稀漿封層技術在公路養護中的應用
發布時間：2010-01-14 共1頁
稀漿封層是一項較理想的筑、養路施工工藝，稀漿混合料是一種新型的常溫路面材料，稀漿封層施工技術是將兩者結合起來最終在路面某個層位形成３－９ｍｍ厚的一個薄層。稀漿封層混合料是以適當級配的石屑為內料，乳化瀝青為粘結料，加入適宜的水，以水泥為填充料，必要時以ＡＬ２（Ｓ０４）３飽和水溶液作為緩凝劑，按一定比例拌和而成的流動漿體，將其攤鋪于路面上而形成的瀝青表面處置層，其成型后的外觀、性能、作用均比細粒式瀝青砼或瀝青砂有較多的優點。在稀漿封層中，由于陽離子乳化瀝青對骨料裹覆性好，粘結力強，稀漿與下承層結合牢固，因而封層具有耐磨、抗滑、防水、堅實等特性，并能經濟、快速地修補路面裂縫。
為了盡快完善應用陽離子乳化瀝青稀漿封層這一新技術，我們在學習國內外有關稀漿封層技術的基礎上進行了室內試驗研究工作，通過多次瀝青稀漿封層室內試驗，確定了所用材料較理想的配合比。在國外技術人員的指導下，我們在１０７國道２６５Ｋｍ＋２００ｍ—２６５ｍ＋４５０ｍ處修筑了乳化瀝青稀漿封層試驗路段，并在石家莊市及石太高速進行了大面積推廣，共修筑陽離子乳化瀝青稀漿封層６０萬平方米（其中包括ＳＢＳ１．２萬平方米，ＳＢＲ２萬平方米），經過一段時間的觀察封層路面良好。
一、室內試驗
（一）材料質量要符合要求
１、骨料級配骨料在稀漿封層混合料中起骨架作用，其中最大粒徑骨料影響封層厚度。為保證稀漿混合料的密實性、粘結力、耐久性和攤鋪時的和易性，必須有一定數量的細粉料。若細粉料過少，稀漿施工拌合攤鋪時會出現離析，骨料沉淀不易攤鋪，降低封層的密實度，影響熱穩定性及強度；粉料過多，必然加大瀝青用量，降低瀝青混合料的穩定性，若瀝青用量不足又會增加瀝青混合料的脆性，降低封層使用的耐久性。為保證稀漿混合料使用質量，骨料級配應符合《國際稀漿封層協會推薦的瀝青稀漿封層混合料骨料級配要求》。
根據封層路段的實際情況，選用Ⅲ型封料層，骨料采用鹿泉小棧道北場生產的石料，級配標準及篩分結果如下表所示：
２、瀝青乳液。乳化瀝青是瀝青稀漿中主要成分，在混合料中起粘結作用，它的性質對骨料的裹覆粘結力及破乳成型時間有直接影響，關系到稀漿封層使用耐久性及鋪后開放交通時間的長短，因此乳化瀝青的技術性能，要符合瀝青乳液檢驗項目及標準規定要求。通過多次實驗我們選用了美國阿克蘇公司和上海維實偉克進口乳化劑ＥＭ７６、Ｃ４５０復配和ＭＱＫ－１Ｍ，瀝青用大港９０＃和歡喜嶺９０＃道路石油瀝青。檢測結果表明，瀝青乳液各項指標標準及試驗結果均滿足相關技術標準要求。
３、填料水泥。水泥用作稀漿填料有以下作用：①調解破乳時間，對于ＥＭ７６和Ｃ４５０乳化劑來說加水泥對Ｃ４５０是延長破乳時間，對ＥＭ７６是縮短破乳時間；②提高瀝青和骨料的粘結力；③調解骨料級配，改善混合料的和易性。
４、水。水在稀漿混合料中主要起稀釋作用，用改變加水量來保證稀漿混合料要求的稠度，保證良好的攤鋪狀態，不得出現稀漿離析流淌現象，否則會影響封層質量。
（二）稀漿混合料配比設計
稀漿封層在使用前必須進行必要的實驗，從而確定骨料、乳液、填料、水、礦粉及緩凝劑的最佳用量，保證封層有足夠的強度、耐磨性和固化時間，使稀漿封層有較強的粘結力與原路面連接成為一體。
