稀漿封層在公路工程上的應(yīng)用

毛 煊,沈麗麗

(浙江金筑交通建設(shè)有限公司,浙江杭州 310051)

稀漿封層是由連續(xù)級配集料、填料、乳化瀝青、水和添加劑并按照設(shè)計(jì)的配合比拌勻后攤鋪在路面的一層封層。在江西彭澤至湖口高速公路中稀漿封層用于新建公路的下封層。

1 瀝青稀漿封層技術(shù)的基本特征

一般情況下,作為一種瀝青封層,類似于細(xì)粒式瀝青混凝土。由于這種瀝青稀漿呈糊狀且具有流動性和滲透性,因此在作為高速公路封層防水方面具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。不盡如此,在公路工程方面,如碎石路改為黑色路面,瀝青路罩面作磨耗層等,同樣顯示出稀漿封層技術(shù)的優(yōu)越性。瀝青稀漿封層另一特征是施工速度快、效率高、用料(骨料)少、造價(jià)相對低、節(jié)省能源、減少環(huán)境污染。在江西彭澤至湖口高速公路上稀漿封層的施工是由專門機(jī)械——稀漿封層(攤鋪)機(jī)自動連續(xù)作業(yè)完成的。從各種材料儲藏——供料(計(jì)量系統(tǒng) )——攪拌——出料——攤鋪等, 都由一臺機(jī)械完成,一臺稀漿封層攤鋪機(jī)即可以做為一個施工點(diǎn)單獨(dú)施工。一般十幾分鐘即可鋪筑 1500～2 000m2以上(厚度 6 mm)。攤鋪后的稀漿層經(jīng)過自然養(yǎng)生(乳液破乳、初凝、固化成型),2～4 h就可開放交通。再經(jīng)車輛不斷碾壓,形成瀝青處治層(一般不需要壓實(shí)機(jī)械碾壓)。當(dāng)然,當(dāng)氣溫較低 (如2009年底施工的稀漿封層)、溫度大或封層厚度增加時(shí),開放交通所需時(shí)間相應(yīng)長些。

2 稀漿封層的主要作用和使用范圍

稀漿封層的作用主要有以下幾點(diǎn):

(1)防水作用。它能與路面牢固地粘附在一起,形成一層密實(shí)的表層,可防止雨水和雪水涌入基層,保持基層和土基的穩(wěn)定。

(2)防滑作用。由于稀漿封層厚度薄,并且其級配均勻性好,瀝青用量適當(dāng),不會產(chǎn)生路面泛油的現(xiàn)象,具有良好的粗糙面,抗滑性能顯著提高。

(3)填充和平整作用。稀漿封層混合料中有較多的水分,拌和后成稀漿狀態(tài),具有良好的流動性。這種稀漿有填充和調(diào)平作用,對路面上的細(xì)小裂縫和路面松散脫落造成的路面不平,可用稀漿封閉裂縫和填平淺坑來改善路面的平整度。

(4)減少應(yīng)力和養(yǎng)生作用。稀漿封層混合料為柔性材料,應(yīng)力不能直接地進(jìn)行傳遞,傳遞過程會得到一定的消減,可以減輕半剛性基層形成的反射裂縫,稀漿封層還可以用于半剛性基層的養(yǎng)生,對半剛性基層起到保水作用,同時(shí)避免臨時(shí)車輛對基層的損壞。

(5)稀漿封層具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益,可以減少環(huán)境污染,改善施工條件,節(jié)約能源,延長施工季節(jié)等的優(yōu)點(diǎn)。

綜合以上稀漿封層的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),稀漿封層主要用于:

(1)舊瀝青路面的維修養(yǎng)護(hù)。瀝青路面由于長期暴露在自然環(huán)境下,受到日曬、風(fēng)吹、雨淋和凍融的作用,同時(shí)還要承受車輛的重復(fù)載荷作用。路面經(jīng)過一段時(shí)期的使用后,會出現(xiàn)疲勞,路面會呈現(xiàn)開裂、松散、老化和磨損等現(xiàn)象。如不及時(shí)維修處理,破損路面受地表水的侵蝕,將使基層軟彈,路面的整體強(qiáng)度下降,導(dǎo)致路面的破壞。如果瀝青路面在沒有破壞前就采取必要的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施――乳化瀝青稀漿封層,將會使舊路面煥然一新,并使維修后的路面具有防水、抗滑、耐磨等特點(diǎn),是一種優(yōu)良的保護(hù)層,起到了延長路面使用壽命的作用。

