乳化沥青稀浆封层工艺

乳化沥青稀浆封层工艺乳化沥青稀浆混合料是指用适当级配的石料或砂为骨科，以乳化沥青为结合料，必要时加入一定量的粉料（水泥、粉煤灰、矿粉）、添加剂后和水按一定比例拌和而成的，具有流动状态的沥青混合料。该混合料通过稀浆封层车连续、均匀地摊铺在路面上形成的沥青表面处理薄层，用来作为原路面的保护层或磨耗层。稀浆封层混合料在水分蒸发干燥硬化成型后，其外观与细料式沥青混凝土相似，均有耐磨、抗滑、防水、平整等技术性能，是一种沥青路面养护用新材料、新工艺、新结构。一、稀浆封层特点：用阳离子乳化沥青拌制稀浆混合料时，沥青乳液中的沥青微粒表面带有正电荷，湿矿料表面带有负电荷。由于异性电荷相吸的原因，沥青微粒可透过矿料水膜，牢固地吸附在矿料表面。若采用阴离子乳化沥青，在拌和稀浆混合料时，在矿料中若加入水泥或石灰粉。矿料表面附有钙、镁离子，带正电荷，沥青与矿料的粘结力同样得到提高。摊铺稀浆封层混合料时，只要原路面清扫湿润，稀浆中沥青微粒能与原路面上露出的矿料很好地粘结，稀浆能透到路面缝隙中去，加强与原路面的结合。在拌和稀浆混合料时，加入的水对沥青乳液起到了稀释的作用，降低了沥青乳液的粘度，使之有着更好的流动分散性，使沥青微粒完全地均匀裹覆在所有矿料的表面上，形成一定厚度的沥青薄膜，既有足够的结构沥青粘附矿料，又无过多的自由沥青降低混合料热稳定性和强度。稀浆封层主要特点如下：（1）防水：稀浆混合料的骨料粒径较细，并且具有一定的级配，乳化沥青稀浆混合料成型后，它能与路面牢固地粘附在一起，形成一层密实的表层，防止雨水或雪水渗入基层。（2）防滑：由于乳化沥青稀浆混合料摊铺层较薄，并且其级配中的粗料分布均匀，如果沥青用量合适，不会产生泛油现象，路面具有良好的粗糙度，磨擦系数明显增加，抗滑性能好。（3）耐磨耗：由于阳离子乳化沥青对酸、碱性骨料都有具有良好的粘附性，因此稀浆混合料可选用坚硬耐磨的优质矿料，因而可得到很好的耐磨性，延长路面的使用寿命。（4）填充作用：乳化沥青稀浆混合料中有较多的水份，拌合后呈稀浆状态，具有良好的流动性，这种稀浆有填充和调平作用。对路面的细小裂缝和路面松散脱落造成的路面不平，可用稀浆封层处治，改善路面的平整度。（5）施工成本低：相对于热料摊铺方法而言，由于是常温施工，无需加热，而且施工速度快，节省人力、物力、财力，经济性好。（6）不足：稀浆封层不能补救由于路基强度和稳定性不佳而引起的路面开裂和变形，也不能改善沥青路面因用油过多而起的泛油，稀浆封层还需要早期养护，对原材料的适配性要求较高，对于不能封闭交通的路段，不能提供原材料的情况，不宜采用稀浆封层施工。二、稀浆封层结构分类及选择在道路工程中常用的乳化沥青有阳离子型和阴离子型，而根据破乳速度又分为快裂（RS）、中裂（MS）和慢裂（SS），用于稀浆封层的乳化沥青一般是慢裂型的，而且目前以使用阳离子型为主。稀浆封层前要针对封层路的路况及交通量等情况确定稀浆封层的结构类型。国际稀浆封层协会（ISSA），把稀浆封层为三种类型：细封层（ES-1），中封层（ES-2）、粗封层（ES-3）。细粒式乳化沥青稀浆封层，由于其矿料级配非常细，其最大用处是填补裂缝，拌制这种混合料时，沥青用量要多一些，以增强它们的粘结力，这种稀浆封层混合料可用于有裂缝路面的第一层封层，以填补裂缝然后再铺第二层中粒式稀浆封层，或在中粒式稀浆封层上作第二层磨耗层。这种稀浆封层还可用于粒料基层的上封层。中粒式乳化沥青稀浆封层，是一种应用最普遍的稀浆封层，该混合料中有足够的细料可填补裂缝，同时又有较粗的集料可承担交通量，因此有相当宽的应用范围。它可以在粗粒式封导能上能下作上封层，但是这种封层不能用于主要干线公路上的单层表处，若用于升级配的沥青碎石上封层是相当成功的。粗粒式乳化沥青稀浆封层，一般可用于重交通道路的上封层，它适用于温度变化大的地区，也可用于粒料基层上的多层封层，一般在多层封导中用于下面的一层。