水泥灌漿瀝青路面施工工藝進展

岳宗豪，郝培文，李奕佳，李紹輝，劉 濤

1. 中石油燃料油有限責任公司研究院，北京 100195 2. 長安大學 道路結構與材料交通行業(yè)重點實驗室，陜西 西安 710065

0 引言

水泥灌漿瀝青路面由于其優(yōu)越的抵抗變型及漏油污染能力，一直被作為一種特種路面。通常水泥灌漿瀝青路面是由單一空隙率（25%~35%）的瀝青混合料骨架（通常厚度為60 mm）灌注高流動性的水泥膠漿而成。當瀝青混合料冷卻下來時，應立即將水泥漿灌注，并且使其通過重力滲透到空隙結構中。當層中空隙已經(jīng)完全浸漬，需要人工采用橡膠刮刀對表面進行處理，以提高其抗滑性和耐久性并改善外觀。該路面將水泥與瀝青路面的優(yōu)異性能相結合（如柔性、抗車轍能力），體現(xiàn)瀝青特征的同時具有較高的承載性及水泥混凝土的耐磨性。相對于傳統(tǒng)水泥混凝土路面，水泥灌漿瀝青路面最主要的優(yōu)勢是施工速度快，可以滿足短期內(nèi)開放交通的需求。其當前的應用領域包括：機場道面、工廠地面、港口、公交站點、配送中心以及其他重載區(qū)域。

由于該路面兼有瀝青路面和水泥砂漿的施工特點，施工工藝的組合與配套性決定了該技術的應用效果，為此不同的國家均對其施工工藝進行了研究。本文結合近年來國內(nèi)外的相關研究成果，總結其施工工藝，供中國技術人員參考。

1 灌漿用水泥漿數(shù)量的確定

水泥灌漿瀝青路面的水泥膠漿是在瀝青路面成型后才進行灌入，為使施工連續(xù)并且不造成太大浪費，施工

前需估算水泥膠漿的用量。用路面基體瀝青混合料的總體積乘以其空隙率即可求得所需水泥漿數(shù)量。例如，路面厚度為5 cm，面積為1 m2，基體瀝青混合料連通空隙率為24.3%，則每平米路面的水泥膠漿用量為0.05×1×0.243＝0.012 15 m3，再按剛拌好的水泥漿的體積和質(zhì)量，算出密度為1.959 g·cm－3，從而得出水泥膠漿的用量；根據(jù)各種材料用量比例和各組成材料質(zhì)量之和，可算出各種組成材料的用量。

2 施工工序

水泥灌漿瀝青路面的施工工序為：基體瀝青混合料鋪設、水泥膠漿攪拌、水泥膠漿浸透、表面水泥膠漿刮除整平、養(yǎng)生供用等。

2.1 基體瀝青混合料的拌合與鋪筑

基體瀝青混合料的拌合與攤鋪使用普通攪拌站和攤鋪機進行，見圖1、2，與普通瀝青混凝土路面施工方法相同，但是要嚴格控制平整度，盡量選用寬幅攤鋪設備以減少接縫痕跡，保證平整度。瀝青混合料在攤鋪中要嚴格控制骨架空隙率，一般使用低噸位的雙鋼輪壓路機靜壓，如圖3所示。這是由于輪胎式壓路機容易使瀝青路表面空隙堵塞，影響下一步的灌漿；振動壓路機易使級料破碎，改變空隙率。鋼輪壓路機碾壓次數(shù)可比碾壓普通瀝青混凝土的少，當材料溫度降到80 ℃左右時要進行整平碾壓，以消除輪跡。成型后，非施工車輛嚴禁在路上行駛，在交通完全封閉的情況下冷卻，并嚴格防止砂在拌合廠拌合，如圖5~7所示，按照水、礦粉（顏料）、水泥、細砂、外加劑的順序3 min內(nèi)放完各種材料，拌合均勻即可。在現(xiàn)場測定水泥膠漿的流動度，見圖8、9，同時制備灰漿試塊用以測試砂漿強度，見圖10。為避免水石、贓物等附著到路面上堵塞表面空隙，見圖4。

