論文聚合物路面基層在公路工程中的應(yīng)用

1、新材料Soilfix的應(yīng)用聚合物路面基層在公路工程中的應(yīng)用李根北京鑫暢路橋建設(shè)有限公司，北京 通州 1011012011年11月30日新材料應(yīng)用Soilfix聚合物路面基層的應(yīng)用李根(北京鑫暢路橋建設(shè)有限公司，北京 通州 101101)摘要：以往的路面結(jié)構(gòu)以剛性、半剛性結(jié)構(gòu)為主，而剛性、半剛性路面有強(qiáng)度高，整體性強(qiáng)，局部破損后維修困難等特點(diǎn)。利用級配碎石與Solfix聚合物拌和，作為柔性路面基層材料，是一種新的嘗試，在公路建設(shè)市場正在進(jìn)行嘗試性試驗(yàn)，下面就Solfix聚合物柔性路面基層在北京市大興區(qū)東禮路提級改造工程中的應(yīng)用進(jìn)行各方面的探討。關(guān)鍵詞：Soilfix聚合物；路面基層；在公路工程中

2、；應(yīng)用文獻(xiàn)標(biāo)志碼：CApplication of Polymer in Highway Engineeringligen（beijing xinchang road & bridge construction co.,ltd, Beijing Tongzhou 101101）1 工程概況 隨著公路建設(shè)的不斷發(fā)展，剛性、半剛性路面基層得到了長足發(fā)展，由于剛性、半剛性路面具有強(qiáng)度高，整體性強(qiáng)的特點(diǎn)，伴隨而來的就是干縮、溫縮裂縫，易形成反射的路面裂縫，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層進(jìn)水，在裂縫處荷載應(yīng)力不連續(xù)，使得基層、底基層、路基承載力迅速降低，極易出現(xiàn)更多裂縫、唧漿和坑槽等病害，并且，病害形成后，沒有愈

3、合能力，造成病害處理維修困難。在此背景下，歐美科研人員經(jīng)過數(shù)千次的化驗(yàn)和道路應(yīng)用試驗(yàn)檢測，利用聚合物基層處理、冷拌聚合物道路面層、道路表面處理封層等方法，試圖利用柔性路面結(jié)構(gòu)，延長道路的使用壽命，解決剛性、半剛性路面破損維修難問題。我國也在很多道路結(jié)構(gòu)上，進(jìn)行了相應(yīng)探索。大興區(qū)東禮路（東大路磁大路）提級改造工程位于大興區(qū)魏善莊鎮(zhèn)，在建設(shè)單位北京市交通委員會(huì)路政局大興公路分局等相關(guān)部門的大力支持下，東禮路提級改造工程由設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)為新材料聚合物（Soilfix）柔性路面基層實(shí)驗(yàn)路段，Soilfix是澳大利亞Romix公司生產(chǎn)的一種聚合物，實(shí)驗(yàn)路段總長1000米，分兩種結(jié)構(gòu)方案實(shí)施，每種方案各50

4、0米。2 設(shè)計(jì)原理目前我國的道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)趨于剛性、半剛性結(jié)構(gòu)理論，柔性路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尚不完善。聚合物穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法是以國際上的柔性路面設(shè)計(jì)法為基礎(chǔ)發(fā)展來的。聚合物（polymer）是指分子間由結(jié)構(gòu)單位(structural unit)、或單體，經(jīng)由共價(jià)鍵連接在一起，具有非常大的分子量的化合物。聚合物穩(wěn)定級配碎石（礫石）：由聚合物膠黏劑與粗、中、小碎石（礫石）集料和石屑、水各占一定比例均勻拌和的混合料。聚合物穩(wěn)定原理：Soilfix聚合物材料是通過采用多種特殊樹脂及多種有機(jī)添加劑混合而成的共聚物溶液，它可溶于水并以水為傳導(dǎo)媒介均勻分散到土石等穩(wěn)定材料表面。經(jīng)有效的壓實(shí)和水分揮發(fā)過程，在道路結(jié)構(gòu)

