同步碎石封层技术简介

同步碎石封层技术简介1什么是同步碎石封层？碎石封层：在沥青路面上喷洒一层沥青材料，紧接着撒布单粒碎石，或适当级配的集料，并紧跟着进行碾压。主要用于防止水的渗入，改善路面抗滑性和耐磨性，改善路面使用性能。同步碎石封层是指用专用设备即同步碎石封层车将单一粒径的石料及沥青胶结料同时洒布在路面上在胶轮压路机或自然行车碾压下使胶结料与石料之间有最充分的表面接触以达到它们之间最大限度的粘结性从而形成保护原有路面的沥青碎石磨耗层。2同步碎石封层的工作原理同步碎石封层的工作原理是利用专门的施工设备同步碎石封层机将高温沥青（160℃以上）与洁净干燥的均匀石料几乎时喷洒在路面上，保证沥青与石料在最短的间内完成结合并在外荷载作用下不断形成强度。此时沥青的结合温度在120℃以上并具有足够的粘结性，同时由于流体沥青的表面张力使热沥青沿石料表面向上爬升爬升高度约为石料高度的2/3.并在石料的表面形成一个半月面使石料被裹覆的面积达约保证了沥青与石料有足合强度。为此提高沥青与集料的粘附性，增加集料被沥青裹覆的面积是该项技术的关键。同步碎石封层的技术特点同步碎石封层实质是靠一定厚度沥青膜(1—2㎜)粘结的超薄沥青碎石表面处治层，其整体力学特征是柔性的，能增加路面抗裂性能、治愈路面龟网裂、减少路面反射裂缝、提高路面防渗水性能，用于道路养护可延长路面使用寿命10a以上，若使用聚合物改性粘结料效果更佳。同步碎石封层可以大大提高原路面的摩擦系数，即增加路面防滑性能，并能使路面平整度得到一定程度的恢复。通过采用局部多层摊铺不同粒径石料的施工方法，同步碎石封层能有效治愈深达10㎝以上的车辙、沉陷等病害，这一点是其它养护方法无法比拟的。同步碎石封层可以作为低等级公路的过渡型路面，以缓解公路建设资金严重不足的矛盾。同步碎石封层工序简单、施工速度快，可即时限速开放交通。无论用于道路养护还是作为过渡型路面，同步碎石封层的性能价格比明显优于其它表处方法，从而大大降低道路的维修养护成本。同步碎石封层的主要结构类型同步碎石封层普遍采用开级配抗滑磨耗层进行路面养护，此种级配的石料中粗集料多细集料少。其强度大小主要由石料本身的强度及材料间的相互嵌挤力所决定。根据原路面状况及铺筑后路面所要达到的路用性能的要求，同步碎石封层可选用不同的结构类型按石料的粒径范围大小可分为细封层、粗封层、加粗封层种类型。细封层：石料的级配范围为4~6㎜，石料的撒铺量为4~6m³/1000㎡、碾压成型厚度为5㎜的碎石封层。粗封层：石料的级配范围为6~10㎜，石料的撒铺量为7~9m³/1000㎡、碾压成型厚度为8㎜的碎石封层。加粗封层：石料的级配范围为10~14㎜，石料的撒铺量为11~13m³/1000㎡、碾压成型厚度为12㎜的碎石封层。同步碎石封层材料粘结料：从同步碎石封层的原理可知，同步碎石封层用胶结料无论是沥青或乳化沥青必须具有足够的粘结性，以保证一定的粘结强度；要具用足够的爬升高度，以保证一定的裹覆面积；要具用较宽泛的适用性，以保证与石料的配伍性。同步碎石封层技术可以使用不同的沥青结合料，如软化纯沥青、聚合物改性沥青、乳化沥青、聚合物改性乳化沥青、稀释沥青等，热沥青主要用于大规模封层。