(2)新鋪瀝青路面的封層。在新鋪筑的粗粒式瀝青混凝土路面上,為了增加路面的防水和磨耗性能,可在該路面上加鋪一層乳化瀝青稀漿封層保護(hù)層。其厚度為 5 mm,僅為熱瀝青砂厚度的一半,可以節(jié)省資金,并具有施工簡便和工效高的特點(diǎn)。

(3)在砂石路面上的鋪磨耗層。在平整壓實(shí)后的砂石路面上鋪筑乳化瀝青稀漿封層,可使砂石路面外觀具有瀝青路面的特征,提高砂石路面的抗磨耗性能,防止揚(yáng)塵、改善行車條件。在縣、鄉(xiāng)級農(nóng)村公路改造上有廣泛的應(yīng)用前景。

(4)水泥混凝土路面和橋面的維修養(yǎng)護(hù)。乳化瀝青稀漿封層對水泥混凝土具有良好的附著性,當(dāng)水泥混凝土路面因多年行車后,路面產(chǎn)生裂縫、麻面或輕微不平時(shí),采用乳化瀝青稀漿封層后,可改善路面的外觀,提高路面的平整度,延長水泥混凝土路面的使用壽命。在橋梁的行車表面層采用乳化瀝青稀漿封層處治可起到罩面作用,并且很少增加橋面的自重。

(5)用于高速公路下封層。高速公路穩(wěn)定土層施工完后,進(jìn)行稀漿封層施工,再鋪熱瀝青面層,能有效提高路面的防水性能。這項(xiàng)施工工藝在今后高速公路施工將中普遍使用,例如,筆者所在的江西彭澤至湖口高速公路新建工程就使用了這種稀漿封層技術(shù)(厚 6 mm),根據(jù)現(xiàn)在的情況來看,已在防水、聯(lián)結(jié)、經(jīng)濟(jì)等方面取得了良好的效果。

3 稀漿封層施工技術(shù)

下面著重結(jié)合江西彭澤至湖口高速公路新建工程介紹下稀漿封層技術(shù)(厚 6mm)的施工。

本項(xiàng)目稀漿封層施工開始于 2009年 12月,工程量為 759 694m2,厚度 6 mm。施工隊(duì)配備了兩臺稀漿封層攤鋪車進(jìn)行施工。

3.1 稀漿封層混合料的組成

稀漿封層由良好級配的礦料、乳化瀝青、填料、水及添加劑等組成,選用的材料事先需由試驗(yàn)室試驗(yàn)確定,各種材料的配合比也應(yīng)由試驗(yàn)室決定。為了保證實(shí)際所用的材料及材料的配比與試驗(yàn)室相符,在施工前必須進(jìn)行選擇評價(jià)。

3.2 礦料的選擇

礦料在稀漿封層混合料中起骨架作用,其最大粒徑?jīng)Q定稀漿封層的厚度。礦料用礦質(zhì)材料,可采用石屑、機(jī)制砂等。要求材質(zhì)堅(jiān)硬、干凈、粗糙、超規(guī)格粒徑的顆粒要徹底清除。

3.3 乳化瀝青的選擇

稀漿封層混合料中起粘結(jié)作用的是所用乳化瀝青中的瀝青材料,因此,乳化瀝青中的瀝青應(yīng)符合道路石油瀝青標(biāo)準(zhǔn)。施工用的乳化瀝青必須進(jìn)行質(zhì)量檢測,檢測的內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)必須符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中 BC-1、BA-1型乳化瀝青的技術(shù)要求和《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ 052-2000)中有關(guān)乳化瀝青的試驗(yàn)規(guī)程。