三、稀浆封层各种材料的作用稀浆混合料的主要组成材料是骨料、乳化沥青和水，还可根据需要适当添加矿物填料和化学添加剂，所有的材料都有各自特定的要求，应遵照相关规范要求选择。（1）、乳化沥青乳化沥青是稀浆混合料的重要组成部分，它用来裹附骨料，最终作为粘结料存在于稀浆封层中。在道路工程中常用的乳化沥青有阳离子型和阴离子型，而根据破乳速度又分为快裂（RS）、中裂（MS）和慢裂（sS），用于稀浆封层的乳化沥青一般是慢裂型的，而且目前以使用阳离子型为主。（2）、骨料骨料是稀浆混合料的重要组成部分，它形成了矿物骨架。通常可用于热沥青施工的石料均可用于稀浆封层，如石灰岩、花岗岩、玄武岩等。用于稀浆封层的骨料首先满足特定的级配要求，其次应干净、坚硬、完全破碎、外观均匀，还必须控制泥土含量即砂当量，泥土含量越高，危害越大。根据稀浆封层路面所使用石料的级配类型，可将其分为细封层、中封层和粗封层三种类型。（3）水水也是稀浆混合料的重要组成部分，它影响混合料的工作特性。稀浆混合料中的水有三个来源：骨料中的水、乳化沥青中的水和预湿骨料的水。（4）矿物填料矿物填料的使用主要有三个目的：①、改善骨料级配；②、促进稀浆混合料的稳定性；③、调节破乳速度。矿物填料被认为是骨料的一部分，其用量一般是矿物骨料总量的0.5％～2％，使用最多的填料是水泥，其次是石灰，这两种填料具有化学活性的，也可使用石灰石粉，但是它只能调整矿料的级配。（5）添加剂添加剂的作用是调节拌和时间与破乳速度，与填料的不同之处是可溶于水，不改变骨料的级配。常用的添加剂可分为两大类：无机盐类和表面活性剂类。四、技术要求乳化沥青稀浆封层技术是利用乳化沥青、骨料、矿粉、水泥、水、添加剂等物料，集中载于稀浆封层机，并通过封层机本身实现按一定的比例拌和成糊状流动均匀的稀浆混合物并将其均匀摊铺到路面上，形成密实、坚固、耐磨的表面封层。该封层凝固快，施工数小时内就可以开放交通，通过交通车流量的反复辗压后，表面自然光滑平整并且增加了密实度。矿料在稀浆封层混合料中起骨架作用，其最大粒径由稀浆封层的厚度决定，矿料要有良好的级配，材质要坚硬耐磨表面粗糙，不含泥土杂物和超径颗料，砂当量试验应不低于45%。填料主要是改善矿料级配，提高稀浆封层的稳定性，调整破乳的速度，提高封层的强度。填料可分为化学活性填料，如水泥、石灰粉等，不具有化学活性的填料一般指矿粉等。选用填料主要考虑填料与矿料、乳化沥青的反应及其相容性，应有利于稀浆混合料的拌和、摊铺和成型。常用的填料是水泥，其次是石灰粉。使用矿粉，其质量应符合《公路沥青路面施工技术规范》的有关规定。水主要是调整稀浆混合料的稠度，使其具备良好的拌和及摊铺条件。水量的多少取决骨料的级配，原路面状况、施工气候等因素。水量不足稀浆流动性差，不易灌缝、找平、与原路面结合不牢。水量过多，稀浆则离析流淌，降低油石比，影响封层质量。为此，施工中要严加控制用水量。合理的稀浆封层配合比，是保证封层质量的前提，试验的目的是为了：①、检验组成材料之间的兼容性；②、合理的油石比；③、最短的养护时间；④检查混合料的抗水性能。所以必须做以下混合料试验：（1）、拌和试验。将稀浆混合料的组成成分按一定比例混合搅拌，观察搅拌过程中的现象，确定可拌和的时间，矿粉填料或液体添加剂的使用量，检验乳化沥青与石料的相容性，判断是否适于摊铺。此试验应在预计的施工期间最高气温下进行。（2）、粘结力试验。将稀浆混合料制成小园饼状试件，在养护过程中的特定时间点使用粘结力试验仪在试件表面施加扭矩。要求可开放交通的最小扭矩为20kg.cm。（3）、湿剥落试验。判断混合料抗水破坏的能力。此试验采用完全固化的稀浆混合料进行水煮，判断沥青膜的保持率，合格的混合料应在90％以上。（4）、湿轮磨耗试验。此试验用于确定最小沥青用量。按照不同的油石比拌制稀浆混合料并制成园饼状试件，经过特定程序的养护后，在规定的压力下使用特定的橡胶管以一定的旋转速度碾磨试件表面，要求碾磨后的损失量不超过规定值。（5）、负荷轮辗试验。确定最大沥青用量。