同步碎石封层技术在公路养护中的应用（精选10篇）
同步碎石封层作为一种预防性养护新技术它可以有效的防止路面病害的进一步蔓延,廷缓沥青路面老化疲劳进程,延长路面使用寿命,提高路面服务功能,节约养护维修资金,应用前景十分广阔.本文通过对应用情况进行总结,详细介绍了其技术机理、材料、设备要求、施工工艺及质量检测结果,提出推广应用的技术性建议.
作 者：李日清 贾满利 作者单位：李日清(陕西咸阳公路管理局)
贾满利(陕西咸阳公路管理局秦达公司,陕西咸阳,71)
关键词：碎石封层,施工举例,应用
1 同步碎石封层的概念及优点
同步碎石封层作为行之有效的公路预防性养护手段, 已在张掖公路管理局公路养护中大量推广应用, 它很大程度上延缓病害的发生速度, 达到延长公路使用寿命的作用。所谓同步碎石封层, 顾名思义就是利用同步碎石封层车将碎石及粘结材料 (道路石油沥青、乳化沥青、改性沥青或改性乳化沥青等) 同步铺洒在路面上, 通过胶轮压路机或行车碾压使碎石镶嵌在粘结料中形成单层沥青碎石磨耗层。
同步碎石封层技术的最大优点:一是, 体现在同步上, 实现喷洒到路面上的高温粘结料在不降温的状态下即时与碎石结合, 加之流体沥青的表面张力, 使热沥青沿石料纹路向上爬升高度约为石料高度的2/3, 依靠沥青的粘附性, 将石料牢固的粘结在路面上;二是, 同步碎石封层具有良好的抗滑性能和防渗水性能, 热沥青喷洒到路面上, 具有一定的流动性, 可以将轻微的龟网裂、贫油、掉粒等路面封住, 有效隔断地表水渗入对路面的侵蚀;碎石提高路面的防滑性能;三是, 节约资金, 同步碎石封层每平米约13元, 比重铺、挖补罩面等的造价低的多, 在公路建设资金不足的情况下, 采用同步碎石封层作为公路路面的养护手段, 能很大程度上节约养护经费。四是, 施工工艺简单, 笔者从2007年人工撒布碎石封层到先洒沥青再用碎石撒布车洒碎石, 到现在的同步碎石封层, 见证了碎石封层的进展过程, 也深感同步碎石封层技术的突飞猛进, 既节约了成本, 而且避免了对环境的污染、原材料的浪费, 可以说是很完美的施工工艺。施工完成后, 2小时内即可通车, 缩短了封闭交通的时间, 提高了公路的运输效益。
张掖公路管理局主要用同步碎石封层处治路面龟网裂以及贫油路段, 特别是小面积路面龟网裂收到了良好的效果, 也积累了成功的经验。
其主要的施工工艺:原有旧路面的处理→施工材料的准备→现场施工→胶轮压路机碾压→开放交通→路面清扫, 剩余骨料回收。
2 同步碎石封层准备工作
2.1 原路面处理
在施工前对原路面进行全面的路况调查, 对排查出的路面翻浆、沉陷、坑槽、裂缝 (如果要用大型铣刨机进行铣刨原路面的, 不建议在铣刨前进行裂缝处治, 否则在铣刨过程中会将会全部铣刨) 等病害进行彻底的处理。
2.2 材料的准备
2.2.1 胶结料
从同步碎石封层的原理可知, 同步碎石封层用胶结料无论是沥青或乳化沥青必须具有足够的粘结性, 以保证一定的粘结强度;要具用足够的爬升高度, 以保证一定的裹覆面积;要具用较宽泛的适用性, 以保证与石料的配伍性。
2.2.2 石料
矿料的选择是沥青碎石封层施工的关键, 矿料必须干燥洁净, 一般要求进行水洗, 其级配、材质的要求必须满足规范, 常用的碎石规格有4-6mm、6-10mm、8-12mm、10-14mm等。其技术要求符合规范规定。
2.2.3人员、机械组建一支30人施工经验丰富的队伍, 并对各自的分工详细部署, 在施工中各司其职、有条不紊。如果所用的同步碎石封层车是租赁的, 一定事先靠实, 并准备好胶结料能够运送到碎石封层车中。另外装载机、石料运输车、胶轮压路机、鼓风机等机械也要匹配。
2.2.4 石料的撒布量
在应用碎石封层技术进行路面养护时, 石料是主要用来抵挡车轮磨耗的, 所以正确的石料撒布量应该是可以完全覆盖旧路面, 石料之间应该是肩并肩紧密的构成一个平面, 达到100%石料覆盖率。
如果石料的覆盖率过低, 过多的紫外线对沥青的照射会导致沥青变性老化, 从而导致路面损坏情况发生。如果石料的覆盖率过高会导致过多的石料被挤压到沥青层中, 从而导致一些已经粘到沥青层的石料脱落。一方面造成不必要的材料浪费, 另外脱落的石料有可能会被车轮带起轧碎汽车挡风玻璃。所以碎石的洒布量8-10m3/1000m2。
3 施工举例
G312线K2584-K2604段地处河西走廊, 车流量大是重要的经济经济运输纽带。该段改建于2010年采用上铺下贯施工工艺, 路面宽度12米, 小面积路面龟网裂较多。龟网裂逐年滋生, 如果不进行预防性养护, 冬天雪水的渗入将会导致来年春融时节路面、路基发生翻浆、坑槽等病害剧增, 影响道路畅通, 增加养护成本。
3.1 施工准备
清扫路面。清扫路面杂物、灰尘, 并对有污泥的地方进行冲洗并风干, 使沥青能够充分粘附, 缝隙内的沙土清扫不干净的用鼓风机、铁丝清除, 确保道路石油沥青充分灌入。由于G312线K2584-K2592段拉红砂的车较多, 缝隙内有大量的红砂, 故用鼓风机进行清洁。
3.1.1 材料的准备
矿料到东乐石料场预定了200m3;本次试验路采用新疆克拉玛依炼油厂生产的90号A级石油沥青, 其针入度、延度、软化点三大指标均符合JTG F40—2004规范要求。道路石油沥青准备7吨。
3.1.2 机械及工具的准备
清扫设备:路面清扫机、鼓风机, 铁丝、扫把。
同步碎石封层车:用柴油进行彻底地清洗, 校正喷油嘴角度, 以及输送带等完好状况;50型装载机1台用于装卸石料;18T胶轮压路机一辆。
3.1.3 防护
在起、终点各铺油毛毡1道, 以免污染路面或接茬不齐;对路肩墙、百米桩、里程碑进行铺砂和包裹。
3.1.4 养护
用5—8mm碎石进行养护, 在外荷载和沥青粘结性的作用下, 养护砂嵌入缝中, 进一步充实裂缝, 达到预期的目的。
3.2 施工过程中的质量控制
加强主要工序的控制, 沥青碎石封层选择在干燥、炎热天气进行。施工时各工序紧密衔接, 不脱节。在洒布的接头处铺设3—5米的油毛毡, 沥青洒布量为1.2-1.3kg/m2 (具体根据龟网裂严重程度而定) 。碎石覆盖率达到100%, 尽量不出现碎石重叠、沥青膜外露现象。碎石撒布时, 在两幅搭接处预留10-15cm不撒石料, 待后幅施工时一并撒布。在碎石撒布的同时, 立即采用胶轮压路机紧跟碾压。碾压应保持2—3km/h的速度匀速行驶, 压实遵循先边后中、先慢后快的原则, 轮迹重叠30cm, 碾压遍数不小于5遍。碾压后集料之间嵌挤紧密。
沥青碎石封层施工结束后, 视现场具体情况, 限速开放交通, 并设专人指挥, 车速控制在30km/h内。
3.3 注重初期养护
养护期内我段每天安排6人和一辆拉运石料的车辆进行养护, 养护人员自动调整作息时间, 选择在每天的高温时间 (泛油最严重时间) 即中午12点至下午4点, 用5—8mm的碎石进行养护, 要求洒均匀, 不得出现堆积现象。
4 结论
同步碎石封层技术应用于公路养护中, 对原路的裂缝有一定的修复作用, 改善了原路面的抗滑性能, 有效的遏制了病害的提前发生, 以及其简单的操作工艺和同步碎石封层车高精确度的优势, 大大的减轻了养路工人的劳动强度, 提高公路路面的使用功能及服务水平。如果条件允许建议采用大型铣刨机对龟网裂进行铣刨, 铣刨过程中产生的沥青混凝土细末可以填充于裂缝缝隙中, 经行车碾压将裂缝封死, 然后进行碎石封层, 其效果更佳。
参考文献
[1]JTG H10-2009公路养护技术规范[S].