3.4 水的選擇

水是構(gòu)成稀漿混合料的重要組成部分,它的用量的大小是決定稀漿稠度和密實(shí)度的主要因素。

稀漿混合料的水是由礦料中的水、乳液中的水和拌和時(shí)的外加水構(gòu)成的。任何一種混合料都可由集料、乳液及有限范圍的外加水組成穩(wěn)定的稀漿。總含水量(包括外加水、乳液中含水和礦料中含水)應(yīng)控制為礦料質(zhì)量的 12%～20%。

3.5 填料的選擇

填料可分為具有化學(xué)活性的填料和不具有化學(xué)活性的填料。不具有化學(xué)活性的填料一般指礦粉等,具有化學(xué)活性的填料包括水泥、石灰粉、硫酸銨粉、粉煤灰等。在添加具有化學(xué)活性的填料時(shí),應(yīng)充分考慮填料與礦料、乳化瀝青的反應(yīng)及相容性,應(yīng)有利于稀漿混合料的拌和、攤鋪和成型,保證封層的整體強(qiáng)度。

最常用的礦物填料是水泥,其次是石灰。礦粉的質(zhì)量應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ 032-94)的有關(guān)規(guī)定。

3.6 添加劑的選擇

乳化瀝青稀漿封層混合料中的添加劑視需要而定。添加劑可分為促凝劑和緩凝劑,其作用主要是加快或減緩乳化瀝青在稀漿混合料中的破乳速度,滿足拌和攤鋪和開放交通的需要。添加劑的類型應(yīng)在室內(nèi)試驗(yàn)時(shí)確定,或由乳化劑生產(chǎn)廠配套指定。

4 稀漿封層實(shí)施步驟

4.1 人員配備及分工

稀漿封層施工質(zhì)量的好壞,有賴于一支高素質(zhì)的施工隊(duì)伍,取決于他們的知識、經(jīng)驗(yàn)和技巧。施工隊(duì)的人員基本組成,應(yīng)包括隊(duì)長一名、操作手一名、駕駛員四名(稀漿封層、裝載機(jī)、油罐車和水車駕駛員各一名)、工人若干。

稀漿封層機(jī)的駕駛員,不僅要有熟練的駕駛技術(shù),還必須充分了解機(jī)械后方能進(jìn)行操作。駕駛員必須熟知操作手發(fā)出的(事先約定的)手勢或喇叭聲,并能及時(shí)起動、停止、加速、減速、向左、向右。對于邊線與接縫,與操作手的密切合作就顯得更為重要。駕駛員應(yīng)很快將機(jī)械進(jìn)入位置,確保攤鋪箱位置準(zhǔn)確。作為一名熟練的駕駛員,應(yīng)能通過后視鏡密切關(guān)注后方的工作進(jìn)程,隨時(shí)按需要調(diào)整機(jī)械的前進(jìn)速度,以保持?jǐn)備佅鋬?nèi)稀漿為一定數(shù)量。

操作手除了必須與駕駛員配合默契之外,還必須熟悉標(biāo)定原理和標(biāo)定方法,能隨時(shí)根據(jù)材料的情況,調(diào)整配合比。更為重要的是,能準(zhǔn)確判斷流入攤鋪箱及攤鋪箱內(nèi)的稀漿稠度。從拌和缸中流出的稀漿,必須是穩(wěn)定的,乳液能均勻地分布在粒料上,并含有足夠的水,使它能容易分布,但又不會離析。要有效地完成這一工作,需靠操作手以往的經(jīng)驗(yàn),以及從拌和缸與攤鋪箱里的稀漿混合料的外觀和形狀,來判斷這些混合料是否穩(wěn)定及拌和比例是否適當(dāng)。操作手的技巧也表現(xiàn)在恰如其分地起動、停止,以及混合料在攤鋪箱中的左右分布,取得完美的接縫和邊線處理。當(dāng)隊(duì)長不在現(xiàn)場時(shí),則由操作手負(fù)責(zé)現(xiàn)場工作。

裝載機(jī)駕駛員的任務(wù)除了給稀漿封層車上料外,還應(yīng)經(jīng)常觀察礦料的質(zhì)量,尤其是注意粗細(xì)料的均勻性和含水量的一致性,當(dāng)料堆表面的礦料與堆中的礦料有不同時(shí),應(yīng)立即翻堆。

