的要求，就需要重新进行设计。通过混合料的初步设计和性能检验，最终确定水泥-乳化沥青半柔性混合料目标配合比，以作为生产配合比的依据。3.03混合料在路面结构中的应用根据水泥-乳化沥青半柔性混合料材料的性质特点，一般用于结构层的基层、中、下面层，而不

18、直接用于面层。在层与层之间需要喷洒粘层油。对于存在病害的沥青路面，可以直接进行现场再生。将其用于水泥混凝土路面加铺层的过渡层，但在水泥混凝土板上摊铺水泥-乳化沥青半柔性混合料之前，需要修复水泥混凝土板的各种病害，并在其上喷洒粘层油，以防止碾压时混合料的推移。4. 生 产4.01水泥-乳化沥青半柔性混合料的生产分为厂拌和就地拌制两种形式。厂拌对于新集料和再生集料均适用。就地拌制主要针对再生料。不论哪一种生产方式，都应根据材料的实际状况按照水泥-乳化沥青半柔性混合料确定的目标配合比进行调整，使之满足表 7的标准。4.02对于生产不含再生料或者使用少量再生料的水泥-乳化沥青半柔性混合料，采用厂拌的方

19、法较为适宜。其生产设备，可以采用沥青混合料拌合楼或者半刚性材料的连续式拌合机设备，均为常温生产。4.03对于生产以再生料为主的水泥-乳化沥青半柔性混合料，采用现场拌合的方法较为适宜。可采用德国维特根公司生产的就地冷再生机进行生产。该设备能够一气完成边破碎、边拌合、边摊铺、边整平的工作。具有快速机械化施工的优点。4.04对于砼路面的再生，需先进行砼路面的破碎和整平后，再用就地冷再生机进行生产。5. 施 工沥青路面施工必须根据工地现场情况编制施工组织设计，并保证合理的施工工期。5.01水泥-乳化沥青半柔性混合料的摊铺1 厂拌混合料的摊铺水泥-乳化沥青半柔性混合料的摊铺采用沥青摊铺机进行摊铺。（1）

20、水泥-乳化沥青半柔性混合料的摊铺气温不得低于5，如果在摊铺中遇雨应停止摊铺，防止乳液流失。禁止在雨天的天气下施工。建议在天气晴朗，温度适宜的条件下摊铺；（2）摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺，不得随意变换速度或中途停顿，以提高平整度、减少混合料的离析。摊铺速度宜控制在25m/min的范围内。当发现混合料出现明显的离析、波浪、拖痕时，应分析原因，予以消除；（3）摊铺机应采用自动找平方式，用钢丝绳引导的高程控制方式；（4）沥青混合料集料的最大粒径与摊铺层厚度相平匹配。单层厚度不宜小于集料公称尺寸23倍，以减少离析，便于压实。如发现有超大粒经的粗集料，应当进行人工清除。（5）沥青混合料的松铺系

21、数应根据混合料类型试铺试压确定。摊铺过程中应随时检查摊铺层厚度及路拱、横坡，并按公路沥青路面施工技术规范的方法由使用的混合料总量与面积校验平均厚度。一般松铺系数在1.21.3。2 就地拌合摊铺对于沥青路面，可以采用维特根就地冷再生机进行就地破碎，就地拌合，就地摊铺。就地冷再生设备需要根据再生深度的要求选择不同的设备，最大再生深度可达30cm。对于已经破碎的集料，例如现场破碎的水泥混凝土路面，在使用就地冷再生设备拌合摊铺前，需要将破碎的石料先用平地机、压路机整平碾压后，才能进行再生机、乳化沥青罐车、洒水车等机械作业。5.02水泥-乳化沥青半柔性混合料的碾压水泥-乳化沥青半柔性混合料的碾压遍数应通过试验段确定。既要满足压实度，又不能造成过压推移现象，一般参照下表进行。表 8水泥-乳化沥青半柔性混合料的碾压参数摊铺厚度/cm初压复压终压压路机遍数压路机遍数压路机遍数10轻型23振动静1振2420t轮胎压路机或钢轮压路机2315中型振动2322重型强振动23由于乳化沥青混合料的初期强度较低，为防止产生推挤，碾压时，必须注意控制压路机行进的速度。一般采用1.51.7km/h的行进速度进行控制；碾压分三阶段进行，第一阶段初压不加振动，以防止乳液被的流失。碾压由边缘向中间，并注意错轴宽度且不漏压；第二阶段，采用高频率低振幅模式碾压；第三阶段