【关键词】沥青路面；同步碎石封层；养护技术
一、同步碎石封层技术
同步碎石封层的技术，是通过使用像同步碎石封层车这样的专门机械设备与材料粘结进行铺撒在需要施工的公路路面上，用自然行车的速度对路面碾压，或者是通过轮胎压路机对单层沥青碎石磨耗层进行碾压。同步碎石封层技术让这两个结合的时间间隔缩短，让粘结剂和集料颗粒的裹覆面积得到增加。这样集料之间的比列关系得到了有效的稳定，最终让作业的效率得到提高，设备减少培植，施工成本有效降低。同步碎石封层技术进行处理过的沥青路面，是具有高防渗水和抗滑性能的，这样也可以有效的对路面的轻微车辙、贫油、网裂等病害进行解决。稀浆封层或超薄等技术与同步碎石封层技术相比，同步碎石封层技术更适合用于非刚性的公路路面，不仅仅是防滑性和防水性较高，而是能够更好的处理各层之间的裂缝和比较良好的粗糙性。
二、同步碎石封层技术的特点
（1）可以让修补过的路面提高其摩擦的系数，让公路路面的防滑度得到了提高，最终可以恢复路面的平整度。（2）同步碎石封层技术可以成为低等级的公路过渡的道路路面，这样公路基础建设在基金不够的情况下，可以得到有效缓解。（3）同步碎石封层技术的施工效率高，工序也相对简单，这样可以保证开放交通限速限时。（4）通过局部多层摊铺进行不同粒径石料的处理方法，让深达10厘米以上的沉陷、车辙等病害通过同步碎石封层技术得到治愈。（5）同步碎石封层技术无论是在过渡道路或是道路养护方面，价格和性能都高于其他技术，而且最终也让道路养护和维修的成本得到有效降低。（6）同步碎石封层技术实质是通过一定厚度的沥青膜进行粘结的超薄沥青碎石表层，让路面龟网裂和路面的抗震性能得到有效治理，最终让路面的防水效果得到提高，并且让路面的发射裂缝有效减少。养护道路可以让道路的使用寿命高达10年以上。（7）公路上的骨料被沥青结合料粘结，并且可以直接接触轮胎，这样骨料所造成的粗糙度是可以让粘附养护性能达到最佳，路面不仅得到了很好的防滑性，还可以让能耗达到最低。
三、同步碎石封层技术的工艺
（1）机械设备。主要可以分为沥青保温车、沥青运输车、多功能养护机、洒水车、石料除尘清洗设备、路面清扫设备、装载机和胶轮压路机等机械设备。（2）施工工艺。一是主要施工的流程是首先准备工作，然后进行上料、摊铺、碾压，最终进行养护。二是准备工作。在进行施工工艺之前，需要检查已经喷洒的透层道路的基层顶面，三是摊铺施工。通过轮式装载机对同步碎石封层车的骨料斗装载13.2～19mm之间的单粒径石灰石碎石。并且使用铁质的容器接受滴漏的沥青材料，这样可以避免沥青罐车的输油管阀门滴漏高温的沥青材料。四是碾压施工。由于胶轮压路机的轮胎会粘附一些高温的改性沥青，并且把碎石等一些材料粘走，因此不能够快速的把刚洒布的防水层材料进行施工碾压。五是养护施工。在进行封层的铺筑施工之后，不能够出现掉头和刹车的情况。施工的时候需要把交通封闭，这样改性沥青进行封层之后紧接着进行下面层的施工，这两项施工需要紧密链接。最后，在摊铺完成下面层的施工之后，才能够让交通开放。
公路在养护过程中的重要措施之一就是同步碎石封层的技术，而这项技术不仅有良好的经济性和防滑性，还具有非常长久的防水性。在没有骨料的流失的状况下，3～5年的道路养护是可以保证的。它是一种养护性能效果较好并且成本较低效益较高的技术，它适合用于各种气候、交通等施工条件，并且适用于各种公路的施工，可以让我国大多数公路问题得到解决，对我国在公路养护和建造过程中发挥了很大的作用。
参考文献
[1]陈夏晶．碎石封层技术在公路沥青路面养护中的应用探讨[J]．中国科技纵横．2010（24）：167～169
[2]刘伟，孙西运，邓洪涛．浅谈同步碎石封层的施工技术及施工工艺[J]．施工技術．2008（5）：207～208
[3]祖熙宇，王琦，杨宏健.同步碎石封层的施工技术的研究与应用[J]．北方交通．2008（1）：154～155
[4]富文军，姜武杰．同步碎石封层技术在沥青路面养护中的应用[J]．建筑机械化．2006，27（5）：77～79
雾封层在高速公路沥青路面养护中的应用
通过雾封层技术在广州某高速公路沥青路面预防性养护中的应用,探讨了雾封层技术的适用性、施工工艺及质量控制要点,经施工前后的`路面性能检测,表明雾封层技术能有效的改善路面表观性能,减少路面水损坏.
