稀浆封层施工技术及质量控制

稀浆封层施工技术及其质量控制1前言稀浆封层类同于微表处，均采用现场冷拌沥青混合料摊铺作业工法。公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）规定，微表处主要用于高速公路及一级公路的预防性养护，以及填补轻度车辙，也适用于新建公路的抗滑磨耗层；稀浆封层一般用于二级及二级以下公路的预防性养护，也适用于新建公路的下封层。目前国内不少高速公路出现早期病害，影响沥青路面品质和使用寿命，其中一个很重要的原因是基层受水侵害，问题是已做的下封层未能真正起到防水、封水和联结的作用。因此传统方法施工的下封层技术愈来愈引起大家的质疑，稀浆封层施工技术愈来愈引起大家的重视，并在高速公路建设中作为路面结构的下封层愈来愈被大家认可而得到实际应用。2沥青路面下封存层的主要作用(1)防水、密水作用，保护基层不受水侵害。(2)上下粘结作用，使基层与面层良好粘结，形成一个连续整体,避免由于层间粘结不良形成隔离，而使面层底部拉应力增大。(3)及时封闭基层，达到有效防止基层由于暴露时间过长而引起收缩应变。(4)对已经施工完的基层进行预防性养护，可作为沥青面层施工的临时通车道。施工实例可证明，采用稀浆封层施工的下封层，在上述四项作用上完全优于采用传统的层铺法表处施工的下封层。3稀浆封层的设计3.1原材料3.1.1沥青稀浆封存层采用慢裂拌和型乳化沥青（BC-1）铺筑。基质沥青采用重交沥青（AH-70），改性剂采用丁苯胶乳（SBR），为了不使稀浆层在夏季高温时发软，乳化沥青的软化点要求大于55c，根据试验报告，施工时SBR的掺量不低于2%，乳化剂采用XTL2000-1型，掺量为1.8%；此外，还掺入了0.3%的氯化铵作为稳定剂。根据《公路沥青路面施工技术规范》结合江苏地区气候条件，稀浆封层乳化沥青主要技术要求见下表1.表1稀浆封层乳化沥青主要技术要求试验项目单位要求试验方法破乳速度慢裂T0658粒子电荷阳离子（+）T0653筛上残留物（1.18mm筛）%0.3T0652粘度沥青标准粘度C25.3s40~60T0621恩格拉粘度计E2515~40T0622蒸发残留残留物含量%60T0651物针入度25C0.1mm45~150T0604溶解度%97.5T0607延度（15C）cm40T0605贮存稳定性常温5d%5T06551d%1与矿料的粘附性（裹覆面积）2/3T0654细粒式集料拌和试验均匀T0659乳化沥青类型根据集料品种及使用条件选择。阳离子乳化沥青可适用各种集料品种；阴离子乳化沥青适用于碱性石料。乳化沥青的破乳速度、粘度宜根据用途与施工方法选择，为增强沥青与石料的粘结力，缩短乳化沥青破乳时间，可掺入普通硅酸盐水泥。乳化沥青宜存放在立式罐中，并保持适当搅拌，贮存期以不离析、不冻结、不破乳为宜。3.1.2集料集料应当选择质地坚硬、粗糙、耐磨、洁净且无风化、无杂质的石料经破碎加工而成。矿料中不得含有超过封层厚度的超粒径颗粒，在级配选择上因适中，偏粗可能会导致空隙率大，防水效果变差，偏细可能会导致层薄且强度不足而发软。表2矿料级配表（ISSA推荐的1、2型标准）筛孔尺寸(mm)9.54.752.361.180.60.30.150.075一层的适宜厚度通过率(%)10010090-10060-9040-6525-4215-3010-203~4(mm)通过率(%)10095-10065-9045-7030-5018-3010-215-154~7(mm)矿料级配可根据稀浆封层的设计厚度选择。