圖1 美國用于基體瀝青混合料拌合的設備

圖2 美國用于基體瀝青混合料攤鋪的設備

圖3 使用1.5 t壓路機對開級配混合料進行靜壓

圖4 成型的開級配瀝青混合料層

圖5 不同類型的移動式水泥拌漿機

2.2 水泥膠漿拌制

水泥膠漿可采用移動式拌漿機現(xiàn)場拌合制作或集中泥膠漿流動度隨時間增長而變小，攪拌完畢后要盡快灌漿，各工序之間的銜接要迅速、緊湊。

2.3 灌漿

當確認鋪設的多孔基體瀝青混合料已冷卻至50 ℃以下后，將設計用量的水泥膠漿反復在鋪裝層表面鋪灑，見圖11~13。為讓水泥漿順利、均勻、快速地下滲，水泥漿灑鋪后應一邊用橡膠板推耙刮漿（圖14~16），一邊借助6~8 t小型振動壓路機輔助碾壓振動貫入，如圖17、18所示。直至水泥膠漿不再下滲、空隙灌滿為止。當路面有縱坡時，要從低處向高處灑鋪漿料，以防止水泥膠漿快速流動而影響滲透效果。碾壓時盡量避免水泥漿黏附在碾壓輪上。

2.4 多余膠漿刮除表面整平

滲透完畢后，用手動或自動的橡膠刮板設備將殘余在表面的水泥膠漿刮除、清除干凈，以暴露出基體瀝青凹凸不平的表面（圖19~22），否則會降低路面的摩擦系數(shù)，還可能造成表面多余水泥膠漿硬化成層后收縮開裂。

2.5 養(yǎng)生供用

因為有水泥膠漿的存在，施工完畢后要對路面進行一定時間的養(yǎng)生。養(yǎng)生時間一般由漿料的性質(zhì)決定，待漿料硬化后放可開放交通。例如，普通型水泥的養(yǎng)生時間一般為3 d，早強型為1 d，而超早強型則為3~5 h。但有時會根據(jù)該復合混合料的耐磨和抗車轍性與水泥抗壓強度的關系來確定養(yǎng)生時間，水泥抗壓強度的標準在4.9 MPa以上。養(yǎng)生期間嚴格封閉交通，禁止一切人員、車輛通行，并注意防止雨水沖刷。圖23~25為不同灌漿材料路面養(yǎng)生后的表面，圖26為現(xiàn)場取出的芯樣。

3 施工注意事項

（1）在使用振動壓路機幫助水泥膠漿滲透時，要控制機械的行駛速度和碾壓次數(shù)，使膠漿徐徐下滲的同時避免漿料四濺。

（2）對于彩色灌漿路面，在灌漿施工前要將攪拌、輸送、接觸彩色水泥膠漿的機具徹底清洗干凈，施工人員也要采取一定的措施，避免路面污染。

（3）在養(yǎng)生結束通車后，最好繼續(xù)間隔灑水，養(yǎng)護一段時間（7 d），這樣有利于路面內(nèi)部水泥膠漿強度更好地形成，同時減小其收縮。

（4）橡膠路耙形如長方形，長約50 cm，高約5 cm，安裝長木棒把手。橡膠路耙的硬度應適中，既不能太軟，要能刮除表面多余漿液，又不能太硬，要能容易刮出瀝青路面。

4 規(guī)?；┕?/h2>

普通中小規(guī)模水泥灌漿瀝青路面的施工順序是：基體瀝青混合料鋪設、水泥膠漿攪拌、水泥膠漿浸透、水泥膠漿整平、養(yǎng)生供用。傳統(tǒng)的施工方法是：鋪設基體瀝青混合料后利用移動式拌漿機在現(xiàn)場攪拌水泥乳漿，人工灑布并攤鋪，然后利用振搗板和小型振動壓路機將水泥乳漿填充于基體瀝青混合料的空隙中，水泥膠漿量估計適宜的時候，利用橡膠耙清除剩余的水泥膠漿并進行表面整平。由于這些作業(yè)相當繁雜，大部分施工作業(yè)需要很多的勞動力和較高的熟練程度，因此開發(fā)新型設備對水泥灌漿瀝青路面施工來說是非常必要的。