作 者：田江磊 TIAN Jiang-lei 作者单位：广州市公路开发公司,广东,广州,510288刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：36(12)分类号：U416.217关键词：雾封层 预防性养护 抗滑值 构造深度 渗水系数
承租方：XXXX（甲方）
出租方：(乙方)因XX线收费公路同步碎石封工程的需要，甲方租用乙方同步封层车，为明确双方的权利和义务关系，根据《中华人民共和国合同法》有关规定，经双方平等协商，签订本合同。
一、租赁设备名称及数量
甲方租用乙方同步碎石封层车壹辆。
二、租赁期限
XX年X月XX日至XX年X月Xx日，最终按甲方工程项目实际确定。
三、设备工作地点
四、租赁单价：
按实际完成的平方米计算，1.20元/平方米，大写人民币壹元贰角整/平方米（综合包干单价，含税金）。设备因天气、环境、供料等因素造成的较长时间无法工作及停机期间不另行计算租金。
五、设备进出场
设备进出场由乙方自行安排组织，其费用按以下方式结算：进场费用全部由乙方承担，出场时甲方核算从工地至乙方单位所需燃油量减去油箱存油量后，由甲方承担该部分燃油费用。
六、操作人员：
乙方提供持有效证件的合格的操作人员1名，协助人员1名，食宿由乙方安排，费用自理，工资由乙方负责。乙方人员工作生活用车，由乙方提供并自行承担费用。乙方操作人员必须服从甲方的工作安排，具体作业时间、内容、方式以甲方的施工需要确定。特别注意事项：
1、同步封层车必须由乙方操作人员操作，甲方技术人员、施工员跟班作业。
2、同步碎石封层车的操作水平直接关系到同步封层的质量和效果，施工前，要求乙方操作人员必须对同步碎石分层车的计量系统、控温系统及碎石撒布控制系统等进行标定，通过试洒（撒），确定沥青洒布量和碎石撒布厚度、均匀度、宽度是否准确，是否满足施工要求，经检查确认设备正常完好后方可投入使用。使用过程中乙方对计量系统、控温系统及碎石撒布控制系统随时掌握，如有不适应立即维护。
3、沥青装入同步封层车时，甲方必须确保油温不得低于160℃，不得高于170℃，装入后乙方操作人员必须做好控温系统的运作，不得使油温降低而影响洒布效果。
4、同步封层每平方米沥青洒布量，必须按照甲方要求量进行，不得自行调整。
5、同步封层车作业时，必须行车平稳，确保线形顺适，纵横向接茬平顺。纵横向搭接处沥青洒布重叠部分不得超过5cm。边部线形控制由甲方甩绳控制，纵向接缝及横向接缝处对已封层面的保护工作由甲方用铁皮或油毡进行。
6、由于乙方原因造成质量问题的段落，在乙方总费用结算时不予结算，并扣除甲方所耗的沥青、石料及其它机械（含返工时的铣刨机、翻斗车等费用）、人工等费用,且无偿返工。
七、设备维修
乙方提供设备必须保证性能良好，租用期间乙方自行安排设备的维护保养，但维护时间安排不应与甲方的正常施工相冲突。
八、然润料
租用期间设备的燃料消耗由甲方提供并承担费用，润料消耗由乙方提供并承担费用。
九、安全责任
设备租用过程中的一切安全事故由乙方负责。因操作人员违反操作规程造成的设备损坏、事故及给甲方造成的相关损失，由乙方承担责任及费用。
十、结算方式
工程施工结束后，由甲乙双方共同收方，以实际发生的数量进行结算。
十一、租金支付方式及支付时间
所有租金均通过双方开户银行转帐或汇付方式支付。
十二、违约责任及争议解决方式
如发生争议，双方友好协商解决；若协商不成，双方约定在甲方法人所在地法院诉讼解决。
十三、合同生效与终止
合同经双方签字盖章并在甲方施工现场设备安装调试完毕后生效。甲方根据实际需要有权终止本合同。
十四、合同份数
本合同一式三份，甲方二份，乙方一份。
十五、甲方工程结束，租金结清合同自行终止。
甲方：XXXXx 乙方：
单位名称（盖章）： 单位名称（盖章）：
甲方负责人（签字）： 乙方代表人（签字）： 电话： 电话：
表面封层在英八线沥青路面养护中的应用
针对英八线公路沥青路面出现的各种破损和早期病害情况,分析了破损类型及其产生的原因,并提出了采用沥青表面封层方法进行预防性养护的`措施,达到了减少养护成本,延长其使用寿命的目的.
作 者：刘素贤 LIU Su-xian 作者单位：海南省公路管理局,海南,海口,570102 刊 名：山西建筑 英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)： 35(26) 分类号：U418.6 关键词：表面封层 英八线 沥青路面 养护1) 具有足够的强度和刚度。
原路面及其基层是承重层, 应具有足够的强度和刚度, 能够承受荷载的作用, 在反复荷载作用下, 不会发生残余变形, 也不容许发生剪切和弯拉损坏。
2) 具有良好的整体稳定性。
原路面的整体稳定性和热稳性是否良好, 是保证施工后路面稳固性的基础因素。因此, 为了保证原路面质量, 对原路面必须提出稳定性请求。
3) 原沥青路面病害必须事先进行处治。
如原路面上有坑槽、车辙、裂缝等病害必须事先进行修补。对于大的拥包和深的车辙, 应先进行铣刨和弥补, 对于路面坑槽应事先进行挖补处理, 对于较大的路面裂缝应进行灌缝处理。
4) 表面平整、密实、干燥干净。
为保证沥青碎石封层的质量, 原路面必须表面平整、密实、干燥干净。
2 同步碎石封层施工的质量控制
在某条高速公路预防性养护中, 采用的是同步沥青碎石封层技术, 要确保养护的效果, 应该做好以下相关的质量控制。
1) 沥青温度控制。
沥青温度控制是非常重要的环节, 沥青加热时温度应随时量测控制, 对于普通道路石油沥青加热温度控制在145 ℃～160 ℃, 不得超过170 ℃, 防止温度过高导致沥青老化。沥青洒布温度易控制在150 ℃～160 ℃。
2) 沥青用量控制。
同步沥青碎石封层沥青最佳用量是碎石落到沥青面上, 由于流体沥青的表面张力, 使热沥青沿石料表面向上爬升高度约为石料高度的2/3, 并在石料表面形成一个半月面, 使石料被沥青裹覆的面积达到70%的沥青洒布量。经实际量测, 使用7～13mm碎石, 沥青洒布量易控制在1.2～1.4Kg/m2内, 要求沥青喷洒后应形成均匀、等厚度的沥青膜, 防止因沥青不均匀导致石料的剥离、斑纹。沥青洒布形状规则, 线形顺直。
3) 碎石质量控制。
碎石为经过反击 (锤式) 破碎加工而成, 碎石要求洁净、干燥、无风化、无杂质, 形状规正, 并具有足够的强度和耐磨耗性的单级配集料。其中针片状石料在15%以下, 不含杂质和石粉, 粉尘含量不>1%, 压碎值<20%, 并严格控制碎石的粉尘含量及含水量;当进场后的碎石粉尘含量高时, 采用装载机配合吹风机进行除尘, 与采取水洗风干或拌合楼加热搅拌除尘措施相比速度快, 且节约成本;当碎石潮湿时, 如果离施工时间较长, 采用装载机进行翻晒处理, 如果时间紧, 可采用拌合楼加热除湿除尘, 即时使用。
4) 施工员应紧跟同步碎石封层车, 随时掌握封层情况。
由于该高速路段路面平整度较差、路面病害较多, 要随时进行施工调整。施工员还要注意由于机械故障等原因出现小的零星的沥青膜外露部分, 应及时派人进行补料, 尽量不出现碎石重叠、沥青膜外露现象。当沥青膜外露形成条宽时, 应及时关闭喷油嘴和料门, 检查喷油嘴的压力是否符合要求, 料门是否被大粒径石料堵塞。
5) 胶轮压路机碾压。
在碎石撒布的同时, 应立即采用25 t胶轮压路机紧跟碾压。碾压时应保持2～3 Km/h匀速行驶, 应遵循先两边后中间、先慢后快的原则, 碾压时每次轮迹重叠30cm, 碾压遍数不少于5遍。碾压后, 使集料之间嵌挤紧密, 石料不得出现较多压碎现象。碾压结束后, 如仍出现较多浮动石料时, 应在开放交通前将其扫除, 防止浮动石料对已经粘着在位石料挫动、脱落。
6) 接缝处理。
横向接缝:在封层起点前及前一车封层尾1.5 m范围内, 用与封层宽度同宽的薄的雪花铁皮进行横铺, 可以有效避免重复封层造成的横向接茬凹凸现象。铁皮上每次使用应在其上面涂抹柴油, 防止多次使用使铁皮上粘附沥青碎石影响接缝的平顺。
纵向接缝:在洒布前应及时清理纵向接缝处的浮石、杂物和灰尘, 清扫时应清除接缝以外20 cm保障接缝的牢固性, 沥青同步封层车要求行车直顺, 纵向搭接处沥青洒布重叠部分不得超过10 cm, 避免纵向条带状泛油及接茬处偏高现象。
7) 开放交通及初期养护。
沥青碎石封层施工结束后, 在通车2 h内, 应设专人控制行车, 车速不得超过30 Km/h。在成型后, 对泛油部分, 应薄撒、勤撒5～8 mm的嵌缝料, 并应扫匀。
8) 同步沥青碎石封层后期养护。
同步沥青碎石封层结束后要及时做好后期养护工作, 针对该段公路的情况, 重点为重车道, 特别是重车道的车轮印处泛油的养护, 养护时要洒布均匀, 时间在14点至16点之间针对大面积的泛油要用机械养护如自卸车或同步沥青碎石封层车。
3 同步碎石封层施工应注意的问题
为了获得满意的同步碎石封层施工效果, 需要注意几个问题:沥青路面损伤的类型与程度的准确判断及正确选择同步碎石封层施工工艺;根据交通量、气候和供应条件, 合理选择沥青和碎石, 并使沥青品质 (润湿性、粘结性和内聚性等) 与碎石品质 (粒度、耐磨性、抗压性和持久性等) 之间有良好的相容性;保持同步碎石封层机和配套机具良好的技术状态, 以保证封层施工质量和生产率;在施工工艺及技术规范所允许的范围内正确调整和操作同步碎石封层机及其他机具;必须进行试封层, 并依此对选择的技术参数作必要的修正;聘用训练有素的人员。
4 结语
同步沥青碎石封层能够有效的恢复路面表面功能、增加路面的抗裂性能、延长道路使用寿命、提高路面的防渗水性能、节约养护维修成本, 在高速公路预防性养护中具有很好的推广应用价值。
参考文献
[1]张海斌.同步碎石封层技术研究[J].山西建筑, 2010 (7) .