5、層內(nèi)部的土石固體顆粒表面形成有機(jī)粘膜，將其牢固地粘結(jié)成整體，并形成強(qiáng)而韌的柔性結(jié)構(gòu)層特性。聚合物道路基層的驗(yàn)算主要是控制永久變形和開裂這兩種損壞類型。因此一般選用瀝青面層底面拉應(yīng)變、低溫收縮應(yīng)力、路基頂面豎向壓應(yīng)變、瀝青面層永久變形等作為設(shè)計(jì)指標(biāo)。施工中材料要求包括砂石料的級配、壓碎值和混合料的CBR強(qiáng)度，通過控制聚合物添加量、壓實(shí)度、結(jié)構(gòu)層厚度等保證結(jié)構(gòu)要求。3 聚合物基層準(zhǔn)備及施工3.1 施工前準(zhǔn)備 技術(shù)工藝準(zhǔn)備：n 人員施工前培訓(xùn)：要求施工人員充分了解材料特性和各自工序施工要點(diǎn)。管理人員按工序合理分配施工人員和設(shè)備，班組長要掌握各工序施工要領(lǐng)和各個(gè)工序間銜接的安排。n 技術(shù)準(zhǔn)備：根據(jù)整體

6、圖紙和施工方案以及預(yù)算和進(jìn)度情況確定每天的施工量，并以此計(jì)算出每天原料和聚合物（Soilfix）聚合物的使用量。1）確定材料a） 軋制碎石的材料可以是各種類型的巖石(軟質(zhì)巖石除外)、圓石或礦渣。b） 碎石中針片狀顆粒的總含量不超過20。碎石中不應(yīng)有粘土塊、植物等有害物質(zhì)。d） 2）確定材料級配。級配：級配碎石材料應(yīng)預(yù)先篩分成幾組不同粒徑的碎石，例如37.519mm, 199.5mm, 9.54.75mm的碎石，4.75mm以下的石屑，然后組配而成。Soilfix級配碎石或級配碎礫石的顆粒組成范圍通過質(zhì)量百分率（%） 項(xiàng)目編號基層實(shí)際篩孔尺寸（mm）37.510010031.5901009726

7、.579959319.06085791653806413.24874559.54065504.752550302.361840200.6925150.362080.075073液限（%）28無塑性指數(shù)潮濕多雨地區(qū)塑性指數(shù)宜6，其他地區(qū)塑性指數(shù)宜9。實(shí)際：無3）做擊實(shí)試驗(yàn)測最大干密度和最佳含水量。做承載比CBR試驗(yàn)確定材料摻配比是否符合要求，CBR要求大于160%。實(shí)際375%。4）測定混合料的含水量，采用攤鋪機(jī)攤鋪水分散失較小，應(yīng)按最佳含水量嚴(yán)格控制拌和聚合物（Soilfix）混料含水量。實(shí)際5.12%。5）計(jì)算施工量，按厚度和松鋪系數(shù)推導(dǎo)出每日處理聚合物（Soilfix）量，拌和后的混料量。

8、實(shí)際1.32。6）攤鋪壓實(shí)現(xiàn)場隨機(jī)抽取拌合料密封送檢再次檢測承載比，要求CBR大于160%。壓實(shí)度控制達(dá)到98%。實(shí)際248%。3.1.2 組織準(zhǔn)備：由施工負(fù)責(zé)人指揮各部門協(xié)調(diào)施工，工藝控制派專人負(fù)責(zé)，配備相應(yīng)的測量員、試驗(yàn)員，施工員、交通疏導(dǎo)員、安全員等。新材料廠家派現(xiàn)場指導(dǎo)人員進(jìn)場。3.1.3 施工機(jī)械的配備：根據(jù)本工程的實(shí)物工程量結(jié)合工期需要，另外綜合考慮本工程的實(shí)際情況，現(xiàn)場配置?；九渲迷O(shè)備：無機(jī)料攤鋪機(jī)2臺，20噸以上震動(dòng)壓路機(jī)3臺，膠輪碾1臺，運(yùn)料50噸自卸車15臺以上，局部補(bǔ)強(qiáng)震動(dòng)小碾1臺。采用廠拌無機(jī)料拌和站1座，存放聚合物水箱（2噸以上）1個(gè)，添加聚合物水泵1臺并改裝好加聚

