橡胶沥青同步碎石下封层施工技术-2.25

1橡胶沥青同步碎石下封层施工技术吴祖德（常州市建设工程施工图设计审查中心，江苏常州213002）［内容摘要］同步碎石技术用专用设备将沥青和碎石同步铺洒/撒在路面上，碾压形成“一膜一石”的单层沥青碎石应力吸收层，是目前公认的路面抗反射裂缝较为有效的技术措施。橡胶沥青同步碎石下封层，经采用新一代施工技术，使其性能更显优越；据此，从材料选择、施工机械和检测仪器、橡胶沥青生产、施工工艺要求，以及质量检验控制等方面加以阐述。［关键词］橡胶沥青同步碎石应力吸收层施工技术城市道路沥青路面大多采用半刚性基层，面层普遍存在由于基层开裂而形成的反射裂缝。应用同步碎石封层技术，在基层顶面设置一层约1cm厚的橡胶沥青同步碎石应力吸收层，替代0.6cm厚的稀浆封层，再加上另增的黏层油，造价增加10元/m²左右，就可以有效地吸收裂缝部位的集中应力，阻隔基层裂缝穿透该层向上蔓延，延长路面的使用寿命，提高道路服务功能。1同步碎石封层技术概述同步碎石封层技术是法国赛格玛（SECMAIR）公司在40多年的道路铺筑养护经验中总结发明出来的一种道路建设和养护技术，由北京埃蒙泰公司于2002年引入中国，已在国内完成多项工程［2］。同步碎石是指采用专用设备即同步碎石封层机（图1），将符合要求的沥青和碎石铺洒/撒在路面上（图2），碾压形成“一膜一石”单层沥青碎石层的技术（图3、图4）。其最大优点是同步铺洒/撒沥青和石料，落地时差不大于1s，实现喷洒到路面上的高温沥青，在不降温度的情况下立即与碎石结合的效果，从而确保沥青和碎石之间的牢固结合。同步碎石封层具有持久的防水性，高度的防滑性和良好的经济性等优点，呈现较强的高温稳定性、低温抗裂性，以及抗老化、抗疲劳、抗水损坏等特性，可以阻滞基层温縮和干縮裂缝向上反射，有效防止路面病害的进一步扩展，是目前公认的抗反射裂缝较为有效的技术措施。同理，同步碎石还适用于“白+黑”复合型路面结构中，以及在用碾压式混凝土替代半刚性基层的沥青路面和其他原因产生微小的、能被吸收的裂缝的情况下应用。图1同步碎石封层机图2同步碎石封层施工根据铺设的位置不同，同步碎石封层可分为上封层和下封层两种。用作上封层时，起封闭水分及抵抗车轮磨耗作用，主要用于道路养护及雨水较多地区的封水层；用作下封层时，铺设于基层之上，用于防止基层温縮和干縮裂缝反射到路面，同时防止水分渗入基层，达到保护基层的目的。作为下封层，碎石在沥青中嵌入0.7H厚度，类似于“白改黑”的橡胶沥青应力吸收层，但各项性能要优于后者；由于碎石上面还有0.3H没有被沥青浸没（图5），所以还应洒黏层油，以保证层间结合牢固。图4一膜一石结构［2］2图3胶轮压路机图5碎石0.3H没有沥青［2］同步碎石封层将沥青黏结剂的喷洒与集料撒布两道工序集中在一台车上同时完成，可以使碎石颗粒立即与刚喷洒的沥青相接触，此时，由于热沥青或乳化沥青流动性较好，能使碎石较容易地埋入沥青内。同步碎石封层技术縮短了黏结剂喷洒与集料撒布之间的间隔，增加了黏结剂与集料的裹覆面积，更易保证它们之间稳定的比例关系，使之提高作业效率、减少设备配置，降低施工成本。2路面裂缝主要防治措施路面出现裂缝不仅影响美观，而且会削弱面层的整体平整度。在雨雪天气，雨水从裂缝渗入路面结构且极难排出，在车辆荷载的反复作用下，基层中的细料和结合料被冲刷，就会造成表面粒料松散，使得裂缝进一步扩大。基层含水量进一步增大，强度降低，最终将导致局部地段的路面结构遭到损坏。2.1规范要求及工程措施为减少半刚性基层沥青路面的收縮开裂和反射裂缝，《城镇道路路面设计规范》（CJJ169—2012）第5.3.5条规定可选择采取下列措施：①适当增加沥青的厚度。②在半刚性材料层上设置沥青稳定碎石或级配碎石等柔性基层。③在半刚性基层上设置应力吸收层或铺设经实践证明有效的土工合成材料等。以上第一种措施，增加沥青厚度，经济造价高，不适用我国国情。第二种措施，如做10cm沥青稳定碎石，虽有成熟经验，但增加造价约150元/m²，不适宜全面推广。