１、初凝時間確定。用“紙墨跡法”測定稀漿達到初凝所需時間，將稠度符合要求的混合料，倒在２５９ｍｍ的油氈上，攤鋪６ｍｍ厚的薄層，在溫度２５℃±１℃，相對濕度５０℃±５％的環境中，用一紙巾輕輕按壓，每１５分鐘一次。如果在潮濕的紙上不見褐色斑點，說明稀漿已達到初凝時間。我們用的進口慢裂快凝乳化劑做的實驗，初凝時間一般為１５分鐘。
２、稠度試驗。該試驗確定稀漿混合料的適宜加水量，保證混合料和易性。
３、粘聚力實驗。該試驗是確定稀漿混合料的初凝時間和開放交通時間。
４、濕輪磨耗和負荷車輪實驗。確定瀝青乳液用量，濕輪磨耗和負荷車輪是檢驗稀漿混合料質量的重要指標。瀝青乳液是稀漿混合料中主要成分，用它來均勻裹覆骨料，起粘結作用，乳液用量不足，封層表面干澀，粘結力降低，易于松散干裂，降低耐磨性能，縮短封層壽命；用量過多，封層表面光滑，降低粗糙度和熱穩定性，影響行車安全。因此封層前，采用室內“濕輪磨耗實驗和負荷車輪實驗”確定瀝青最佳用量。實驗結果表明：
（１）由稠度實驗選用外加水量為礦料的１０％左右為好，此時的稀漿較好。
（２）由濕輪磨耗實驗及圖可看出乳化瀝青用量大，其磨耗減少；由負荷車輪試驗及圖可知粘附砂量隨乳化瀝青增大而增加，結合兩個試驗確定乳化瀝青用量范圍為１１．５—１２．５％，我們用１２％乳化瀝青做的試件浸泡６日的其磨耗值為３６２．１ｇ／ｍ２，遠低于最高限值８０７ｇ／ｍ２，粘附砂量３６８．２ｇ／ｍ２，低于最高限值５３６ｇ／ｍ２，能滿足大交通的磨耗需要。
二、稀漿混合料在公路養護中的應用
通過以上反復試驗及及分析，我們確定了比較合理的稀漿混合料配合比設計方案。從試驗跟蹤測定結果可以看出，通過稀漿封層，路面的平整度、透水性能和磨擦系數有了很大提高。試驗表明陽離子乳化瀝青稀漿封層的混合料具有較好的流動性和滲透性，有利于填充和治愈路面的裂縫，可以提高路面的密實性和防水性，使老化路面反老還新，它不僅適用于一般公路，還適用于高速公路及飛機跑道和停車場等面層。
稀漿封層不僅適用于公路路面預防性養護，也可用于修補性養護。在橋面上采用稀漿封層養護可以減輕橋面的自重和提高抗滑能力。根據國內外研究和實踐表明，采用稀漿封層用于公路路面預防性養護可以節約養護資金，并能有效地延長路面使用壽命。
為了盡快完善應用陽離子乳化瀝青稀漿封層這一新技術，我們在學習國內外有關稀漿封層技術的基礎上進行了室內試驗研究工作，通過多次瀝青稀漿封層室內試驗，確定了所用材料較理想的配合比。在國外技術人員的指導下，我們在１０７國道２６５Ｋｍ＋２００ｍ—２６５ｍ＋４５０ｍ處修筑了乳化瀝青稀漿封層試驗路段，并在石家莊市及石太高速進行了大面積推廣，共修筑陽離子乳化瀝青稀漿封層６０萬平方米（其中包括ＳＢＳ１．２萬平方米，ＳＢＲ２萬平方米），經過一段時間的觀察封層路面良好。
一、室內試驗
（一）材料質量要符合要求
１、骨料級配骨料在稀漿封層混合料中起骨架作用，其中最大粒徑骨料影響封層厚度。為保證稀漿混合料的密實性、粘結力、耐久性和攤鋪時的和易性，必須有一定數量的細粉料。若細粉料過少，稀漿施工拌合攤鋪時會出現離析，骨料沉淀不易攤鋪，降低封層的密實度，影響熱穩定性及強度；粉料過多，必然加大瀝青用量，降低瀝青混合料的穩定性，若瀝青用量不足又會增加瀝青混合料的脆性，降低封層使用的耐久性。為保證稀漿混合料使用質量，骨料級配應符合《國際稀漿封層協會推薦的瀝青稀漿封層混合料骨料級配要求》。
根據封層路段的實際情況，選用Ⅲ型封料層，骨料采用鹿泉小棧道北場生產的石料，級配標準及篩分結果如下表所示：
