稀漿封層作高速公路下封層的組成設(shè)計與驗證

1、稀漿封層作高速公路下封層的組成設(shè)計與驗證鄧 琦1 趙雷鳴1 陳崇駒2（1江西省景婺黃（常）高速公路建設(shè)項目辦公室 景德鎮(zhèn) 333000）(2同濟大學道路與交通工程教育部重點實驗室 上海 200092)摘 要：本文針對安徽省廬銅高速公路用乳化瀝青稀漿封層作下封層，根據(jù)室內(nèi)試驗進行了配合比組成設(shè)計、試驗路鋪筑與質(zhì)量檢驗，結(jié)果表明使用乳化瀝青稀漿封層可增強防水性能，能提高下面層與基層的層間結(jié)合，具有良好的路用性能效果。關(guān)鍵詞：道路工程；稀漿封層；下封層；配合比設(shè)計；質(zhì)量檢驗0 前 言 使用乳化瀝青移動車間設(shè)備進行生產(chǎn)，生產(chǎn)的乳化稀漿封層是在常溫條件下用乳化瀝青、礦料、水、填料和添加劑等按一定的配合比

2、制成稀漿混合料，并用稀漿封層攤鋪機及時均勻地攤鋪在路面上，厚3mm-11mm的一層封層，具有防水、防滑、耐磨耗、填充、平整及恢復路面使用功能的作用。既可以作為新改建路面的表面磨耗層，又可作為維修、養(yǎng)護舊路面病害的加鋪層，如表面坑槽、網(wǎng)裂、光滑等，是近年來發(fā)展很快的一種路面施工方法，由于具有良好的防水性和增強瀝青面層與半剛性基層之間的層間結(jié)合，使面層與基層形成一個良好的整體結(jié)構(gòu)，從而延長路面的使用壽命。為防止水侵入到基層中，從而引起路面出現(xiàn)早期損壞現(xiàn)象，我國南方多雨地區(qū)許多高速公路已采用稀漿封層作下封層，并取得了良好的使用效果。本文以安徽省廬江至銅陵高速公路實體工程為背景，闡述了稀漿封層的配合比

3、設(shè)計和試驗路質(zhì)量檢驗，供參考。1設(shè)計要求廬江銅陵高速公路地處安徽省中南部，區(qū)內(nèi)多年平均降水量在1000mm-1364mm，路線全長約78.061km。路面采用我國常用的水泥穩(wěn)定碎石半剛性基層瀝青路面結(jié)構(gòu)，在基層上鋪筑ES-2型乳化瀝青稀漿封層作下封層，設(shè)計厚度5，礦料級配范圍見表1。表1 乳化瀝青稀漿封層礦料級配范圍及篩分試驗篩孔規(guī)格(mm) 9.54.752.361.180.60.30.150.075通過篩孔的質(zhì)量百分率（%）技術(shù) 要求100100 9065 9045 7030 5018 3010 215 15試驗 結(jié)果10099.881.057.933.422.616.710.52原材料組

4、成2.1乳化瀝青 本次工程生產(chǎn)乳化瀝青的基質(zhì)瀝青采用中海牌70號道路石油瀝青，采用陽離子慢裂快凝型乳化劑 瀝青各項性能指標見表2。表2 乳化瀝青主要技術(shù)性能指標指 標技術(shù)要求試驗結(jié)果篩上殘留物（1.18mm篩） （）0.10.1道路標準粘度計C25。3 （s）106029蒸發(fā)殘留物蒸留分含量 （）5560.2溶解度(三氯乙烯) （%）97.599.2針入度（25）4515063.8延度（15） （%）4043與粗集料的粘附性，裹附面積2/3>2/3常溫貯存穩(wěn)定性：5d （%）50.92.2礦料礦料應采用優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r石料生產(chǎn)的機制砂或石屑，礦料應堅硬、耐磨、無風化、潔凈，其中4.75mm以下