9、合物閥門和管線，裝載機(jī)5臺（料場4臺，現(xiàn)場1臺）、挖掘機(jī)1臺（料場）。3.1.4 水、電、勞動(dòng)力的配置：保證用水、用電和照明。根據(jù)工程及施工進(jìn)度以及勞動(dòng)力需用計(jì)劃，隨各階段施工的用工情況，隨時(shí)調(diào)整、配備人員。滿足工程的需要，形成嚴(yán)密的動(dòng)態(tài)管理。3.2 聚合物（Soilfix）穩(wěn)定基層施工方法 路基的處理1）原有舊路為二級路，由于交通量較增大，大中型，重型車輛較多使原結(jié)構(gòu)被破壞，裂縫，坑槽病害較多，路基變形、局部強(qiáng)度明顯不足。注意路基處理要充分壓實(shí)，目的是達(dá)到強(qiáng)路基要求。2）摻灰8%處理土基要求回彈模量應(yīng)達(dá)到40MPa。3)二灰碎石底基層作為對于二灰碎石底基層，應(yīng)進(jìn)行壓實(shí)度檢查，彎沉值檢驗(yàn)結(jié)果可

10、以作為參考數(shù)據(jù)。凡不符合設(shè)計(jì)要求的路段，必須根據(jù)具體情況，采用措施，使之達(dá)到規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。符合規(guī)范要求。3.2.2 聚合物（Soilfix）實(shí)驗(yàn)路結(jié)構(gòu)形式聚合物（Soilfix）穩(wěn)定級配碎石的施工3.2.3.1本次試驗(yàn)段采用大、小碎石、石屑分倉料摻配而成的混合料。3.2.3.3 聚合物（Soilfix）穩(wěn)定結(jié)合料對施工溫度不敏感，施工不受溫度影響，對于目前早晚溫差增大的北京地區(qū)秋季施工較為便利。水的作用是傳導(dǎo)Soilfix的介質(zhì)和保障最大干密度。因此在結(jié)合料不產(chǎn)生結(jié)冰的氣候條件下，隨時(shí)可以施工即Soilfix穩(wěn)定級配碎石施工環(huán)境溫度應(yīng)在冰點(diǎn)（0ºC）以上。3.2.3.4 聚合物（S

11、oilfix）膠黏劑原液添加量： 按最大干密度的0.5%添加。3.2.3.5 拌和前準(zhǔn)備工作并嚴(yán)格按最佳含水量調(diào)整合控制。3.2.3.6 拌和1）本次試驗(yàn)路要求使用拌和站集中廠拌法拌制Soilfix穩(wěn)定料。2）根據(jù)CBR檢測結(jié)果本次分倉料摻配采用10-30碎石,10-20碎石,5-10碎石，4.75mm以下的石屑，按試驗(yàn)室篩分計(jì)算并檢測合格CBR的摻配比混料。3）不同粒級的碎石和石屑等集料應(yīng)隔離，分別堆放，分倉添加。4）在正式拌制聚合物（Soilfix）級配碎石（或級配礫石）有機(jī)結(jié)合料之前，必須先調(diào)試所用的廠拌設(shè)備，使混料級配、聚合物添加量和含水量都能達(dá)到規(guī)定的要求。聚合物原液采用水泵按單位流

12、量單獨(dú)添加，水份單獨(dú)調(diào)節(jié)。按500噸電腦計(jì)量混料進(jìn)行批次檢查，核實(shí)聚合物加入量，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行增補(bǔ)聚合物或級配碎石料，并用裝載機(jī)拌合均勻。5）在拌制料場現(xiàn)有的干混料時(shí)，如顆粒組成發(fā)生明顯變化，應(yīng)重新調(diào)試設(shè)備。6）配料計(jì)量要求必須準(zhǔn)確。混合料必須攪拌均勻，作業(yè)區(qū)內(nèi)拌和后混料顏色一致。不允許出現(xiàn)粗細(xì)顆粒離析現(xiàn)象。7）3.2.3.7 攤鋪1）用攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪混合料。2）鋪20米進(jìn)行實(shí)測攤鋪系數(shù)，并按攤鋪厚度和松鋪系數(shù)推導(dǎo)出總量（級配碎石松鋪系數(shù)按實(shí)際檢測確定，估算值約為1.26-1.35），拌和后未經(jīng)碾壓的混料，在不壓實(shí)保水堆放情況下存放不宜超過3天。實(shí)際當(dāng)天攤鋪，當(dāng)天成型，松鋪系數(shù)1.37。3