２、瀝青乳液。乳化瀝青是瀝青稀漿中主要成分，在混合料中起粘結作用，它的性質對骨料的裹覆粘結力及破乳成型時間有直接影響，關系到稀漿封層使用耐久性及鋪后開放交通時間的長短，因此乳化瀝青的技術性能，要符合瀝青乳液檢驗項目及標準規定要求。通過多次實驗我們選用了美國阿克蘇公司和上海維實偉克進口乳化劑ＥＭ７６、Ｃ４５０復配和ＭＱＫ－１Ｍ，瀝青用大港９０＃和歡喜嶺９０＃道路石油瀝青。檢測結果表明，瀝青乳液各項指標標準及試驗結果均滿足相關技術標準要求。
３、填料水泥。水泥用作稀漿填料有以下作用：①調解破乳時間，對于ＥＭ７６和Ｃ４５０乳化劑來說加水泥對Ｃ４５０是延長破乳時間，對ＥＭ７６是縮短破乳時間；②提高瀝青和骨料的粘結力；③調解骨料級配，改善混合料的和易性。
４、水。水在稀漿混合料中主要起稀釋作用，用改變加水量來保證稀漿混合料要求的稠度，保證良好的攤鋪狀態，不得出現稀漿離析流淌現象，否則會影響封層質量。
（二）稀漿混合料配比設計
稀漿封層在使用前必須進行必要的實驗，從而確定骨料、乳液、填料、水、礦粉及緩凝劑的最佳用量，保證封層有足夠的強度、耐磨性和固化時間，使稀漿封層有較強的粘結力與原路面連接成為一體。
１、初凝時間確定。用“紙墨跡法”測定稀漿達到初凝所需時間，將稠度符合要求的混合料，倒在２５９ｍｍ的油氈上，攤鋪６ｍｍ厚的薄層，在溫度２５℃±１℃，相對濕度５０℃±５％的環境中，用一紙巾輕輕按壓，每１５分鐘一次。如果在潮濕的紙上不見褐色斑點，說明稀漿已達到初凝時間。我們用的進口慢裂快凝乳化劑做的實驗，初凝時間一般為１５分鐘。
２、稠度試驗。該試驗確定稀漿混合料的適宜加水量，保證混合料和易性。
３、粘聚力實驗。該試驗是確定稀漿混合料的初凝時間和開放交通時間。
４、濕輪磨耗和負荷車輪實驗。確定瀝青乳液用量，濕輪磨耗和負荷車輪是檢驗稀漿混合料質量的重要指標。瀝青乳液是稀漿混合料中主要成分，用它來均勻裹覆骨料，起粘結作用，乳液用量不足，封層表面干澀，粘結力降低，易于松散干裂，降低耐磨性能，縮短封層壽命；用量過多，封層表面光滑，降低粗糙度和熱穩定性，影響行車安全。因此封層前，采用室內“濕輪磨耗實驗和負荷車輪實驗”確定瀝青最佳用量。實驗結果表明：
（１）由稠度實驗選用外加水量為礦料的１０％左右為好，此時的稀漿較好。
（２）由濕輪磨耗實驗及圖可看出乳化瀝青用量大，其磨耗減少；由負荷車輪試驗及圖可知粘附砂量隨乳化瀝青增大而增加，結合兩個試驗確定乳化瀝青用量范圍為１１．５—１２．５％，我們用１２％乳化瀝青做的試件浸泡６日的其磨耗值為３６２．１ｇ／ｍ２，遠低于最高限值８０７ｇ／ｍ２，粘附砂量３６８．２ｇ／ｍ２，低于最高限值５３６ｇ／ｍ２，能滿足大交通的磨耗需要。
二、稀漿混合料在公路養護中的應用
通過以上反復試驗及及分析，我們確定了比較合理的稀漿混合料配合比設計方案。從試驗跟蹤測定結果可以看出，通過稀漿封層，路面的平整度、透水性能和磨擦系數有了很大提高。試驗表明陽離子乳化瀝青稀漿封層的混合料具有較好的流動性和滲透性，有利于填充和治愈路面的裂縫，可以提高路面的密實性和防水性，使老化路面反老還新，它不僅適用于一般公路，還適用于高速公路及飛機跑道和停車場等面層。
稀漿封層不僅適用于公路路面預防性養護，也可用于修補性養護。在橋面上采用稀漿封層養護可以減輕橋面的自重和提高抗滑能力。根據國內外研究和實踐表明，采用稀漿封層用于公路路面預防性養護可以節約養護資金，并能有效地延長路面使用壽命。
