橡胶沥青同步碎石下封层施工技术 2.25(7页).doc

-橡胶沥青同步碎石下封层施工技术 2.25-第 6 页橡胶沥青同步碎石下封层施工技术吴祖德（常州市建设工程施工图设计审查中心，江苏 常州 213002） 内容摘要 同步碎石技术用专用设备将沥青和碎石同步铺洒/撒在路面上，碾压形成“一膜一石”的单层沥青碎石应力吸收层，是目前公认的路面抗反射裂缝较为有效的技术措施。橡胶沥青同步碎石下封层，经采用新一代施工技术，使其性能更显优越；据此，从材料选择、施工机械和检测仪器、橡胶沥青生产、施工工艺要求，以及质量检验控制等方面加以阐述。关键词 橡胶沥青 同步碎石 应力吸收层 施工技术城市道路沥青路面大多采用半刚性基层，面层普遍存在由于基层开裂而形成的反射裂缝。应用同步碎石封层技术，在基层顶面设置一层约1 cm厚的橡胶沥青同步碎石应力吸收层，替代0.6 cm厚的稀浆封层，再加上另增的黏层油，造价增加10元/m²左右，就可以有效地吸收裂缝部位的集中应力，阻隔基层裂缝穿透该层向上蔓延，延长路面的使用寿命，提高道路服务功能。1 同步碎石封层技术概述同步碎石封层技术是法国赛格玛（SECMAIR）公司在40多年的道路铺筑养护经验中总结发明出来的一种道路建设和养护技术，由北京埃蒙泰公司于2002年引入中国，已在国内完成多项工程2。同步碎石是指采用专用设备即同步碎石封层机（图1），将符合要求的沥青和碎石铺洒/撒在路面上（图2），碾压形成“一膜一石”单层沥青碎石层的技术（图3、图4）。其最大优点是同步铺洒/撒沥青和石料，落地时差不大于1 s，实现喷洒到路面上的高温沥青，在不降温度的情况下立即与碎石结合的效果，从而确保沥青和碎石之间的牢固结合。同步碎石封层具有持久的防水性，高度的防滑性和良好的经济性等优点，呈现较强的高温稳定性、低温抗裂性，以及抗老化、抗疲劳、抗水损坏等特性，可以阻滞基层温縮和干縮裂缝向上反射，有效防止路面病害的进一步扩展，是目前公认的抗反射裂缝较为有效的技术措施。同理，同步碎石还适用于“白+黑”复合型路面结构中，以及在用碾压式混凝土替代半刚性基层的沥青路面和其他原因产生微小的、能被吸收的裂缝的情况下应用。图1 同步碎石封层机 图2 同步碎石封层施工根据铺设的位置不同，同步碎石封层可分为上封层和下封层两种。用作上封层时，起封闭水分及抵抗车轮磨耗作用，主要用于道路养护及雨水较多地区的封水层；用作下封层时，铺设于基层之上，用于防止基层温縮和干縮裂缝反射到路面，同时防止水分渗入基层，达到保护基层的目的。作为下封层，碎石在沥青中嵌入0.7 H厚度，类似于“白改黑”的橡胶沥青应力吸收层，但各项性能要优于后者；由于碎石上面还有0.3 H没有被沥青浸没（图5），所以还应洒黏层油，以保证层间结合牢固。图4 一膜一石结构2图3 胶轮压路机 图52同步碎石封层将沥青黏结剂的喷洒与集料撒布两道工序集中在一台车上同时完成，可以使碎石颗粒立即与刚喷洒的沥青相接触，此时，由于热沥青或乳化沥青流动性较好，能使碎石较容易地埋入沥青内。同步碎石封层技术縮短了黏结剂喷洒与集料撒布之间的间隔，增加了黏结剂与集料的裹覆面积，更易保证它们之间稳定的比例关系，使之提高作业效率、减少设备配置，降低施工成本。2 路面裂缝主要防治措施路面出现裂缝不仅影响美观，而且会削弱面层的整体平整度。在雨雪天气，雨水从裂缝渗入路面结构且极难排出，在车辆荷载的反复作用下，基层中的细料和结合料被冲刷，就会造成表面粒料松散，使得裂缝进一步扩大。基层含水量进一步增大，强度降低，最终将导致局部地段的路面结构遭到损坏。2.1 规范要求及工程措施为减少半刚性基层沥青路面的收縮开裂和反射裂缝，城镇道路路面设计规范（CJJ 1692012）第条规定可选择采取下列措施：适当增加沥青的厚度。在半刚性材料层上设置沥青稳定碎石或级配碎石等柔性基层。在半刚性基层上设置应力吸收层或铺设经实践证明有效的土工合成材料等。以上第一种措施，增加沥青厚度，经济造价高，不适用我国国情。第二种措施，如做10 cm沥青稳定碎石，虽有成熟经验，但增加造价约150元/m²，不适宜全面推广。第三种措施，设置应力吸收层。0.6 cm稀浆封层单价约为11元/m²，同步碎石单价约在20元/m²以上，均有一定应用经验，较为经济。