13、）計(jì)劃1公里試驗(yàn)路在1日內(nèi)完成，若出現(xiàn)兩個(gè)工作日交接，下一個(gè)工作日混料要與頭一個(gè)工作日預(yù)留段材料混拌后攤鋪壓實(shí)。當(dāng)采用人工整型、調(diào)整高程時(shí)，應(yīng)采用鐵鍬與耙，并應(yīng)先將混合料鋪平，用拱板或拉線進(jìn)行初步整型，再用壓路機(jī)初壓遍后進(jìn)行第二次整型；在整型過程中，嚴(yán)禁通行任何車輛，并應(yīng)由人工配合消除粗、細(xì)料的離析。設(shè)專人跟在攤鋪機(jī)械后面，及時(shí)消除粗細(xì)集料離析現(xiàn)象。對于粗集料“窩”和粗集料“帶”，添加細(xì)集料，并拌和均勻；對于細(xì)集料“窩”，添加粗集料，并拌和均勻。7）用攤鋪機(jī)將料均勻地?cái)備佋陬A(yù)定的寬度上，表面應(yīng)力求平整，并具有規(guī)定的路拱。應(yīng)同時(shí)攤鋪路肩用料。8）應(yīng)避免縱向接縫。在不能避免縱向接縫的情況下，縱縫必

14、須垂直相接，不應(yīng)斜接。3.2.1）至少使用18t以上光面壓路機(jī)配合碾壓，并配合15噸以上膠輪壓路機(jī)聯(lián)合碾壓。2）水分揮發(fā)至最佳含水量時(shí)進(jìn)行碾壓。在壓實(shí)過程中隨時(shí)檢查有無軟彈、起皮、推擠、波浪及裂紋等現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)采取處理措施。3）邊緣碾壓：采用雙鋼輪和鋼輪邊緣較膠輪外側(cè)寬的單鋼輪。對于無側(cè)限邊緣要求充分壓實(shí)，可采用強(qiáng)夯機(jī)邊部補(bǔ)強(qiáng)，同時(shí)對于邊緣外側(cè)要求人工鍬鎬或夯板整形。4）碾壓方法：攤鋪整形后，當(dāng)聚合物（Soilfix）級配碎石的含水量等于或略大于最佳含水量時(shí)，立即用振動(dòng)壓路機(jī)或輪胎壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。直線和不設(shè)超高的平曲線段，由兩側(cè)路肩開始向路中心碾壓；在設(shè)超高的平曲線段，由內(nèi)側(cè)路肩向外側(cè)路

15、肩進(jìn)行碾壓。碾壓時(shí)，后輪應(yīng)重疊13輪寬；后輪必須超過兩段的接縫處。后輪壓完路面全寬時(shí)，即為一遍。碾壓一直進(jìn)行到要求的密實(shí)度為止。一般需碾壓6遍以上，應(yīng)使表面無明顯輪跡。壓路機(jī)的碾壓速度，頭兩遍以采用1.51.7kmh 為宜，以后用2.02.5kmh。5）路面的兩側(cè)應(yīng)多壓23 遍。6）嚴(yán)禁壓路機(jī)在己完成的或正在碾壓的路段上調(diào)頭或急剎車。7）用壓路機(jī)在已初平的路段上快速碾壓一遍，以暴露潛在的不平整。8）施工放樣在壓實(shí)過程中檢測設(shè)計(jì)高程。 圖3 聚合物基層施工 圖4 現(xiàn)場質(zhì)量控制3.2.3.9 養(yǎng)生1）壓實(shí)后封閉交通養(yǎng)生。 2）日照養(yǎng)生5-7天，表面干燥后進(jìn)行面層施工，實(shí)際養(yǎng)生14天。3）聚合物（S