1 同步碎石封层施工工艺
技术要求:为了提高养护性能, 充分发挥同步碎石封层技术的优势, 正式施工前需要有一定的先决条件。
(1) 病害先期处治。对原路面的破损状况充分掌握、分析, 对路面存在的病害 (坑槽、沉陷、较严重的纵横缝等) 必须进行有效处治。2mm以下的微小裂缝可不做专门处理, 2mm~12.7mm的小裂缝则应扩缝清洁, 干燥处理后填缝。12.7mm以上的中、大裂缝必须用坑槽的修补工艺进行处理。
(2) 严把原材料进场关。对进场的SBR改性沥青和SK石油沥青严格按照JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求检测其针入度、延安、软化点。对SBR (II-A型) 改性沥青其针入度25℃, 100g, 5S:≥1000.1mm, 延度5℃, 5cm/min≥60cm, 软化点TR&B≥45℃。对于SK70型沥青针入度25℃, 100g, 5S: (60~80) 0.1mm, 15℃延度≥50cm, 软化点TR&B≥43℃。
对进场的碎石要选用经过反击破碎 (或锤式破碎) 得到的碎石, 要求洁净、干燥、无风化、无杂质、有条件时宜水洗、风干碎石、若条件不允许, 则必须使用要求规格的筛也对石料过筛, 从而使其粒径规格、粉尘含量等得到有效控制。碎石规格为单级配S10规格, 最大公称粒径为10mm~15mm, 针片状颗粒含量小于等于15% (高速公路及一级公路表面层) 和小于等于20% (其他等级公路) , 压碎值小于等于26% (高速) 公路及一级公路表面层) 和小于等于30% (其他等级公路) , 粉尘含量小于等于1% (小于0.075mm颗粒含量) , 抗压强度大于等于120Mpa。岩性以中性偏碱的石料为最佳;一般不用酸性石料。
(3) 清理路面。正式施工前, 对已处理完毕的下承层进行彻底清扫, 清除一切松散材料、杂物和尘土, 防止喷洒的沥青被粉尘包裹而形成隔离层。针对此点, 我局施工单位专门配备了路面清扫、除尘设备和手工吹风机确保彻底除尘。
(4) 确定施工范围。据原路面的施工宽度及设备性能, 确定碎石封层的幅数及每幅施工宽度, 同时选定标尺, 确定参照物 (一般以路缘石、路面标线为参照物) , 使驾驶员按照参照物行走, 我局封层施工严格按照道路标线 (二级公路两侧标线间距为9.0米, 封层车每幅施工宽度为3.10米, 分三幅完成全宽洒布。三级公路以路中黄色标线为参照物, 顺行车方向分两幅完成全宽洒布6.0米) 施工。若标线不齐全, 应预先把标线修补完整, 这样既能保持封层施工线性顺适, 又可以保证在下一幅施工时前后两幅顺利搭接。确定施工幅宽时, 应尽量减少施工幅数, 以减少纵向接缝的数量。
(5) 备料。根据工程施工段落实际长度及存料场地情况分批备料, 石料用于施工前必须进行过筛, 以防止超粒径的石料堵塞下料孔和控制粉尘含量偏高, 造成施工质量下降。备料场地应选择平整、坚实、无杂物、不易混入泥土的场地, 以保证石料的洁净、干燥。石料供应厂地不宜经常更换, 应保证石料供应的稳定性。
(6) 检查、预热设备, 进行试喷工序。检查封层车车体有无损伤, 轮胎及外部螺丝有无松动, 检查发动机各工作系统是否运转正常, 预热沥青泵及沥青喷射口, 待沥青预热温度达到160℃~170℃时, 即可试喷沥青, 以便查看各沥青喷射口是否正常喷洒, 若有个别不能正常工作, 则由封层车随车维修人员检修, 必要时更换喷头。在试喷环节, 我们采用专门加工制作的油槽, 其长约3.3米, 宽约0.4米, 四周折高为0.08米, 并焊制人工操作的扶手, 油槽可根据设备的不同尺寸分别制作。待封层车行驶至施工段起点位置时, 横置油槽于喷头下, 试喷, 使沥青直接喷至油槽中, 以免沥青流到原路面上, 致使局部沥青含量偏高, 形成泛油, 并影响外观质量。
2 同步碎石封层人员、设备配置
人员配置。我局施工组织机构中配备1名项目经理, 1名技术总工, 1名机械设备专管人员, 1名材料联络、供应负责人员, 1名后勤、伙食管理人员, 1名现场施工、质量检查人员, 1名负责加热、熬制沥青管理人员, 1名试验送检、资料管理人员, 1名临时工管理人员, 共9名管理人员。
2名封层车驾驶人员 (主驾驶员1名, 副驾驶员1名) , 1名封层车随车操作、维修人员, 2名装载机驾驶员, 4名压路机驾驶员, 1名路面清扫车驾驶员, 4名自卸车驾驶员, 2名沥青运输车驾驶员 (并配备2名随车操作人员) , 2名司炉工负责加热、熬制、抽送沥青, 共20名机械操驾人员。
3 主要施工方法
同步碎石封层采用流水作业法施工, 分别建立清洁、放线组;交通管制组;洒铺封层组;机械碾压组;沥青加热运输组;在每日工作路段交替分工协作, 完成当日洒布任务。
(1) 沥青加热、运输组必须保证加热足够量的沥青, 并在指定时间内运至施工现场, 改性沥青加热温度控制在180℃~200℃之间, 普通沥青加热温度控制在160℃~170℃之间, 每日沥青用量控制在21T~26T之间。
(2) 交通控制组到达现场后, 据经验和路段实际情况设置施工标志牌, 一般控制长度在2000米左右。
(3) 同时清洁、放线组便可开始对原路面清洁、放线 (恢复标线) , 保证封层车到达施工现场后有足够的工作面。
(4) 封层车到达施工现场后, 装载机即可为封层车装卸碎石, 洒布沥青。其中两台装载机一台在施工现场用于向封层车装卸石料, 另一台在石料存放场用于向转运车装卸石料。
(5) 封层车行进喷洒之后, 机械碾压组立即开始碾压, 尽量缩短沥青与碎石的未粘结时间。碾压时两台钢轮压路机并排错位同时布置在洒布后的全宽作业面内碾压一遍即可, 两台轮胎式压路机同样并排错位布置在碾压后的作业面内反复数次碾压, 直至碾压无明显飞石为止。
4 质量控制
4.1施工中质量控制注意事项