以不同的油石比制作稀浆混合料试件并养护至完全固化，使用特制的轮辙试验机碾压试件100次循环，而后撒上热砂再碾压1000次循环，要求碾压完毕后的试件粘附砂的量不超过规定值五、稀浆封层工艺流程:稀浆封层的施工是由专门机械—稀浆封层摊铺机自动连续作业完成的。从各种材料储藏→供料（计量系统）→搅拌→出料→摊铺等，都由一台机械完成，一般十几分钟即可铺筑1500～2000m2以上(厚度6mm)。摊铺后的稀浆层经过自然养生(乳液破乳、初凝、固化成型)，2～4h就可开放交通。再经车辆不断碾压，形成沥青处治层(一般不需要压实机械碾压)。当然，当气温较低、温度大或封层厚度增加时，开放交通所需时间相应长些。具体程序如下：1、施工前准备工作（1）材料准备①、骨料制配沥青稀浆混合料，主要材料除乳化沥青外，就是选定适宜的级配骨料。骨料可以是轧碎的天然石，以及天然砂、石灰材料等。凡适合于热拌路面的骨料，同样适宜用于稀浆封层。要求骨料坚硬耐磨、粗糙多棱角、立体状颗粒、干燥洁净，无泥土和有机杂质。通常用强度高的机轧碎石的筛漏骨料，按级配掺配一定矿粉或天然砂拌和均匀。对级配骨料一定要进行试验，方法参照ASTM有关规范。其中对小于5mm以下的细级配骨料必须检验砂当量，由试验确认，并规定砂当量不低于45%。骨料级配标准可参照JTJ032中表D.10，也可参照ISSA标准如下表：ISSA规定的稀浆封层骨料级配及材料用量筛号筛孔尺寸细封层一般封层粗封层特粗层inμmISSA第Ⅰ型ISSA第Ⅱ型ISSA第Ⅲ型ISSA第Ⅳ型过筛百分率1/23/84号8号16号30号50号100号200号0.5000.3750.1870.09370.04690.02340.01170.00590.002912700095204760238011905952971497410010010010065～9040～6025～4215～3010～2010010085～10065～9045～7030～5018～3010～215～1510010070～9045～7028～5019～3415～257～185～1510085～10060～8740～6028～4519～3414～258～174～8经过养护的最大厚度inmm0.1253.21/4～5/166.4～83/8～7/169.5～11干粒料ib/ydkg/m26～102.2～5.410～155.4～8.115～258.1～13.6沥青(占骨料重量)％10～167.5～13.56.5～12注：表列资料适用于矿渣、压碎的天然石料，但不适用于重量轻的材料，如膨胀性土或页岩等。②、乳化沥青乳化沥青在稀浆混合料中起着重要作用，即作骨料的粘结料。它的性质对粘结力及破乳成型时间有直接影响。而它的性质又取决于沥青的品质和相适应的乳化剂，因为稀浆混合料最终还是沥青的混合料。因此，在生产或检验乳化沥青质量之前，首先应检验沥青的质量，沥青应符合JTJ032中表C.1和C.2的技术要求。慢裂阳离子乳化沥青是专门用于拌和性乳化沥青混合料(JTJ032的表C.3中BC—3类)。慢裂型阳离子乳化沥青质量检验标准筛上剩余量不大于0.3％电荷+破乳速度试验慢裂粘度：C25.3(s)40～100蒸发残留物含量不小于60％蒸发残留物性质针入度(100g，25°C，5s)0.1mm残留延度比(25°C)不小于溶解度(三氯乙烯)不小于80～20080％97.5％贮存稳定性（5d不大于1d不大于）5％1％与矿料的粘附性，裹覆面积不小于2/3低温贮存稳定度(-5°C)无粗颗粒或结块③、其他材料其他材料包括水、填料和添加剂。适宜的加水量是保证混合料稠度和摊铺效果的前提；填料即外加促凝剂，采用32.5水泥，它的作用主要是调整矿料的级配、改善稀浆的和易性以及加快稀浆固化成型，其质量要求主要是目测干燥、无结块即可；添加剂用于调整混合料的破乳速度，其添加量根据施工现场实际情况而定。（2）配合比设计①、拌和试验。用来确定稀浆封层施工时的外加水量，水的用量要保证拌出的稀浆稠度适宜，拌和的时间不得少于1m