第三种措施，设置应力吸收层。0.6cm稀浆封层单价约为11元/m²，同步碎石单价约在20元/m²以上，均有一定应用经验，较为经济。尤其是同步碎石技术，值得研究推广。2.2应力吸收层工艺比较应力吸收层设置可使用稀浆封层或同步碎石封层技术，试作两者比较：1）稀浆封层的缺点。稀浆封层铺筑后需要一段时间的养护才可行驶车辆。天气暖和时2h即可，天气较冷时则需要6～12h以上。除此，其最大的缺陷是稀浆封层固化后为刚性，最怕震动压路机碾压乃至碾碎，形成路面上下层之间“夹心饼干”，对质量造成影响，所以施工过程中的质量控制尤为重要；另外，如果下陷的路面已经开裂，车辆驶过以后有移动现象，那么稀浆封层的作用就完全消失了。2）同步碎石的优点［2］［3］。施工后即可进行下道工序施工，固化后仍然有一定的韧性，即使路面上下层在一定限度内变形，仍能保持良好的整体性，性能指标不受外界影响。其特性与优点归纳如下：（1）抗反射裂缝。在水泥稳定碎石基层上铺设同步碎石应力吸收层，是目前公认的抗反射裂缝较为有效的方案，因为沥青黏结剂利用较强的黏性，可有效地解决面层与基层（或原路面）的黏结问题，同时高用量沥青（改性沥青1.8～2.2kg/m²，橡胶沥青3.0kg/m²左右）与单一粒径碎石的强力黏结，可形成0.8～1.0cm厚弹性良好的防裂层，原路面的各种裂缝将难以穿透此应力吸收层向上转播。（2）抗水损坏。同步碎石应力吸收层也是一道良好的防水层，因粘结剂用量较大，在原路面上形成约3mm厚的沥青膜，可以防止雨水向下渗透，对下面层起到保护作用。（3）抗低温脆裂。由于粘结剂本身所具的可塑性和延展性，使得应力吸收层低温延度增大，抗低温脆裂能力大大增强。（4）抗高温车辙。粘结剂本身拥有较强的高温稳定性和黏性，可使路面结构中的胶结料具有高黏性与不易流动性。同时，胶结料中的大颗粒橡胶粉或改性剂，可产生较大的磨阻力，使集料不易滑动，从而减少车辙形成，保证结构能力。3橡胶沥青同步碎石下封层3橡胶沥青同步碎石下封层又称“橡胶沥青同步碎石应力吸收层”，也有称“橡胶沥青+单粒径碎石应力吸收层（AR-SAMI）”，经采用新一代道路建设和养护技术——同步碎石技术，使其性能更显优越。3.1材料技术要求总结相关研究成果及应用经验，参考路面“白+黑”工程中橡胶应力吸收层（SAMI）的设计、施工经验，对橡胶沥青同步碎石下封层中的原材料选择、试验及验收提出如下施工建议。（1）基质沥青。橡胶沥青所用的基质沥青采用70＃A级道路石油沥青，其技术要求见表1。表170＃道路石油沥青技术要求检验项目单位技术要求针入度（25oC，100g，5S）0.1mm60～80延度（5cm/min，15oC）cm≥100延度（5cm/min，10oC）cm≥20软化点（环球法）oC≥46溶解度（三氯乙烯）％≥99.5针入度指数PI-1.5，+1.0薄膜加热试验(163oC,5h)质量损失％≤±0.8针入度比％≥61延度（10oC）cm≥6闪点（COC）oC≥260含蜡量（蒸馏法）％≤2.2密度（15oC）g/cm3实测值动力黏度（60oC）Pa·S≥180（2）橡胶粉。橡胶粉颗粒应符合表2的要求。橡胶粉筛分应采用水筛法进行试验，密度应为1.15±0.05g/cm³。应无铁丝或其他杂质，纤维比例不应超过0.5％；要求含有橡胶粉重量4％的碳酸钙，以防止胶粉颗粒相互黏结。供应商应提供橡胶粉质量保证书，质保书应说明橡胶粉规格、加工方式、加工的废旧轮胎类型，以及橡胶粉的储存方式。表2橡胶粉筛分规格［1］筛分尺寸（mm）级配范围1001001.1865～1000.620～1000.30～450.0750～5（3）碎石。封层应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体、反击式破碎机轧制的玄武岩碎石，规格选择为9.5～13.2mm的单粒径碎石，碎石质量技术要求见表3；其0.0075mm通过率小于0.4％，否则应进行拌和楼沥青预裹附除尘（裹附温度120℃以上），预裹附的碎石堆放时间不宜超过两周。