4.1 施工合理化對策

（1）施工效率的提高。傳統(tǒng)的施工方法需要很多勞動力，大規(guī)模施工時只得以延長作業(yè)時間和增加施工隊伍來對應，所以確保作業(yè)熟練的優(yōu)質(zhì)勞動力很重要。因此，通過作業(yè)的機械化、自動化等改善施工效率，以求在省力的同時大幅度提高生產(chǎn)效率，縮短工期。

（2）質(zhì)量的穩(wěn)定化與提高精度的對策。傳統(tǒng)的施工方法中，大規(guī)模施工時存在人員水平的差別，施工過程中的失誤有可能對整平質(zhì)量和施工質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。因此，為了獲得穩(wěn)定和高精度的施工質(zhì)量，要建立能避免個人差別的水泥膠漿的攪拌、灑布、浸透及整平對策。

4.2 改善原理

（1）水泥膠漿的填充原理。水泥膠漿填充到基體瀝青混合料空隙中的機理是瀝青混合料空隙內(nèi)的空氣與水泥乳漿的置換，而與空氣置換的機理是“壓入”、“吸引”、“振動”等。其中直接使基體瀝青混合料振動的方法具有促進水泥膠漿流動加快的特點，且根據(jù)試驗得出高頻率的平板狀振動裝置效果最好，應以此為填充機理。

其次，在水泥膠漿的灑鋪過程中，如果將水泥膠漿一次全部灑布在大面積的基體瀝青混合料上，水泥膠漿就會成為隔離層，妨礙空隙內(nèi)空氣的排出。因此，將水泥膠漿灑鋪適量即可。另外，為了防止路面坡度造成填充的水泥乳漿流動，應在填充用振動平板的后面設置旋轉式橡膠刮板，連續(xù)反復耙平流動的膠漿。

（2）水泥膠漿的回收與表面整平機理。填充的水泥膠漿通常會剩余，因此填充后需進行剩余膠漿的回收和表面修整。傳統(tǒng)做法是人工用橡膠刮板將剩余膠漿刮掉并擦鋪在未填充處，但夏季高溫時水泥膠漿的凝固反應加快，會妨礙填充。

因此，應在膠漿填充裝置通過后立即將剩余水泥漿收集起來。具體做法是將回收裝置與水泥膠漿填充裝置一體化，用泵抽回至旋轉攪動罐進行一次回收利用，還可以利用移動式回收裝置二次回收剩余的水泥漿作為他用，既減少了材料損失，也大大地節(jié)省了勞力。

另外，面層多余水泥膠漿的鏟除、整平工作還可以采取在鋼輪壓路機上安裝橡膠刮板進行面層整平的機械化施工，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人力施工，這樣可以提高施工效率及質(zhì)量。

4.3 水泥膠漿填充機械

根據(jù)上述施工分析，開發(fā)一種簡單的水泥膠漿灑鋪填充機械（圖27）是非常必要的。

水泥膠漿灑鋪填充機械的主要部件及功用如下。

（1）水泥膠漿攪拌盛放裝置，用來預先盛放并攪拌將要灑鋪的水泥膠漿。

（2）水泥膠漿噴口，使水泥膠漿從攪拌盛放裝置里排出到路面上。

（3）高性能膠漿泵，將回收的水泥膠漿泵送回攪拌盛放裝置中。

（4）可振動的鋼輪，產(chǎn)生振動波促進水泥膠漿下滲，振動頻率可調(diào)。

（5）旋轉式刮板，促進水泥膠漿的下滲并且刮平表面膠漿。

（6）剩余膠漿回收裝置，通過高性能膠漿泵回收多余的水泥膠漿進行二次利用。

（7）操控臺，控制以上各種裝置的運轉。

5 結語

水泥灌漿瀝青路面是近些年才在中國興起的新型路面結構，應用才剛剛起步。在使用這些材料時，一定要根據(jù)當?shù)氐臍夂?、地理、環(huán)境、財力等條件，因地制宜地選擇合適的材料，同時需積極研究新型施工設備，才能使得該技術健康快速發(fā)展，以達到大面積推廣應用的目的。