5、部分砂當量應不低于65%。本次工程采用冶山產(chǎn)石灰石集料，篩分試驗結(jié)果表1。由表1可知，該集料符合ES-2礦料級配要求。2.3 填料采用樅陽產(chǎn)的海螺牌普硅32.5級水泥。2.4 水 采用飲用水。3配合比設(shè)計3.1乳化瀝青稀漿封層混合料技術(shù)指標（見表3）表3 乳化瀝青稀漿封層混合料技術(shù)指標試 驗 項 目指 標試驗規(guī)程可拌和時間Tm （s） >120T0659稠度值CV (cm)23T0751濕輪磨耗WTAT (g/m2)800T0752負荷車輪LWT (g/m2 )540T0755粘結(jié)力CT 初凝 (N·m)1.2T0753開放交通（N·m）2.0T07543.2混合料的

6、稠度及加水量的確定針對本工程采用集料、乳化瀝青及施工工藝，初步按乳化瀝青:集料:水:填料=0.13:1:0.08:0.01的比例配制，即乳化瀝青65g，烘干后的集料500g，水40g，填料5g進行拌和，按規(guī)定進行稠度試驗，結(jié)果見表4。由表4可知，該擬定的配合比能符合稠度要求。 表4 乳化瀝青稀漿封層混合料稠度試驗序號集料 (kg)填料 (g)水(g)乳化瀝青(g)稠度CV (cm)1500540652.52500540652.63500540652.7平均500540652.63.3最佳瀝青用量的確定3.3.1配制混合料 采用符合稠度要求的礦料混合料配比，按經(jīng)驗分別用5種不同的瀝青用量配制稀漿

7、封層混合料。3.3.2濕輪磨耗試驗 瀝青用量是配合比設(shè)計中最重要參數(shù)，用量太少稀漿封層就會松散，用量太多路面就會擁包。該試驗用來確定稀漿混合料的最小瀝青用量，同時也可用來檢驗稀漿混合料成型后的耐磨耗性能。本次試驗采用交通部公路科學研究所研制、北京市路興公路新技術(shù)公司制造的濕輪磨耗儀，試驗結(jié)果見表5。根據(jù)試驗結(jié)果，繪制瀝青用量與磨耗量關(guān)系曲線見圖1。表5 乳化瀝青稀漿混合料濕輪磨耗試驗序號集料 (g)填料 (g)水(g)乳化瀝青(g)磨耗前試件重G1 (g)磨耗后試件重G2 (g)磨耗 面積A(m2)磨耗值WTAT =(-)/ (g/m2)18008641441477.01472.30.0341

8、3728008641201375.01328.40.03414538008641041295.01286.80.0342414800864801420.01397.90.0346505800864721298.01268.80.0348603.3.3負荷車輪試驗 該試驗用來測定混合料中是否有過量的瀝青，即確定稀漿混合料的最大瀝青用量。本次試驗采用FLS-55型負荷輪實驗儀，試驗結(jié)果見表6。根據(jù)試驗結(jié)果，繪制瀝青用量與粘附砂量關(guān)系曲線見圖1。表6 乳化瀝青稀漿混合料負荷車輪試驗序號礦料 (g)填料 (g)水 (g)乳化瀝青 (g)試樣質(zhì)量G1(g)試樣+砂總質(zhì)量 G2(g)負荷 面積A (m2)

9、粘附砂量LWT=(-)/ (g/m2)140043272923.0928.00.00726942400432601029.01033.00.0072556340043252915.0917.20.00723064400432401027.01028.20.0072167540043236945.0946.00.0072139根據(jù)表3的技術(shù)要求，從圖1中得到最小瀝青用量為5.5%，最大瀝青用量為9.3%，根據(jù)路面稀漿封層施工規(guī)范（CJJ66-95）4.2.5條規(guī)定可取6.3%-9.3%為瀝青用量容許范圍，取中值為最佳用油量，即瀝青用量7.8%為最佳用油量。3.4確定混合料的初凝時間和開放交通時間

10、采用經(jīng)過以上試驗確定的符合稠度和最佳瀝青用量要求的混合料配合比備料，進行拌和，采用NS-20型粘結(jié)力試驗儀粘結(jié)力測定，試驗結(jié)果表7。 表7 乳化瀝青稀漿混合料粘結(jié)力試驗 養(yǎng)生時間 (h)0.511.52.53.54.55.5結(jié)果初凝時間固化時間粘結(jié)力CT (N.m)0.500.601.001.401.801.982.002h5.5h備 注集料：填料：水：乳化瀝青=500：5：50：65注：粘結(jié)力達到1.2N.m的時間應確定為混合料的初凝時間；當粘結(jié)力達到2.0N.m的時間應確定為混合料的開放交通時間。圖1 圖解法確定最佳瀝青用量綜上所述，稀漿混合料經(jīng)過以上各項性能指標試驗，最終確定配合比設(shè)計結(jié)