石料：碎石要求经过反击破碎(或锤式破碎)得到的碎石，针片状石料严格控制在15％以内，几何尺寸要好，不含杂质和石粉，压碎值小于14％，对石料酸碱性无特殊要求，并严格经过水洗风干。石料选择应遵循以下几个原则：石料选择应遵循的几个原则1)硬度。必须有足够的硬度以抵挡交通磨损。在相对重载车较多，车流量较大的情况下，骨料的硬度尤为重要。2)级配。近乎单一级配，几乎不含粉料。3)形状。尽量使用立方体的骨料，避免针片结构，以保证骨料在沥青中达到合适的嵌入深度。在应用碎石封层技术进行路面养护时，石料主要是用来抵挡车轮磨耗的，所以正确的石料撒布量应该是可以完全覆盖旧路面，石料之间应该是肩并肩紧密的构成一个平面，达到100％石料覆盖率。如果石料的覆盖率过低，过多的紫外线对沥青的照射会导致沥青变性老化，从而导致路面损坏情况发生。如果石料的覆盖率过高会导致过多的石料被挤压到沥青层中，从而导致一些已经粘到沥青层的石料脱落。一方面造成不必要的材料浪费，另外脱落的石料有可能会被车轮带起轧碎汽车挡风玻璃。参照相关资料，不同粒径的石料撒布量如图所示。同步碎石封层中碎石和沥青用量的计算方法碎石封层中碎石和沥青用量的计算方法最初是由NormanMcLeod提出的，后来被StrategicHighwayResearchProgram(SHRP)采纳，用于碎石封层的设计。该方法认为：碎石用量由碎石级配、形状和密度决定，沥青用量由碎石级配、吸收度、形状，交通量、路面状况和所用沥青材料中基质沥青的含量共同决定。(1)碎石尺寸中值(M)：碎石尺寸中值是按照碎石级配计算得出的，为50％的碎石能够通过的筛网网孔尺寸(理论值)。用于测量碎石级配的筛网网孔尺寸(mm)有：0.075、0.3、1.18、2.36、4.75、6.3、9.5、12.5、19.0、25.0。(2)碎石片状指数(FI)。碎石片状指数是碎石中针片状成分在全部碎石中所占质量的百分数。采用标准的测试盘测定，测试盘上的槽有25mm、19mm、12.5mm、9.5mm和6.3等5种，因为碎石封层不使用25mm、19mm、12.5mm规格的碎石，一般只使用测试盘上最小的3种槽。(3)碎石平均最小尺寸(H)。碎石平均最小尺寸(ALD)代表了轮胎碾压最多地方碎石封层的厚度。(4)松散碎石的单位质量(W)。松散碎石的单位质量是用来计算初压后碎石之空隙率的，按ASTMC29规定测定。级配碎石和比较脏的碎石单位质量较大。(5)碎石密度(G)。碎石不同，密度也不相同，覆盖同样面积，密度大的碎石需要量较多。常见碎石的密度见下表。(6)松散碎石的空隙率(V)。松散碎石的空隙率是碎石从撒布车上落到地面后碎石之间的空隙。采用单一尺寸碎石时，松散碎石的空隙率一般为碎石尺寸的50％，级配碎石的空隙率稍小。压路机初压后，松散碎石的空隙率将减小到30％，行车充分压实后，松散碎石的空隙率可以达到20％。车流量较小的道路，松散碎石的空隙率将维持在初压后30％左右的状态，需要较多的沥青，方能获得良好的封层性能。(7)碎石吸收率(A)。所有的碎石都具有吸收沥青材料的特性。McLeod建议，碎石的吸收率在1％附近时，需要增加0.09L／㎡的沥青用量。常见碎石对沥青的吸收如表所示。(8)交通量修正因子(T)。交通量小，碎石将保持最初压实后的形状，要达到70％的沥青裹覆量，需要更多的沥青。交通量足够大时，碎石封层会比初压后的薄，需要的沥青较少。