3.2配合比设计稀浆封层的配合比设计可按下列步骤进行：(1)根据选择的级配类型，确定矿料的级配范围，计算各种集料的配合比例，使合成级配在要求的范围内。(2)根据经验初选乳化沥青、填料、水和外加剂用量，进行拌和试验和粘聚力试验。可拌和时间的试验温度应考虑最高施工温度，粘聚力的试验温度应考虑施工中可能遇到的最低温度。(3)根据上述试验结果和稀浆混合料的外观状态，选择1—3个认为合格的混合料配方，对照下表3稀浆封层和微表处混合料技术要求（配合比设计指标），如不符合要求，适当调整各种材料的配合比例，再试验，直到符合要求为止。表3稀浆封层和微表处混合料技术要求项目单位微表处稀浆封层试验方法可拌和时间S120手工拌和稠度Cm——2~3T0751粘聚力试验30min(初凝时间)60min(开放交通时间)Nm.Nm.1.22.01.2（仅适用于快开2.0放交通封层）T0754负荷轮碾压试验（LWT）粘附砂量轮迹宽度变化率g/m%4505450（仅适用于重——交通道路表层）T0755湿轮磨耗试验的磨耗值（WTAT）浸水1h浸水6hg/mg/m540800800——T0752注：负荷轮碾压试验（LWT）的宽度变化率适用于需要修补车辙的情况。(4)根据经验与配合比设计的试验结果，在充分考虑气候及交通特点的基础上综合确定配方。一般的经验是，在用水量上既要保证施工具有很好的和易性，又不至于由于水量过大而导致稀浆流淌。在沥青用量上，应按配合比设计要求严控，沥青用量过小时，稀浆封层结构松散；过多，则在施工完成后行车荷载的反复作用下，可能会引起泛油、推移进而形成拥包。(5)通常确定各种材料的组成比例为：矿料（石屑）：沥青：水：水泥=100：8：16：1（重量比），其中矿料为干石屑，沥青为不含乳液的重量，水应包括石屑中的水量、改性乳化沥青中的水量以及外加水。4施工技术要求与质量控制4.1稀浆封层施工工艺流程4.2封层施工(1)施工前，应采用强力清扫机械将基层顶面的所有泥土、杂物及松散颗粒清除干净，如发现大块油污，应用去污剂将其清除。基层表面的平整与清洁，会影响封层质量，直接降低封层与基层的粘结力，产生起皮、剥离等质量问题。(2)施工用的原材料（改性乳化沥青、矿料、水等）应经检验合格后方可使用，矿料必须过筛，剔除超大粒径，以免大粒径石料影响拌和与摊铺。(3)摊铺前必须对机械设备进行全面检查与调试，同时标定摊铺厚度，检查混合料计量系统及生产配比状态，确定完全正常后方可正式施工。如路面过分干燥，吸水量过大会影响拌和料的稠度控制，不易摊铺。此时，设计配合比试拌试铺正式摊铺碾压、养生摊铺沥青面层不同油石比拌配确定生产配比、工艺流程、检查机械设备可靠性能下承层准备（清扫、放样、修补、找平）摊铺一天内碾压、封闭交通养生检查验收原材料检验、筛分、计算级配可使用拌和箱前的喷水器进行雾状预湿。(4)摊铺时，调整摊铺槽，打开控制开关，使拌和好的稀浆流入槽内，当流至摊铺箱容积的2/3时，且混合料稠度适中，箱内贮料分布均匀，可启动底盘，以2~4m/min速度匀速前进，同时始终保持稀浆摊铺量与拌和量基本一致。(5)稀浆混合料摊铺若出现不平整处，应立即用橡胶耙进行人工找平，找平的重点部位为：起、终点、纵、横向接缝及超粒径引起的沟槽。(6)接缝应平顺，不能有局部漏铺或过厚现象。应尽量减少纵向接缝，对于纵向接缝，如已铺的混合料出现部分凝固，应及时预湿后再进行下一车的施工。对于横向接缝，宜从上一车程的终端倒回5~10cm的距离开始下一车程的施工，保证机械运行线形与上车程相吻合。(7)拌和摊铺过程中，混合料不得出现水分过多和离析现象，任何情况下不得在摊铺过程中直接向摊铺箱内注水。