(1) 碎石封层质量控制关键在于同步封层车的正常、正确运行, 其操作有一定的规定: (1) 在施工过程中封层车必须始终匀速前进, 否则会造成沥青洒布量有所偏差。 (2) 沥青加热地点距施工现场大于10公里, 同步封层车装沥青之前首先使用小循环 (罐体加热) 加热封层车沥青罐, 加热20分钟罐体升温至180℃~200℃之间方可加入改性沥青 (普通热沥青温度为:160℃~170℃之间) , 沥青加热地点距施工现场小于10公里时, 导热油的循环可变为大循环, 以便减少封层车到施工现场后的加热时间。 (3) 封层车进入施工现场后使用大循环加热20分钟, 当改性沥青温度达到180℃~200℃ (普通热沥青达到160℃~170℃) 时, 导热油升温至220℃时开沥青阀, 利用沥青的温度充分力口热喷头, 10分钟后当泵口温度停止上升后, 便可开始喷洒。为了保证喷洒的效果, 可在喷洒前对喷头进行试喷, 观察其效果, 当扇面形成便可洒布。为了减少加热时间可放掉少许喷头内的凉沥青。 (4) 施工停顿时, 应根据沥青温度进行小循环保证改性沥青 (或普通热沥青) 温度达到180℃~200℃ (160℃~170℃) 。喷洒前5分钟应充分循环沥青, 使喷头与罐内沥青温度一致, 以保证洒布质量。 (5) 当沥青喷洒完毕后, 应关闭沥青出油阀, 将管道内的沥青用压缩空气吹回沥青罐内, 由于气瓶存量有限, 应多吹扫几次, 且每次吹扫气压不低于0.8MPa, 沥青泵转速不大于580转/分。管道吹扫后关闭回油阀, 对喷头进行吹扫, 以保证不残留沥青, 避免下次施工长时间加热喷头, 延误时间。
(2) 改性沥青加热温度严格控制在180℃~200℃ (罐内平均温度, 是大循环两次之后的温度) 之间, 如果沥青温度低于180℃, 会导致沥青不能均匀地从封层车中喷出, 或者喷洒不能完全覆盖原路面, 从而影响沥青与碎石和原路面的粘结性能, 如果沥青加热温度高于200℃, 会使沥青老化加剧, 也会影响其与碎石的粘附性能。
关于沥青加热工艺, 我们采取如下措施:对于已进罐的改性沥青, 充分加热至180℃~200℃, 然后打开循环泵, 使罐体内所有沥青循环一遍, 其整体温度会下降至一定温度, 再次加热沥青, 严格控制沥青加热温度在200℃以内, 再整体循环一遍, 经过两次循环后使沥青整体温度升至180℃~200℃之间, 应该在尽量短的时间内完成沥青抽送工作, 以防止沥青温度的继续升高。沥青加热过程中应特别注意空罐第一次进油加热时的排气工序, 防止温度计失灵, 指示不准确。
(3) 封层施工中, 除了关闭最左侧一个喷头, 消除纵向黑色接缝外, 对于施工中封层车每次起步开始喷洒的横向接缝我们采取如下两个措施: (1) 在将要开始喷洒的位置铺设一块长约3.5米, 宽约0.6米的矩形铁皮, 其上浇洒少量柴油, 用刷子扫铺均匀, 平铺于喷头位置, 封层车起步喷洒时将一部分沥青和石料喷洒于铁皮之上, 然后正常行驶喷洒。取走铁皮, 铲掉其上的沥青与石料, 铁皮可循环使用若干次, 这种做法可消除由于封层车自身的特点形成的“锯齿状”横向条纹, 使碎石封层外观达到协调, 美观。 (2) 另外一种做法是依靠封层车驾驶员的灵活操作, 起步时使封层车处于“半联动”状态, 将走未走之际, 开始喷洒。这样“锯齿状”条纹也不能形成, 该方法不用人工修补, 可使接缝平顺, 但操作难度大, 对驾驶员要求较高, 操作具有偶然性。
(4) 封层施工中要严格控制沥青含量, 沥青含量准确与否, 对施工质量起着关键作用。必须严格工作程序, 对每日施工路段的单位面积沥青含量进行检验, 并随时与封层车电脑计量相校核, 务必保证单位面积沥青含量在1.0kg/m2~1.3kg/m2之间。对石料撒布量的控制, 我们设专职技术人员随时进行调整、务必使石料撒布量控制在9.0m3/km2~13.0m3/km2使石料在路面上单摆一层为最佳效果。
(5) 碎石封层施工进度要根据配备的施工机械数量、气候条件、原材料供应等情况作出合理控制。每日封层进度宜控制在1.8 k m~2.1 k m, 日完成1 6 2 0 0 m 2~18900m2, 这样既可保证工程质量, 又不至于拖延工期。
5 道路交通控制
碎石封层施工, 线长、点多, 投入的机械设备数量众多, 为了在有效的工作面内合理组织, 就必须严格控制施工路段的交通运行情况。
(1) 设专职交通指挥人员3名, 负责每日到达施工现场后设置施工标志牌, 并在施工过程中控制施工路段交通车辆。
(2) 施工过程中, 所有施工机械排成一列, 依次前进, 这样更有利于控制过往车流。
(3) 当石料转运车与同步封层车并行停靠时, 封层车前方设1人指挥交通, 装载机后20米设1人指挥交通, 封层车旁设1人指挥交通。以中间交通指挥控制前后交通指挥, 便可形成一个灵活、互相协调的控制网, 实行单向放行, 以保证施工安全。
6 存在问题及改进方式
(1) 同步碎石封层技术关键设备是同步碎石封层车, 它的正常、正确运行是正常施工的关键, 因此必须保证封层车的人员配备和业务水平。我们认为:CB632型封层车必须配备1名主驾驶员, 1名副驾驶员, 2名随车操作维修人员 (其中1名负责石料装卸、抽送沥青, 1名负责日常维修事宜) 。
(2) 对于其他工程车辆原则上只配备1名驾驶员, 但由于施工时节多处于炎炎夏日, 气温较高, 若工作强度增大时, 应多配备3~4名备用驾驶员 (为装料用装载机备用1名、两台石料转运车各备用1名、小钢轮压路机备用1名) , 这样可使操驾人员降低工作强度, 机械仍在正常运转, 避免了窝工现象, 又杜绝了因驾驶员过渡疲劳造成的事故。
(3) 施工用碎石一直以来都是困扰施工单位的首要问题。同步碎石封层要求碎石具有一定规格, 并且是单粒径的偏碱性石料, 必须经水洗、风干或严格过筛两次后方可使用, 这样做主要是控制碎石中粉尘含量小于等于1% (小于0.075mm颗粒含量) , 若碎石中粉尘含量偏大, 会影响碎石骨料与沥青的粘结, 影响封层质量和耐久性。
(4) 碎石封层施工受当地气温、气候条件制约较大。当风力大于三级时, 影响沥青正常喷洒, 不能顺利施工;当气温在22℃~31℃之间, 路面温度在20℃~28℃之间, 而当地气温整体不高, 日照时间明显偏短, 会严重影响施工质量, 亦不能继续施工。在日期上通常是每年处暑便不能继续施工。因此碎石封层项目宜在每年的四月二十日至八月二十日期间实施。
(5) 通过08年工程实践, 我们发现: (1) 在封层车管道内和加热好的沥青中存在一部分微小颗粒, 经过探讨确定是沥青碳化后凝结而成的产物, 这些颗粒会经常堵塞封层车沥青喷射口, 造成喷洒不均匀或是出现花白条, 影响工程质量, 同时也增加了工作强度。针对该问题, 迫切需要一种能消除此碳化物的工艺技术, 这点也是今后封层施工中要解决的一个技术难题。