16、oilfix）有機(jī)結(jié)合料為水分蒸發(fā)養(yǎng)生，不需要灑水，要求日照通風(fēng)干燥養(yǎng)生。4）在養(yǎng)生期間可以開放交通。但應(yīng)限制重車通行，其他車輛的車速不應(yīng)超過30km/h。開放交通勢必犧牲表面平整度，而薄瀝青面層對基層平整度又要求十分嚴(yán)格，因此對開放交通或淋雨后路面出現(xiàn)的表面松散和輕微坑槽要及時(shí)碾壓修補(bǔ)處理。及時(shí)開放交通對整體強(qiáng)度不會(huì)有影響，反而會(huì)使基層更密實(shí)。5）養(yǎng)生期結(jié)束后，其上為瀝青面層，先清掃基層，并立即噴灑透層或粘層瀝青。4 聚合物（Soilfix）穩(wěn)定基層試驗(yàn)檢測和驗(yàn)收項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)間安排備注路床土基層彎沉不大于設(shè)計(jì)要求底層施工前符合設(shè)計(jì)要求壓實(shí)度95%抗壓回彈模量符合設(shè)計(jì)要求平整度20墊層壓實(shí)度9

17、5壓實(shí)后符合設(shè)計(jì)要求平整度20施工過程中厚度不小于設(shè)計(jì)聚合物Soilfix穩(wěn)定層CBR大于140%施工前20天試驗(yàn)所選材料摻配比CBR材料、摻配比控制施工中抽檢混料CBR現(xiàn)場混料控制彎沉無要求鋪筑面層前與原設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)比較動(dòng)態(tài)回彈模量無要求壓實(shí)度（灌砂法）代表值89%極值96%聚合物鋪筑后3天之內(nèi)攤鋪碾壓后檢測，水分過高是，可揮發(fā)2-3天后再追加碾壓檢測厚度代表值 -10合格值 -20施工過程中攤鋪面層前平整度12未封閉交通需適當(dāng)修整瀝青混凝土或聚合物混凝土 面層馬歇爾試驗(yàn)面層施工完畢符合行業(yè)規(guī)范彎沉無要求動(dòng)態(tài)回彈模量無要求厚度代表值 -8%H合格值 -15%平整度2.5mm4.2 聚合物柔性路的

18、驗(yàn)收指標(biāo) 加州承載比CBR 衡量路基強(qiáng)度的重要指標(biāo)，聚合物穩(wěn)定級配碎石浸水96小時(shí)要求CBR大于140，通常需要根據(jù)各道路實(shí)際交通重載情況適當(dāng)提高CBR指標(biāo)要求，大于160為優(yōu)質(zhì)。以上兩項(xiàng)施工控制指標(biāo)為必檢指標(biāo)。 針對Soilfix柔性基層瀝青路面整體檢測：施工過程中通過對配合比、拌和均勻度、水分控制、壓實(shí)度控制來確保施工質(zhì)量，并對路床土基尤其是回填土的控制和檢測，邊溝排水質(zhì)量的檢查是達(dá)優(yōu)的關(guān)鍵。 圖5 滲水試驗(yàn) 圖6 彎沉檢測 圖7 瀝青面層攤鋪后效果 圖8 現(xiàn)場考察5 結(jié)語5.1聚合物材料的應(yīng)用特點(diǎn)1）具有環(huán)保性：聚合物材料是一種無毒無害不腐蝕無重金屬的環(huán)保產(chǎn)品，對水源和土壤無任何破壞。 2）具有經(jīng)濟(jì)性：聚合物的性價(jià)比優(yōu)于常規(guī)瀝青混凝土路面，聚合物只用瀝青混凝土造價(jià)的一半就達(dá)到了全厚式瀝青路面的效果。聚合物結(jié)構(gòu)只需對其上的薄磨耗層進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，可以避免開膛破肚式的養(yǎng)護(hù)和翻修，又不出現(xiàn)裂縫，顯著降低養(yǎng)護(hù)成本。再加上工期縮短，壽命延長，附加價(jià)值是巨大的。 3）工期是半剛性基層的一半，施工快捷設(shè)備簡單，高等級道路采用廠拌法和攤鋪機(jī)攤鋪可以更好的提高效率和鋪筑質(zhì)量。聚合物穩(wěn)定層經(jīng)日照，穩(wěn)定層表面干燥后即可鋪筑瀝青面層