11、果為：乳化瀝青：集料：水：水泥（普硅325）=0.13：1：0.08：0.01。4試驗路鋪筑與質(zhì)量檢驗4.1試驗路位置里程樁號為K10+350-K10+700段右幅作為稀漿封層試驗路段，長350m。4.2試驗目的檢驗基層表面清潔方法的可行性，驗證確定透層乳化瀝青灑布量、驗證稀漿混合料設(shè)計配合比、確定稀漿混合料施工配合比和檢驗稀漿混合料的穩(wěn)定性，檢驗瀝青灑布車、稀漿封層機是否滿足施工質(zhì)量及進度要求。4.3施工工藝在基層透層瀝青施工及養(yǎng)護完后對其進行質(zhì)量評定，合格后即進行稀漿封層的施工。稀漿封層采用三軸葉片式稀漿封層機鋪筑，其施工工藝如下：施工路段封閉交通清掃路面-噴灑透層油養(yǎng)護評定合格施工放樣(

12、根據(jù)已驗收合格的基層確定施工邊線)稀漿封層機就位攤鋪不平、不齊處及時修補-碾壓成型5.5h后開放交通。4.5 質(zhì)量檢驗下封層做得成功與否，須通過施工及完工后對其進行質(zhì)量檢驗來評判。4.5.1車輛及攤鋪機對稀漿封層的破壞試驗 （1）滿載貨車剎車及調(diào)頭試驗。試驗時滿載貨車以50Km/h的速度正常行駛，然后緊急制動剎車或急拐彎，稀漿封層表面未出現(xiàn)脫皮、剝落等破壞現(xiàn)象，有少量表面嵌入較淺的粗顆粒脫落，油膜完整連續(xù)。（2）攤鋪機正常攤鋪狀態(tài)的行走試驗。下面層施工時，攤鋪機以正常攤鋪狀態(tài)行車并略有拐彎，稀漿封層表面未出現(xiàn)脫皮現(xiàn)象，并且油膜未出現(xiàn)破損。4.5.2現(xiàn)場滲水試驗 在未鋪稀漿封層的基層頂面進行滲水

13、試驗，第1min末為12ml，第3min末為39.5 ml，滲水系數(shù)為13.8 ml/min；鋪稀漿封層后再做滲水試驗，滲水量很少，基本不可讀數(shù)，滲水系數(shù)為0。4.5.3現(xiàn)場鉆孔取芯試驗 約7d后分別在樁號為10K+400左側(cè)、10K+500中間、10K+600右側(cè)鉆孔取芯，取芯的芯樣顯示：封層厚度均勻，粘結(jié)牢固，形成良好的整體性結(jié)構(gòu)。4.6 不足之處由于上基層表面?zhèn)€別地方平整度均勻性差，導致稀漿混合料破乳速度不一致，因此碾壓時導致未破乳的稀漿混合料產(chǎn)生起皮現(xiàn)象，影響了壓實效果。5 結(jié) 語1、從采用瀝青用量7.8%的稀漿混合料鋪筑的試驗路效果看，混合料拌合均勻，裹覆完全，計量穩(wěn)定；通過完工后質(zhì)量檢驗表明稀漿封層封水性良好，結(jié)合牢固，該稀漿混合料配合比設(shè)計合理。2、由于稀漿混合料在破乳成型后，都會有若干空隙。為了消除空隙，提高封層的密實度與強度，加快開放交通時間，并消除縱縫與橫縫的不平，在沒有開放交通條件下，對于稀漿封層可以采用46噸膠輪碾壓45遍，碾壓時機應在稀漿混合料剛破乳時，此時接近液態(tài)，碾壓效果最佳。3、本室內(nèi)配合比可作為施工機械計量控制的依據(jù)，用于指導路面稀漿封層大面積施工。但由于現(xiàn)場氣溫、材料、濕度等影響，稀漿封層在施工過程中會出現(xiàn)一些問題，還應根據(jù)具體問題對稀漿混合料的配合比進行適