乳化瀝青水泥混凝土特性及施工工藝研究

張玉會(huì)

（駐馬店市公路工程開(kāi)發(fā)有限公司，河南 駐馬店 463000）

在我國(guó)， 目前的使用的主流路面類型以瀝青穩(wěn)定類面層和水泥穩(wěn)定類面層為主，其中瀝青穩(wěn)定類路面結(jié)構(gòu)具有路面平整度好，施工機(jī)械化程度高，開(kāi)放交通早、行車噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，但也存在溫度敏感性差等缺點(diǎn)， 水泥混凝土路面具有強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好，耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，但也存在修復(fù)困難，行車噪聲大，開(kāi)放交通遲等缺點(diǎn)。

以上典型的柔性路面和剛性路面的使用功能和和力學(xué)性能、工作特性上都有各自的特點(diǎn)，但同時(shí)也具有了一定的互補(bǔ)性，本文通過(guò)研究柔性路面和剛性路面的可能性，并分析其特性，以求開(kāi)發(fā)出強(qiáng)度適宜、溫度敏感性相對(duì)較低、耐久性好，抗老化能力強(qiáng)的路面材料，并提出合理的材料拌各及路面施工工藝。

1 原材料組成

1.1 粗集料采用石灰?guī)r破碎后并經(jīng)篩分的碎石， 要求強(qiáng)度高，清潔、干燥、表面粗糙，針片狀含量和壓碎值符合《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》和《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》。 細(xì)集料可采用天然砂、機(jī)制砂，細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜志，并有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配。

1.2 水泥采用PO42.5 號(hào)普通碳酸鹽水泥，根據(jù)施工工藝選擇適合的凝結(jié)時(shí)間，不建議采用快硬、早強(qiáng)水泥，水泥安全性要符合要求。

1.3 乳化瀝青采用慢裂型陽(yáng)離子乳化瀝青和慢裂型陰離子乳化瀝青，乳化瀝青的質(zhì)量應(yīng)符合《道路用乳化瀝青技術(shù)要求》等規(guī)定，制備乳化瀝青的基質(zhì)瀝青應(yīng)選A、B 級(jí)要求，并在貯存期間保持不離析、不凍結(jié)、不破乳。

1.4 消泡劑采用磷酸三丁消泡劑，化學(xué)純等級(jí)。減水劑采用高效減水劑，主要成份為萘磺酸鹽甲醛縮全物，呈褐色粉狀，使用比例以水泥用量的質(zhì)量比1%計(jì)。

1.5 拌和用水采用潔凈的生活用水。

2 各原材料對(duì)混合料的影響

按上以材料制做試件，經(jīng)試驗(yàn)得知：

2.1 水泥強(qiáng)度直接影響著乳化瀝青水泥混凝土的抗壓和抗折強(qiáng)度，強(qiáng)度較高時(shí)抗彎拉模量有所增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)的幅度沒(méi)有抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)的幅度大，水泥標(biāo)號(hào)的提高使乳化瀝青水泥混凝土的強(qiáng)度相應(yīng)提高同時(shí)還不降低期韌性。 但乳化瀝青水泥混凝土抗壓強(qiáng)度高并不代表其抗折強(qiáng)度高。

2.2 理論上講， 外加劑會(huì)對(duì)乳化瀝青水泥混凝土的力學(xué)性能造成很大的影響，如果同時(shí)摻入消泡劑和減水劑，其抗折強(qiáng)度較高；只摻加減水劑的彈性模量較高，說(shuō)明減水劑改善了混合料的力學(xué)特性。 且摻入外加劑后，混合料的和易性有所改善。

2.3 水灰比對(duì)于水泥基的強(qiáng)度有著決定性影響， 水灰比大，乳化瀝青水泥混凝土的強(qiáng)度降低，抗彎拉彈性模量減??；水灰比小，乳化瀝青水泥混凝土的強(qiáng)度提高，抗彎拉彈性模量增大。

2.4 消泡劑的作用是消除各種外加劑在混合料中產(chǎn)生和引入的氣泡，可以增加成型后混合料的密實(shí)性，從而提高強(qiáng)度，但另一方面氣泡的減少也會(huì)引起混合料和易性相對(duì)降低，實(shí)踐中，瀝青材料中加入消泡劑，可以通過(guò)減小應(yīng)力集中，增強(qiáng)應(yīng)力分布的均勻性，以提高成型試件的強(qiáng)度。

2.5 試驗(yàn)表明， 陰離子乳化瀝青在乳化瀝青水泥混凝土中，并不能形成強(qiáng)度較高的混合料，相同比例的瀝青摻加量情況下，其強(qiáng)度明顯小時(shí)于陽(yáng)離子乳化瀝青形成的混合料試件。