若干工人的工作主要包括:篩料、協(xié)助裝料(包括礦料、乳化瀝青、填料、水和添加劑)、安放及搬運(yùn)隔離墩、攤鋪后起點(diǎn)終點(diǎn)的處理、邊線與接縫的刮平、攤鋪箱的清潔、原路面的清掃以及一些必需的手工作業(yè)。

4.2 交通管理與控制

剛攤鋪的稀漿封層,必需有一段養(yǎng)護(hù)成型期。在養(yǎng)護(hù)成型期內(nèi),應(yīng)嚴(yán)禁車輛和行人進(jìn)入,因此交通的管制非常重要。

4.3 施工準(zhǔn)備工作

施工前的準(zhǔn)備工作,包括材料、機(jī)械設(shè)備、原路面補(bǔ)強(qiáng)與清掃、交通管制等都已按要求完成。

4.4 施工條件

(1)施工養(yǎng)護(hù)成型期內(nèi)氣溫＞10℃。

(2)雨后路面積水未干或未清除以前,不可施工。

(3)施工養(yǎng)護(hù)成型期內(nèi)可能會降雨,則不可施工。

(4)施工隊(duì)伍人員配備整齊,一支訓(xùn)練有素的專業(yè)施工隊(duì)伍是稀漿封層施工質(zhì)量的保證,他們應(yīng)該技術(shù)熟練,配合默契。

(5)落實(shí)交通管理,并有專人負(fù)責(zé)。

4.5 施工程序

一般稀漿封層施工采用以下程序:

基層檢測——封閉管制交通——清掃路面——放樣放線——攤鋪——修補(bǔ)修邊——早期養(yǎng)護(hù)——開放交通。

當(dāng)準(zhǔn)備工作和施工條件均符合要求后,可以正式施工。機(jī)械攤鋪施工程序如下:

(1)放樣畫線。

根據(jù)路幅全寬,調(diào)整攤鋪箱寬度,使施工車程次數(shù)為整數(shù)。據(jù)此寬度從路緣開始放樣,一般第一車均從左邊開始,畫出走向控制線。

(2)裝料。

將符合要求的礦料、乳化瀝青、填料、水、外摻劑等分別裝入攤鋪機(jī)的相應(yīng)料箱,一般應(yīng)全部裝滿,并應(yīng)保證礦料的濕度均勻一致。

(3)攤鋪。

1)將裝好料的攤鋪機(jī)開至施工起點(diǎn),對準(zhǔn)走向控制線,并調(diào)整攤鋪箱厚度與拱度,使攤鋪箱周邊與原路面貼緊。

2)操作手再次確認(rèn)各料門的高度或開度。

3)開動發(fā)動機(jī),接合拌和缸離合器,使攪拌軸正常運(yùn)轉(zhuǎn),并開啟攤鋪箱螺旋分料器。

4)打開各料門控制開關(guān),使礦料、填料、水幾乎同時(shí)進(jìn)人拌和缸,并當(dāng)預(yù)濕的混合料推移至乳液噴出口時(shí),乳液噴出;應(yīng)安排一名施工人員用鐵鍬將最初排出的材料接走,倒入旁邊的廢料車中。

5)調(diào)節(jié)稀漿在分向器上的流向,使稀漿能均勻地流向攤鋪箱左右。

6)調(diào)節(jié)水量,使稀漿稠度適中。

7)當(dāng)稀漿混合料均勻分布在攤鋪箱的全寬范圍內(nèi)時(shí),操作手就可以通知駕駛員啟動底盤,并緩慢前進(jìn),一般前進(jìn)速度為 1.5～3.0 k m/h,但應(yīng)保持稀漿攤鋪量與生產(chǎn)量的基本一致,保持?jǐn)備佅渲邢{混合料的體積為攤鋪箱容積的 1/2左右。

8)混合料攤鋪后,應(yīng)立即進(jìn)行人工找平,找平的重點(diǎn)是:起點(diǎn),終點(diǎn),縱向接縫,過厚,過薄或不平處,尤其對超大粒徑礦料產(chǎn)生的縱向刮痕,應(yīng)盡快清除并填平。