摊铺箱内的混合料要基本保持所要求的粘度和稳定性，过粘稠，容易引起早期破乳，影响摊铺的厚度与平整度；过稀，混合料会离析，出现沥青上浮，导致和基层的粘结力下降，因此，现场调整含水量要特别慎重，应根据环境温度、湿度、风力大小、路面吸水情况等实际因素作适当调整，以保证合适的混合料摊铺稠度。控制好施工厚度，稀浆封层过薄，达不到防水效果；过厚则由于本身强度不足而可能形成软弱夹层。(8)稀浆封层的施工气温不宜低于10C，且施工和养护期内如遇下雨严禁施工。雨后基层顶面积水未干不可施工。(9)注意早期养护，在乳化剂刚破乳应及时用小型轮胎压路机反复碾压3~4遍，这样，有利于提高压实度、早期强度、平整度以及防水性能。4.3施工注意事项(1)设备使用前必须标定。(2)拌和的混合料必须现场验证。(3)控制好混合料的稠度。(4)控制好摊铺厚度。(5)控制破乳时间及时碾压。(6)做好接缝处理。(7)禁止雨前、雨后抢铺。4.4质量检验4.4.1稀浆封层的质量检验方法,见表4.表4稀浆封层的质量检验方法序号项目检验频率及评价方法质量要求或允许误差检验方法1稠度1次/100m或每车程适中经验法2油石比每日一次0.5%抽提法3厚度每日总量评定；1km5点2mm计算与实测4成品集料级配每日取一组试样筛分0.075:2%；4.75:5%T07525渗水试验1组/200m5ml/minT09716平整度检查接缝处1/2设计厚度3米直尺4.4.2外观检查(1)表面平整密实，无松散、无轮迹、无污染、外观色泽一致。(2)纵、横缝衔接平顺，与其他构造物衔接整齐。(3)摊铺无外流稀浆料，表面粗糙、无光滑现象。5稀浆封层的应用效果5.1通过试验和现场检测结果表明，稀浆封层具有较高的抗拉拔强度和抗渗水能力，能有效地保证层间连续。这些特点有利于防止半刚性路面过早出现裂缝遭遇水损害，因而提高沥青路面长期使用性能。5.2渗水试验表明，稀浆封层的渗水系数基本上可以做到10ml/min以下，因此，可以认为是基本不透水的，具有较好的防水、封水作用。5.3拉拔试验对比分析，稀浆封层的破坏面通常是在封层与基层顶面之间，两者之间结合紧密，具有较强的抗拉拔能力，一般为热沥青的3~5倍。热沥青封层的破坏面通常是在封层与下面层之间，形成破坏面的主要原因是由于热沥青表面的石屑未能很好地与热沥青粘结，抗拉拔能力降低。表5拉拔试验对比表封层类型稀浆封层（试验段）稀浆封层（一般段）热沥青封层（石屑经预拌）热沥青封层（石屑未预拌）拉拔力平均值/kn2.172.040.730.40平均拉拔强度/mpa0.340.320.110.065.4观察钻取的芯样，稀浆封层能很好与基层、沥青下面层结合，起到过渡、联结，保证层间连续的功能。同时,拉拔试验前尽管芯样经过24h的浸泡，但取出芯样观察其界面能基本上保持干燥状态。热沥青封层中的热沥青能与基层有较好的联接，但是由于其表面撒铺的石屑不能与热沥青紧密粘结，导致抗拉拔能力明显不如稀浆封层；同时，芯样经浸泡后，大多数石屑表面较为潮湿，进一步降低了层间连续功能。5.5稀浆封层能很好适用于需供施工车辆临时通行的条件，不致发生脱粒、飞散、起尘所引起的施工污染。5.6稀浆封层能促进和保护好基层养生，是否可有效防止或降低基层表面过早出现收缩应力而形成横向收缩裂缝需待进一步验证；以及其较好的层间连续是否起到沥青面层底部的应力吸收，降低面层内部的弯拉应力而不至过早出现沥青路面结构性裂缝，真正实现沥青路面“强基薄面”的建设效能,这也是个值得研究的课题。稀浆封层施工过程中出现影响封层质量问题，主要取决于施工工艺水平，随着施工技术的积累和提高，工艺水平的日趋完善，稀浆封层的施工质量是可以保证的。