另外一种见解是:该微小颗粒是改性沥青中橡胶聚合物在加热过程中形成的, 若不采用改性沥青, 这种微小颗粒会逐渐消失。
鉴于同步封层车施工过程中, 由于同步车储料仓存储量小, 装料频繁, 石料反复装卸产生较大粉尘, 很大程度上降低了施工速度和施工质量。我们有如下设想:在同步封层车后配置自行式上料和除尘设备, 以提高生产效率和施工质量。
7 结语
同步碎石封层技术主要有以下几个特点: (1) 同步碎石封层实质是靠一定厚度沥青膜 (1mm~2mm) 粘结的超薄沥青碎石表面处治层, 其整体力学特征是柔性的, 能增加路面抗裂性能、治愈路面龟网裂、减少路面反射裂缝、提高路面防渗水性能, 用于道路养护可延长路面使用寿命10年以上, 若使用聚合物改性粘结料效果更佳。 (2) 同步碎石封层可以大大提高原路面的摩擦系数, 即增加路面防滑性能, 并能使路面平整度得到一定程度的恢复。 (3) 通过采用局部多层摊铺不同粒径石料的施工方法, 同步碎石封层能有效治愈深达10mm以上的车辙、沉陷等病害, 这一点是其他养护方法无法比拟的。 (4) 同步碎石封层可以作为低等级公路的过渡型路面, 以缓解公路建设资金严重不足的矛盾。 (5) 同步碎石封层工序简单、施工速度快, 可即时限速开放交通。 (6) 无论用于道路养护还是作为过渡型路面, 同步碎石封层的性能价格比明显优于其他表处方法, 从而大大降低道路的维修养护成本。
同步碎石封层即用同步碎石封层车将沥青与一定规格、干净的碎石同步喷洒在路面上,经过胶轮碾压机和行驶车辆的自然碾压,形成一种以沥青为结合料的路面磨耗层。封层后增强了原路面的防滑性、防水性。
2 同步碎石封层的适用范围
可用于高速公路、普通公路、城市道路及乡村公路的养护,也可用于新建道路的基层磨耗层,取代热沥青。
(1)常用的结构:普遍采用间断级配结构,碎石封层所用石料粒径范围有严格要求,即等粒径石料最理想。考虑到石料加工的难易程度及路面防滑性能的要求不同,可分为4～6mm、6～10mm、10～14mm等3档,比较常用的粒径范围为4～6mm、6～10mm这两种,而10～14mm主要用于低等级公路过渡型路面的下面层或中面层。
(2)根据路面平整度情况和抗滑性能要求确定石料的粒径范围。一般路面养护进行一次碎石封层即可,路面平整度较差可选用适宜粒径的石料作为下封层找平,然后再做上封层。碎石封层作为低等级公路路面时须铺设2～3层,各层石料粒径应互相搭配以能产生嵌挤作用,一般遵循下粗上细的原则。
3 同步碎石封层的优越性
在同步碎石封层中,沥青结合料和骨料“同步”撒布,在一秒钟内完成结合,结合时,沥青温度下降很少,喷洒温度为140℃的热沥青,结合时温度也可保证在120℃以上,沥青结合料的流动性仍很好,结合后的接触面角为正角,接触面积大,这样所得的结合性也就很好,保证了施工的质量要求。另外流动性很好的沥青进入骨料表面的微观纹理中,与骨料之间有很好的粘附性,因此,不会有骨料流失。其优点具体表现在:
(1)同步碎石封层的防滑性。封层后增加了路面的粗糙度,增强路面的防滑性,满足使用者安全性要求。
(2)同步碎石封层的防水性。同步碎石封层靠喷洒的沥青结合料渗进裂缝中,在公路表面形成沥青结合料薄膜,这种沥青结合料薄膜可以持久保证防水性。
(3)对原路面病害的修复作用。路面封层后对原路面的小裂缝、网裂、贫油、泛油、光滑等有很好的修复作用。
(4)施工工期短。封层后的路面可进行限速开放交通,缓解交通紧张状况,保证道路的正常使用。
(5)施工工艺简单,实用性强,应用范围广。
(6)降低道路养护成本。同传统的黑色路面养护相比,同步碎石封层使用率高,单位施工成本低,可节约40%～60%的养护资金。
4 同步碎石封层的施工工艺
同步碎石封层施工是在地表温度不低于4℃、无雨及大风的环境下进行。在指定的路面上,同步碎石封层车匀速前行,沥青(前)和规格碎石(后)同时均匀洒铺在路面上,胶轮碾压机随着进行碾压。
4.1 施工前的准备工作
施工材料的准备。主要材料为石料、沥青,在施工前应对石料、沥青做一系列的试验。
(1)石料
用于碎石封层的石料包括碎石、破碎砾石,其品种包括石灰岩、玄武岩、花岗岩等。
石料的粒径规格可根据原路状况、封层的拟用结构而定,6～10mm的石料规格见表1。
(2)石料应洁净、干燥、筛分除尘、无风化、无杂质,具有足够的强度、耐磨耗性。
(3)石料本身应具有良好的颗粒形状,经筛分后剔除大粒径的石料,防止堵塞碎石封层车的下料孔,出现油条、无石料现象。
(4)应选用坚硬、耐磨的碱性石料或弱酸性石料。使用酸性石料时,应采取在沥青中掺加抗剥落剂等措施,以保证与沥青的粘附性符合要求。
(5)石料应堆放在坚实、平整、具有铺面的场地上,石料堆放场地应具有良好的排水设施。
(6)石料贮存过程中应保持石料洁净,防止污染,防止雨淋。
(7)石料的指标
同步碎石封层的石料有4～6mm、6～10mm、10～14mm三种规格,要满足一定的磨耗值及压碎值指标。
磨耗值小于30%;压碎值小于28%;针片状通过率小于15%;石料干燥整洁,粉尘含量小于1%;石料的形状规则,最好为正方体。
4.2 沥青
(1)改性乳化沥青是在乳化沥青中掺入聚合物胶乳(SBR)进行改性,提高乳化沥青的弹性、粘附性,改善沥青的高低温性能,以满足同步碎石封层的路用技术要求。改性剂的剂量根据不同道路的技术指标要求确定。
(2)改性乳化沥青可采用内掺法和外掺法两种形式进行生产。
内掺法:根据所选用乳化剂的品种,按照乳化剂的使用说明配制乳化剂水溶液,然后在乳化剂水溶液中加入改性剂,搅拌混合均匀后,把熔化的基质沥青慢慢加入乳液中。
外掺法:先制备乳化剂水溶液,把热融的沥青加入到乳液中,制得成品乳化沥青,然后再加入SBR胶乳,充分拌匀后得到改性乳化沥青。改性乳化沥青的技术要求见表2。
(3)确定单位面积的石料、沥青用量。
①确定石料用量
用容量盒测单位面积的石料体积和质量,以确保石料的最佳用量。
②确定沥青用量
根据油石比确定单位面积沥青用量的方法确定沥青用量。
5 路况调查及路面病害处理
5.1 路况调查
包括路面结构、使用年限、桥涵数量、位置、空中电线、电缆、交通标志等施工障碍物及路面病害类型、面积、位置等。