9)當(dāng)攤鋪機(jī)上任何一種材料用完時(shí),應(yīng)立即關(guān)閉所有材料輸送的控制開關(guān),讓攪拌缸中的混合料攪拌均勻,并送入攤鋪箱攤鋪完后,即通知駕駛員停止前進(jìn)。

10)將攤鋪箱提起,然后把攤鋪機(jī)連同攤鋪箱開至路外,清潔攪拌缸和攤鋪箱。施工人員應(yīng)將施工末段4m范圍內(nèi)不符合要求的材料立即清除,倒入廢料車中。

11)查對材料剩余量。

(4)接縫。

縱向接縫與攤鋪方向及路線方向平行,是一條很長的線,是影響封層總體外觀的重要方面,因此縱縫的處理非常關(guān)鍵。為了保證接縫的平整,搭接寬度不宜過大,一般控制在 30～70 mm之間較為合適,接縫處高出量≤6 mm。在先鋪筑的接縫處進(jìn)行預(yù)濕水處理有助于兩車稀漿混合料的連接,而用橡膠刮耙處理接縫的突出部分非常有效,再用掃帚進(jìn)行掃平,使縱向接縫變得平順,總體外觀更佳。

橫向接縫應(yīng)做成對接接縫,施工步驟為:

1)用油氈將前一施工段末端 1～3 m覆蓋,保證油氈末端與稀漿封層材料邊緣平齊。

2)攤鋪車后退,使攤鋪槽后緣落在油氈上。

3)起動攤鋪車開始攤鋪。

4)將油氈連同上面的稀漿封層混合料一道取走,倒入廢料車中;清洗油氈,以備下次使用。

這樣可以保證一個非常平整的起點(diǎn)和良好的外觀。當(dāng)攤鋪機(jī)所攜帶的任何一種材料(一般是礦料)已經(jīng)用完時(shí),操作手應(yīng)力求攤鋪箱內(nèi)混合料分布均勻。當(dāng)該路段進(jìn)行最后一車施工時(shí),其終點(diǎn)的處理應(yīng)該采取人工整平,并做出一條直線。

4.6 成型養(yǎng)護(hù)

剛攤鋪的稀漿混合料,在養(yǎng)護(hù)成型期間內(nèi),嚴(yán)禁任何車輛和行人進(jìn)入,否則將帶來不良的外觀。但有時(shí)一些路段在攤鋪后必須立即開放交通的,必須采取一些措施,盡可能減少對稀漿封層的損壞。撒砂保護(hù)是一個可取的辦法,在需要開放交通的路段撤上一層薄砂,將避免粘輪現(xiàn)象的發(fā)生。撒砂的時(shí)間最好在稀漿破乳之后進(jìn)行,太早也將產(chǎn)生輪跡。在這些路段上最好應(yīng)避免急剎車和急轉(zhuǎn)彎,否則將破壞路面。

有時(shí)成型的稀漿封層上會出現(xiàn)發(fā)亮、發(fā)粘,甚至是一層油膜的現(xiàn)象,處理的辦法是在開放交通前撒砂進(jìn)行保護(hù),撤砂后進(jìn)行碾壓將更好。

施工時(shí)產(chǎn)生的一些缺陷,如漏鋪、刮痕、腳印等,均應(yīng)在開放交通前進(jìn)行修補(bǔ),以防病害擴(kuò)大。

5 結(jié)束語

稀漿封層施工后,應(yīng)對現(xiàn)場進(jìn)行清理,路面上不應(yīng)留有任何松散或成堆廢棄物。不慎漏出的乳化瀝青或施工終點(diǎn)多余的乳化瀝青所產(chǎn)生的光滑表面應(yīng)撒上一層石屑,并掃平。料場的整潔也特別重要,尤其裝乳化瀝青的地方,被漏出的乳液污染的可能性很大,應(yīng)及時(shí)清理。開放交通后的稀漿封層路面上不應(yīng)留有任何障礙,保證交通順暢。

[1] 張克龍.高速公路稀漿封層機(jī)械設(shè)備的施工組織[J].山西建筑, 2002(6):31-34.

[2] 楊楓.稀漿封層技術(shù)在高速公路路面下封層中的應(yīng)用[J].公路交通技術(shù),2003(3):119-123.