表3单粒径碎石质量技术要求检验项目单位技术要求石料压碎值％≤24洛杉矶磨耗损失％≤28视密度t/m3≥2.6吸水率％≤2.0对沥青的黏附性≥4级坚固性％≤12针片状颗粒含量％≤154水洗法＜0.075mm颗粒含量％≤0.6软石含量％≤33.2橡胶沥青生产橡胶沥青生产的关键因素是温度控制和充分搅拌。橡胶沥青的技术要求见表4。（1）橡胶粉掺量。一般至少选择3种不同的橡胶粉掺量（如18％、20％、22％）进行试验，根据试验结果选取合适的橡胶粉掺量。（2）橡胶沥青拌制。首先将基质沥青加热到177～204℃高温，然后加入将橡胶粉。为达到比较好的生产效果，应在保持规定的温度及搅动状态下，使橡胶沥青胶结料反应至少1h以上。（3）应由熟练人员操作橡胶沥青生产设备，采用间歇式方法生产。操作人员准确控制导热油温度，准确控制配料比例。对成品橡胶沥青及时进行各项指标检验。表4橡胶沥青技术要求［1］检测项目单位技术要求黏度（177℃）Pa·s1.5～4.0针入度（25℃，5s，100g）0.1mm≥25软化点℃≥54弹性恢复（25℃）％≥603.3主要施工机械及检测仪器（1）主要施工机械。①橡胶沥青生产设备1套。②同步碎石封层车1台。③8t以上洒水车1台。④森林灭火鼓风机2台（路面除尘）。⑤25t胶轮压路机2台。⑥50t装载机1台（主要给封层车装碎石用）。⑦25t沥青运输车1台。⑧15t以上碎石运料车（视运距而定）。（2）主要检测仪器。①沥青针入度仪。②沥青延度仪。③沥青软化点仪。④布氏旋转黏度计。⑤标准筛（方孔筛）。3.4施工工艺要求1）为保证施工质量，橡胶沥青同步碎石下封层采用同步碎石封层车。洒/撒布前，应检查校对机械设备的各项工作性能，并预热疏通喷嘴，确保洒布的均匀性。2）用于半刚性基层顶面时，应等养生结束后，采用空压机吹除尘土，清扫干净；用于水泥混凝土桥面铺装或水泥混凝土路面加铺沥青混合料时，为了加强黏结，需要对水泥混凝土板面裸化、打毛处理，采用6m3以上空压机吹除尘土。阴雨天及雨后路面潮湿情况下不得施工。5）橡胶沥青洒布。在洒布橡胶沥青前，应注意检查天气温度和地面温度都不得低于15℃，下承层必须干燥，路缘石防护良好，风速不影响橡胶沥青洒布效果；需用的设备进入待命状态，包括同步碎石封层车、压路机等。（1）橡胶沥青洒布量约2.1kg/m2，必须均匀洒布，沥青撒布量要有严格控制，不宜少也不宜多。喷洒最大偏差量不应超过规定量的±0.1kg/m²。采用预裹覆的集料时，沥青用量可适当减少。橡胶沥青的洒布温度一般应控制在180～190℃上下；行驶速度控制在5～8km/h之间，由现场橡胶沥青洒布量测试后确定。（2）橡胶沥青洒布量校正方法。当洒布车匀速前进时，将四五个已知重量、面积（0.1m²左右）的金属盘放在洒布车经过的地方，只洒布橡胶沥青不撒布碎石，待洒布车过后，称取金属盘和橡胶沥青的重量，计算洒布量。不同速度时重复上述过程，绘出要求洒布量和洒布速度关系曲线。（3）沥青洒布车起步和终止位置应放置宽于撒布宽度50～100cm、长度不小于2m的纸片或隔离布，以保证起止位置边线垂直。在保证不漏洒/撒的情况下尽量不使接缝重叠过多，避免横缝处出现不平整或油包。（4）沥青洒布纵向接缝重叠控制在10cm左右。应在先做封层一侧暂留10cm左右宽度，只洒橡胶沥青不撒布碎石；待进行另一侧封层时，沿预留沥青边缘进行同步碎石洒/撒布。6）撒铺碎石。撒铺碎石前禁止任何车辆、行人通过橡胶沥青层。（1）再喷洒橡胶沥青的同时撒铺碎石，碎石撒铺量推荐采用12～14kg/m2，根据试铺情况确定，碎石用量为满铺面积的80％。5（2）碎石撒布量与橡胶沥青洒布量校正方法类似，只撒布碎石，不洒布橡胶沥青。（3）对于洒/撒布材料不均匀的地方和洒/撒布量检测点，应人工及时补洒/撒橡胶沥青和碎石。7）碾压。采用25t的胶轮压路机进行压实。碎石撒铺后应立即进行碾压作业，两台胶轮压路机应同时碾压，紧跟同步碎石封层车。碾压速度控制在6～10km/h，碾压遍数来回