如果不考虑交通量的影响，碎石封层在轮胎碾压较多的地方会泛油，在没有轮胎碾压的地方掉粒较为严重。McLeod提出了不同车流量情况下，碎石的沥裹覆率修正因子，见表3。（9)碎石损失系数(E)。封层施工开放交通初期，不可避免会有部分碎石脱落。碎石的脱落量和行车速度、数量密切相关。一般认为，低速、小流量、城市道路的碎石损失系数为5％，高速公路、国道的碎石损失系数为10％。(10)路面状况修正因子(S)。道路状况也是影响沥青用量的重要因素。新建平滑、孔隙小的道路，吸收沥青少，相反，干燥、多孔有麻点的路面会吸收大量沥青。部分道路状况修正因子见表4。碎石用量的确定碎石用量(C)与松散碎石的空隙率(V)、碎石平均最小尺寸(H)、碎石密度(G)、碎石损失系数(E)密切相关，计算方法见下式：沥青用量(B)。沥青用量(B)与碎石平均最小尺寸(H)、交通量修正因子(T)、松散碎石的空隙率(V)、路面状况修正因子(S)、碎石吸收率(A)、乳化沥青或稀释沥青中沥青含(R，采用热沥青时，该值取1)密切相关，计算方法见下式：碎石封层设计案例碎石封层碎石选用FA一3花岗岩，沥青选用CRS一2乳化沥青，沥青含量67％。封层路面车流量850辆／d，有轻微裂缝、麻面和氧化。选用的碎石样本，筛分结果如图所示，碎石颗粒尺寸中值为5.50㎜，按照AASHTOT84—94测定碎石密度为2.71t／m³，松散碎石单位质量为1.471t／m³，沥青吸收率为0.3%，碎石扁平系数测定结果见表。碎石封层设计案例碎石封层设计案例根据以上数据计算：由沥青用量计算方程碎石封层设计案例车轮碾压较多的地方沥青用量：没有车轮经过的地方沥青用量：取两者均值作为沥青用量，即沥青用量为1.29L／㎡。施工工艺要求（1）在浇洒改性沥青同步碎石封层前，应对已喷洒透层的基层顶面进行检查，有破损地方应进行修补：若有其他污染或杂物应进行冲洗或清扫，当用水冲洗时，应等水分蒸发表面完全干燥后才可进行改性沥青同步碎石封层的施工。（2）在施工现场，采用轮式装载机向同步碎石封层车的骨料斗装载13.2～19mm单粒径石灰石碎石，在沥青高温罐车泵吸高温改性沥青(175℃左右)，到同步碎石封层车沥青储罐内，为防止高温沥青罐车的输油管阀滴漏沥青。应采用铁质容器接受滴漏沥青：将装好科的同步碎年i封层车开至施1=起点。操作手调整好各个系统的工作参数，然后指挥驾驶员沿预先设置的控制线起步，行驶速度应控制在5～8km／h左右；打开各料门控制开关，使沥青喷出，同时撤布均匀碎石。改性沥青(或普通石油沥青)洒布量的参数一旦故定，同步碎石封层车的控制系统就会根据车速自动调节沥青流量，使洒布量控制在设定值，误差控制在4—5％以内．碎石撒布量应根据现场试验检测，通过控制车速确定。（3）碾压：在沥青和碎石同步洒布后，可进行碾压，当采用轻型轮胎压路机稳压一、二遍。控制碾压速度为5～8km／h。使单粒径碎石嵌入改性沥青之中且牢固。没必要进行过多的碾压。（4）养护：同步碎石封层铺筑后，应封闭交通，且应尽可能早进行下面层的施工，下面层的运料车在封层上行驶，车速小得高于20km／h。同步沥青碎石封层养护工艺为：原有路面的处理——施工材料的准备——现场施工——胶轮压路机碾压——开放交通——路面清扫——剩余骨料回收。