5.2 路面病害处理
(1)裂缝、龟网裂
轻微网裂、裂缝,宽度小于10mm,裂缝面积占总面积小于10%的区域,可直接封层;对于裂缝宽度大于10mm,可采用灌缝等处理方法。对由于基层引起严重龟网裂,要采取对基层补强的方法。
(2)沉陷
由沥青面层引起的沉陷,选择合适的骨料粒径对沉陷部位进行人工封层处理或填补沥青混合料。由路基强度不足引起的沉陷,要进行补强处理,然后填平。
(3)对路基补强后,用热拌沥青混合料进行修补、填平。
(4)车辙
对于车辙小于14mm的路面,选适当骨料用同步碎石封层车进行局部封层找平。对大于14mm的路面,用多层局部封层找平或洗刨原路面加铺沥青面层找平。
(5)油包可用人工清除或机械清除找平即可。
(6)光面及贫油能直接进行封层施工。
6 同步碎石封层施工
6.1 施工准备
(1)石料应根据工程量和工程进展情况分批备料和堆放,且每批料不得混杂堆放。每一批进场的原材料都应按相关规范和标准进行试验,并加强施工中试验自检和抽检力度,保证好材料质量的稳定。
(2)施工前清除原路面上的所有杂物、泥块、尘土及松散颗粒,保证路面的清洁。
(3)封闭交通,设置好安全导帽、指示牌、限速牌等交通标志。
(4)碎石封层车
①启动同步碎石封层车发动机,检查各部位是否正常,待一切正常后,打开液压开关和燃烧器开关。加热沥青罐、沥青泵及喷洒杆。
②装满石料,并用容量盒做标定实验,确定喷洒时石料用量,装石料时注意石料与左右挡板保持一致,以免工作时石料从箱顶洒落。
③抽取沥青:当沥青泵达到一定温度后,打开车载沥青罐顶盖,通气。打开吸抽阀门及开关,抽取沥青。沥青抽吸完毕后,关闭吸抽阀门,打开沥青泵出口阀,使沥青进行泵内循环,关闭顶盖。同时要注意安全。
6.2 施工现场
(1)确定洒布宽度:设定沥青及石料的洒布宽度。封层施工一般都是由左向右施工,为此在第一幅及封层最后一幅的前一幅中,设定沥青喷洒与石料洒布在左侧对齐,右侧沥青比石料要宽8～10cm。多出的沥青是为沥青用量均匀以及接缝的需要。在最后一幅,沥青与石料等幅。
(2)同步碎石封层施工参数设定。标定石料用量、行车速度、沥青流量、喷洒杆高度等。沥青流量设定是依油石比而定,一般情况下,油石比为9%。
(3)在施工起始线上,提前铺上1m长同单幅封层等宽的油毡纸,目的是在封层车提前工作时,不影响原路面,同时为了使封层接缝整齐平整,无跳车感觉。
(4)封层车进入现场,摆正车身后,确定参照物,打开导向标尺。行车封层时,司机按参照物匀速行走,保证封层线形匀称、顺直。行车速度一般在3.6～4.2km/h。
(5)打开喷洒杆、管路、沥青罐的循环系统,使喷洒杆内沥青的温度与沥青罐内沥青温度一致。
(6)举升料斗,达到要求位置,沥青罐内温度达到工作温度,开始同步碎石封层施工。在封层过程中,封层车行驶平稳、匀速,按标定线行走。根据施工情况。操作手随时调整沥青用量及石料洒布量。交管人员指导过往车辆,提示地上及空中障碍物,确保安全。车上材料如有一种用完时,应立即关闭石料及沥青开关,停止施工。
(7)胶轮压路机碾压。改性沥青或普通沥青在封层后立即进行整幅碾压。乳化沥青或改性乳化沥青要等到乳化沥青刚破乳时碾压。胶轮压路机碾压次数不少于5遍,最高速度不大于30km/h。
6.3 开放交通
胶轮压路机碾压完后,尽快开放交通。在开放2h内,行车进行限速,最高速度不高于30km/h。这样有两个作用:一是缓解交通压力;二是自然碾压再次进行同步碎石封层的加固镶嵌,使路面更加坚固耐久。
7 结束语
随着经济发展,我国已形成了密集的公路网,国省干道及高速公路的养护任务十分巨大。同步碎石封层无疑是解决公路养护难题的主要办法之一。同步碎石封层有广阔的发展前景!在我国研究和推广这种新结构,对提高我国公路质量,提高使用性能,延长使用寿命,将会有明显的效果,从而产生重大的社会经济效益。
参考文献
[1]JTG E42-2005,公路工程集料试验规程[S].
[2]JTJ 052-2000,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].
美国被称为“车轮上的国家”,随着汽车工业的快速发展,大量旧汽车淘汰报废。为了能减小对环境的污染,充分合理利用报废汽车成为一项主要研究课题,而将报废汽车的轮胎粉碎后掺入沥青以提高沥青性能的概念与技术也是在这样一种环境下提出的。橡胶沥青的概念是美国在20世纪40年代首次提出,并在60年代由Charles H.Mc Donald发明了较为成熟的橡胶沥青生产工艺。
橡胶沥青在国外已经有了较长时间的应用。在美国,多个州制定了相应规范,橡胶沥青应用广泛。橡胶沥青不仅用于生产橡胶沥青混合料,还应用于应力吸收层、碎石封层、路面防水材料及填缝料等。美国亚利桑那州的应用表明:橡胶沥青碎石封层作为应力吸收层,可延缓反射裂缝达15年以上。南非也有丰富的橡胶沥青在公路上的应用经验,并提出橡胶沥青路面尤其适用于重载交通道路,且可以显著延长路面的使用寿命。
我国在20世纪70年代末也陆续开始了一些橡胶沥青的研究,并运用于一些实体工程。早期由于橡胶粉加工工艺落后,加工的橡胶粉颗粒比较粗,成本也较高。近几年来,橡胶沥青日益引起国内工程界关注,研究、应用力度加大,取得了不少技术进步。在2001年启动了西部交通建设科技项目“废旧橡胶粉用于筑路的技术研究”。国内相关大学和科研单位如同济大学、长安大学、重庆交通科研设计院等也进行了橡胶沥青的应用研究。在此基础上,交通运输部编制了“材料节约与循环利用专项行动计划推广项目系列指南之三:橡胶沥青及混合料设计施工技术指南”[4,5]。
橡胶沥青碎石封层是在原有道面上喷洒橡胶沥青,再均匀撒布一定级配的碎石,最后用奔路机碾压成型。上面层在加铺沥青混凝土时,会使橡胶沥青碎石层与上面层紧密结合,不会出现软弱层。
橡胶沥青碎石封层可以有效的防止下面层的各种裂缝反射到上面层,同时还可以起到防水层的作用。
2 工程案例分析
上海某机场跑道使用时间超过50年,分别在1991年,1998年和2005年进行过三次沥青混凝土加铺。由于经过近7年的使用,跑道道面已有较多反射裂缝,并出现过数次突发性损坏。为了改善道面使用性能,保障机场运行安全,机场管理部门计划在2011年对跑道实施第四次加铺。现有道面结构示意图见图1。