2.6 乳化瀝青水泥混凝土的抗壓彈性模量比普通水泥砼的明顯偏低，但抗彎拉彈性模量的降低要比抗壓彈性模量的幅度小。

2.7 相對(duì)于普通瀝青混合料， 乳化瀝青水泥混凝土混合料由于加入了水泥，其抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度都有一種隨著時(shí)間增長(zhǎng)而增強(qiáng)的趨勢(shì)。

3 乳化瀝青水泥混凝土特性

3.1 由于水泥混凝土中加入了乳化瀝青材料以及其它外加劑，使得試件相比水泥混凝土試件來(lái)講，弱化了明顯的屈服階段，乳化瀝青這種柔性材料的存在，使其應(yīng)力重新進(jìn)行了分布，韌性有了較好的改善，使外力超過(guò)了試件的極限屈服強(qiáng)度，而水泥材料凝結(jié)體破壞后，乳化瀝青凝結(jié)體還可以保持一定的應(yīng)力，以提高路面的承載能力。 從試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，水泥混凝土進(jìn)行破壞試驗(yàn)時(shí)，其在明顯屈服點(diǎn)之后，沒(méi)有了承載能力，而乳化瀝青水泥混凝土試件在承受了極限應(yīng)力后，還有一個(gè)較長(zhǎng)的應(yīng)力基本保持不變而應(yīng)變繼續(xù)增加的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程就是提高路面承載能力和耐久性的基礎(chǔ)。

3.2 由于混合料中加入了乳化瀝青這種憎水性材料，且乳化瀝青在混合料中的柔性作用， 在整體試件或試件破壞后，其還能夠阻止水分子的滲透，起到抗?jié)B作用，從而提高路面防水性能。

3.3 同理， 由于在混合料中加入了水泥， 水泥分散在水泥、碎石的相擠嵌空間中，在混合料中形成了一定的強(qiáng)度，從而弱化了瀝青這種材料對(duì)溫度敏感性的影響，提高了混合料整體的穩(wěn)定性，從一定程度中解決了瀝青穩(wěn)定類混合料的高溫敏感從而對(duì)道路行車不利的影響。

3.4 通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析， 乳化瀝青水泥混凝土相比普通混凝土來(lái)講，其溫縮要小，因此，在乳化瀝青水泥混凝土結(jié)構(gòu)層次中，其溫度應(yīng)力小時(shí)于普通混凝土的溫度應(yīng)力，在一定程度上方便了施工。

3.5 路面材料使用性的要求之一就是有一定的抗疲勞性能，本試驗(yàn)騎過(guò)梁式試件三分點(diǎn)加載彎曲疲勞試驗(yàn)，通過(guò)控制加載模式，試件、試驗(yàn)溫度、高低應(yīng)力比、靜載彎拉強(qiáng)度等指標(biāo)，得出乳化瀝青水泥混凝土的抗疲勞強(qiáng)度優(yōu)于變通水泥混凝土。

4 乳化瀝青水泥混凝土的施工工藝

4.1 實(shí)際施工中，采用配合比如下：水泥：水：集料：乳化瀝青：消泡劑：減水劑=1∶0.45∶6.67∶0.2∶0.004∶0.008。

4.2 恢復(fù)中線，并檢查下承層，保持下承層的清潔，對(duì)下承層松散表面進(jìn)行清理，在鋪筑前對(duì)基底灑水，保持一定的濕度。

4.3 混合料拌制。拌和設(shè)備采用強(qiáng)制式拌和機(jī)拌和，以改善由于乳化瀝青的加入而引起的粘性增大而產(chǎn)生的不均勻性。在拌和機(jī)的上部位置，設(shè)置乳化瀝青、外加劑等的存儲(chǔ)、加入和計(jì)量裝置，以保證方便、準(zhǔn)確的添加。

加料順序如下：先將集料、水泥、減水劑加入拌和機(jī)中不加水干拌，隨后加水?dāng)嚢?，最后加入乳化瀝青和消泡劑。 拌和時(shí)間要保證陽(yáng)離子乳化瀝青破乳之前結(jié)束，否則將因陽(yáng)離子乳化瀝青的破乳使得混合料的施工和易性降低，從而增加了施工難度。 在保證乳化瀝青與集料拌和均勻的前提下，拌和時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。 適宜的拌和時(shí)間應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)使用集料級(jí)配情況、乳化瀝青破乳速度、拌和機(jī)械性能、施工時(shí)的氣候等具體條件通過(guò)試驗(yàn)確定，拌和時(shí)間確定后不宜隨意變動(dòng)。 一般拌和時(shí)間控制在30 秒以內(nèi)。

4.4 混合料的運(yùn)輸。從出料到攤鋪時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，盡量控制在30 分鐘以內(nèi)，因保持瀝青水泥混凝土水分不致過(guò)分散失，從而保證保證在攤鋪前乳化瀝青不被破乳， 提高施工的和易性，保證工程質(zhì)量，運(yùn)矩過(guò)長(zhǎng)或運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng)建議采取覆蓋措施。

4.5 混合料的攤鋪。 攤鋪水泥乳化瀝青混合料宜采用瀝青混合料攤鋪機(jī)攤鋪，且宜全幅一次攤鋪成型，盡量減小接縫，以確保保證平整度，機(jī)械鋪筑的松鋪系數(shù)一般控制在1.10～1.2之間。 當(dāng)出現(xiàn)小坑洞和麻面時(shí)，由人工用鐵锨進(jìn)行補(bǔ)料。

4.6 混合料的壓實(shí)。 碾壓效果是保證路面密實(shí)的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)相關(guān)施工規(guī)范并結(jié)合本材料施工工藝，碾壓應(yīng)分為穩(wěn)壓，復(fù)壓和終壓三個(gè)階段。

（1）穩(wěn)壓。 其作用是穩(wěn)定尚未進(jìn)行碾壓的材料，使材料保持初步擠嵌，具有一定的壓實(shí)度，以避免可能產(chǎn)生擁包、推移等擾動(dòng)。 穩(wěn)碾時(shí)應(yīng)采壓路機(jī)靜碾，次數(shù)以兩遍為宜，碾壓速度宜慢，以減少對(duì)材料的擾動(dòng)。 碾壓時(shí)應(yīng)勻速直線進(jìn)退，避免在碾壓路段上制動(dòng)、起動(dòng)、轉(zhuǎn)彎、調(diào)頭。

（2）復(fù)壓。 此工序是保證材料碾壓密實(shí)的著急環(huán)節(jié)。 宜采用激振力大的振動(dòng)壓路機(jī)。 碾壓時(shí)輪跡宜重疊1/3～1/2，以便消除壓痕，提高路面平整度；碾壓遍數(shù)1～2 遍為宜，不可過(guò)分碾壓，以免發(fā)生推移。 碾壓速度不大于3km/h。

（3）終壓。 水泥乳化瀝青混合料達(dá)到一定密實(shí)度后，若繼續(xù)采用大功率振動(dòng)壓路機(jī)碾壓，會(huì)使路面表層形成一些淺的裂縫，對(duì)路面正常使用造成影響，因此宜采用氣壓式輪胎壓路機(jī)進(jìn)行終壓。 終壓時(shí)由于混合料已有一定的壓實(shí)度，因此可采用噸位較大的壓路機(jī)或膠輪壓機(jī)進(jìn)行作業(yè)，碾壓遍數(shù)視表面情況而定，一般在5～6 遍，碾壓速度4km/h～5km/h。

4.7 養(yǎng)生。為了保證施工質(zhì)量，減少水泥有強(qiáng)度形成期間的裂紋，在成型后隨后就應(yīng)該開(kāi)始養(yǎng)生，以保證強(qiáng)度形成。 為了提高路面的密實(shí)性、穩(wěn)定性和耐磨性，在鋪好的路面上應(yīng)立即覆蓋養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間不少于七天。 在此期間，應(yīng)封閉交通，并派專人灑水養(yǎng)生，保持面層的潮濕狀態(tài)。

4.8 切縫。 為了保證不斷板，在強(qiáng)度形成后，就應(yīng)該考慮切縫，用紅縫機(jī)按板厚的1/3-1/4 厚度進(jìn)行切割。

4.9 施工縫。施工接縫部位是路面的薄弱環(huán)節(jié)，施工接縫處理不好，在行車荷載的作用下易造成的早期損壞,且影響路面平整度。 在施工中，每天施工結(jié)束后將端部做成斜坡?tīng)?，并進(jìn)行碾壓。 第二天開(kāi)始施工時(shí)，將局部松散的地方人工刨去，然后攤鋪新料。

養(yǎng)生期過(guò)后，強(qiáng)度形成即可開(kāi)放交通。

5 結(jié)語(yǔ)

由于乳化瀝青水泥混凝土施工應(yīng)用少，其特性、施工工藝還有待于進(jìn)一步根據(jù)材料、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、路面使用要求進(jìn)行確定，宜先鋪筑試驗(yàn)段進(jìn)行對(duì)比，并留取室內(nèi)試件，以更好的控制施工質(zhì)量，確保道路壽命。