3 同步橡胶沥青碎石封层方案的提出
为了满足不停航施工的需要,跑道第四次加铺仍采用沥青混凝土加铺。但根据以往三次加铺的经验表明,沥青混凝土加铺会存在反射裂缝问题,而这也是影响加铺层使用寿命的一个关键问题。反射裂缝虽然对道面的结构承载能力影响不大,但却会影响道面服务水平,对机场运行安全会构成隐患。
为了减少反射裂缝的数量和延缓反射裂缝的发展速度,20世纪60年代国外开展了防止沥青混凝土加铺层反射裂缝的研究。我国自20世纪80年代以来也进行了诸多研究,并提出了一些防范措施。常用的工程措施主要包括:改善沥青混凝土材料的性能(如采用SMA沥青混合料)、增加沥青混凝土加铺层的厚度、在沥青混凝土加铺层底面加设土工织物补强,以及在沥青混凝土加铺层下面设置专门的应力吸收层(例如科氏应力吸收膜系统)等[4,5,7。
对于上海某机场的第四次沥青混凝土加铺工程,由于本次加铺并没有将跑道原有沥青混凝土加铺层全部清除,已有道面上的反射裂缝会进一步影响到新加铺层。因此,如何将反射裂缝封堵在原有道面结构中而不使其影响到新加铺层,尽量延缓新加铺层反射裂缝产生的速度,是决定本次沥青混凝土加铺层使用寿命的关键。
针对这种情况,设计单位采取了两方面的措施:一方面,要求加铺的沥青混凝土材料具有较高的低温抗变形和抗剪切能力,同时还必须具有良好的高温稳定性。另一方面,参考公路在橡胶沥青碎石封层上的成功应用经验,设计提出在本次沥青混凝土加铺层下设置橡胶沥青碎石封层(厚度约1 cm),作为应力吸收层,以起到防止反射裂缝和封水的效果。同时,同步橡胶沥青碎石封层施工快速,可紧接着进行沥青混凝土加铺下面层摊铺,能够满足不停航施工要求。
同步橡胶沥青碎石封层设置在新加铺层和原道面之间,作为应力吸收层,具有模量低、柔韧性好、弹性好等特点。通过弯曲和蠕变释放应力,以阻止裂缝的扩展和蔓延,对于延缓反射裂缝有着很好的作用。另外,在上面层摊铺时,同步橡胶沥青碎石封层中的石子又嵌入到上面层,可以防止同步橡胶沥青碎石封层在面层结构中充当滑动面的可能。此外,同步橡胶沥青碎石封层还能防止表层的水渗透到下面的结构层中,有效保护旧沥青混凝土加铺层。
由于这是同步橡胶沥青碎石封层在机场不停航施工中的首次应用,如何保证施工安全也是实施该方案前所必须考虑的一个重要方面。
4 同步橡胶沥青碎石封层施工技术要求
4.1 橡胶沥青同步碎石封层车
该设备可以把橡胶沥青的喷洒和石料的撒布同步进行(见图2),使橡胶沥青和石料之间有最充分的表面接触以达到它们之间最大限度的粘结。
常用橡胶沥青同步碎石封层车主要性能:
1)撒布宽度:0.2 m～4.0 m;
2)沥青撒布量:0.2 kg/m2～2.0 kg/m2;
3)满载质量:40 t;
4)空车质量:20.2 t;
5)撒料规格:3 mm～24 mm;
6)沥青罐容量:6 m3;
7)料仓容量:16 m3;
8)外形尺寸:9.6 m×2.5 m×4.0 m。
4.2 封层施工工艺
1)原道面准备。
对原有道面进行处理,保证表面洁净、干燥、无浮尘。对道面两侧需要保护的设施用塑料布进行覆盖,防止被沥青污染。安排专人严格管理车辆行驶线路,不准无关车辆进入施工区域。施工设备准备就绪,包括橡胶沥青撒布量与石屑撒布量的标定和调试。
2)沥青撒布工艺。
a.撒布前,由设计结合现场试验段,确定橡胶沥青的撒布量。
b.沥青的撒布应均匀。如橡胶沥青温度偏低、粘度偏高,或喷洒棒太低,可能会导致条纹的产生。
c.撒布区域的起点和终点位置应铺毡布,以防止非撒布区域道面被污染,同时也可保证起点和终点部位撒布均匀。
3)碎石撒布工艺。
a.撒布前,由设计结合现场试验段,确定碎石的撒布量。
b.采用橡胶沥青同步碎石封层车实行碎石撒布作业,碎石撒布要均匀,对于局部撒布量不足的地方,应采用人工补足。
4)碾压工艺。
a.碎石撒布后,要求立即采用胶轮压路机进行碾压,因为橡胶轮胎的捏合性能可促进石子的定位和嵌入。
b.压路机的速度不宜超过10 km/h,防止石子被带起。宜碾压2遍～4遍。
c.压路机行驶过程中不允许随意加速、刹车、倒车或转弯,碾压后沥青对碎石的裹附率要达到50%以上。
5)清扫。
要求在封层施工完后大约30 min采用全自动道面清扫车清扫并收集浮石。之后开始上面层的沥青混凝土摊铺。施工完成后应抓紧开始上面层摊铺的施工,中间不开放交通,防止污染和损坏橡胶沥青碎石封层。
5 原材料技术指标要求
1)橡胶粉。
橡胶粉有关技术要求如表1所示。橡胶粉粒径宜为30目。
2)基质沥青。
基质沥青应满足表2的要求。
3)橡胶沥青。
橡胶沥青是将合格的橡胶粉掺入基质沥青,在高温状态下通过充分拌和与反应而成的。橡胶沥青中橡胶粉的掺量应通过试验确定,一般不超过20%。
橡胶沥青生产完成后,应将其保温储存。用于储存橡胶沥青的储存罐须有加热和保温装置,以使储存罐能保持在规定的温度,温度范围一般为190 ℃～226 ℃。
橡胶沥青宜当天生产,当天使用(见表3)。一般橡胶沥青从加工到撒布宜控制在24 h之内。
4)碎石。
用于封层的碎石应通过拌和楼进行加热、除尘和筛分,加热温度为150 ℃～160 ℃。碎石撒布量由试验确定,一般为12 kg/m2～14 kg/m2,石料对下承层覆盖率以80%为宜。
6 工程应用效果
在上海某机场跑道改造工程中,设计采用了1 cm的同步橡胶沥青碎石封层。这是同步橡胶沥青碎石封层首次在我国机场道面加铺工程中的应用。 从施工情况来看,同步橡胶沥青碎石封层的施工可以很好的满足机场不停航施工要求,不影响机场的运行安全。从工程效果来看,形成的橡胶沥青碎石封层平均厚度为0.6 cm～0.8 cm。从现场钻芯取样情况来看,其层间粘合效果理想。
摘要：以上海某机场跑道第四次沥青混凝土加铺改造工程为依托,首次提出了机场不停航施工条件下道面沥青混凝土加铺工程中采用同步橡胶沥青碎石封层作为防反层和防水层的方案,从施工技术要求和材料要求等方面对机场同步橡胶沥青碎石封层技术进行了系统的阐述,对同步橡胶沥青碎石封层在我国机场道面加铺改造工程中的应用有重要参考意义。
关键词：机场,沥青混凝土加铺,不停航,同步橡胶沥青碎石封层
参考文献
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