尤其是同步碎石技术，值得研究推广。2.2 应力吸收层工艺比较应力吸收层设置可使用稀浆封层或同步碎石封层技术，试作两者比较：1）稀浆封层的缺点。稀浆封层铺筑后需要一段时间的养护才可行驶车辆。天气暖和时2 h即可，天气较冷时则需要612 h以上。除此，其最大的缺陷是稀浆封层固化后为刚性，最怕震动压路机碾压乃至碾碎，形成路面上下层之间“夹心饼干”，对质量造成影响，所以施工过程中的质量控制尤为重要；另外，如果下陷的路面已经开裂，车辆驶过以后有移动现象，那么稀浆封层的作用就完全消失了。2）同步碎石的优点23。施工后即可进行下道工序施工，固化后仍然有一定的韧性，即使路面上下层在一定限度内变形，仍能保持良好的整体性，性能指标不受外界影响。其特性与优点归纳如下：（1）抗反射裂缝。在水泥稳定碎石基层上铺设同步碎石应力吸收层，是目前公认的抗反射裂缝较为有效的方案，因为沥青黏结剂利用较强的黏性，可有效地解决面层与基层（或原路面）的黏结问题，同时高用量沥青（改性沥青1.82.2 kg/m²，橡胶沥青3.0 kg/m²左右）与单一粒径碎石的强力黏结，可形成0.81.0 cm厚弹性良好的防裂层，原路面的各种裂缝将难以穿透此应力吸收层向上转播。（2）抗水损坏。同步碎石应力吸收层也是一道良好的防水层，因粘结剂用量较大，在原路面上形成约3 mm厚的沥青膜，可以防止雨水向下渗透，对下面层起到保护作用。（3）抗低温脆裂。由于粘结剂本身所具的可塑性和延展性，使得应力吸收层低温延度增大，抗低温脆裂能力大大增强。（4）抗高温车辙。粘结剂本身拥有较强的高温稳定性和黏性，可使路面结构中的胶结料具有高黏性与不易流动性。同时，胶结料中的大颗粒橡胶粉或改性剂，可产生较大的磨阻力，使集料不易滑动，从而减少车辙形成，保证结构能力。3 橡胶沥青同步碎石下封层橡胶沥青同步碎石下封层又称“橡胶沥青同步碎石应力吸收层”，也有称“橡胶沥青+单粒径碎石应力吸收层（AR-SAMI）”，经采用新一代道路建设和养护技术同步碎石技术，使其性能更显优越。 材料技术要求总结相关研究成果及应用经验，参考路面“白+黑”工程中橡胶应力吸收层（SAMI）的设计、施工经验，对橡胶沥青同步碎石下封层中的原材料选择、试验及验收提出如下施工建议。（1）基质沥青。橡胶沥青所用的基质沥青采用70A级道路石油沥青，其技术要求见表1。表1 70道路石油沥青技术要求检验项目单位技术要求针入度（25oC，100g，5S） mm6080延度（5cm/min，15oC）cm 100延度（5cm/min，10oC）cm20软化点（环球法）oC46溶解度（三氯乙烯）针入度指数PI，薄膜加热试验(163 oC,5h)质量损失±针入度比 61延度（10 oC）cm6闪点（COC）oC260含蜡量（蒸馏法）2.2密度（15 oC）g/cm3实测值动力黏度（60oC）Pa·S180（2）橡胶粉。橡胶粉颗粒应符合表2的要求。橡胶粉筛分应采用水筛法进行试验，密度应为±0.05 g/cm³。应无铁丝或其他杂质，纤维比例不应超过0.5；要求含有橡胶粉重量4的碳酸钙，以防止胶粉颗粒相互黏结。供应商应提供橡胶粉质量保证书，质保书应说明橡胶粉规格、加工方式、加工的废旧轮胎类型，以及橡胶粉的储存方式。表2 橡胶粉筛分规格1筛分尺寸（mm）级配范围100100651002010004505（3）碎石。封层应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体、反击式破碎机轧制的玄武岩碎石，规格选择为9.513.2 mm的单粒径碎石，碎石质量技术要求见表3；其0.0075 mm通过率小于0.4，否则应进行拌和楼沥青预裹附除尘（裹附温度120以上），预裹附的碎石堆放时间不宜超过两周。 表3 单粒径碎石质量技术要求检验项目单位技术要求石料压碎值 24洛杉矶磨耗损失 28视密度 t/m3吸水率 对沥青的黏附性 4级坚固性 12针片状颗粒含量 15水洗法 mm颗粒含量 软石含量 33.2 橡胶沥青生产橡胶沥青生产的关键因素是温度控制和充分搅拌。橡胶沥青的技术要求见表4。（1）橡胶粉掺量。一般至少选择3种不同的橡胶粉掺量（如18、20、22）进行试验，根据试验结果选取合适的橡胶粉掺量。（2）橡胶沥青拌制。首先将基质沥青加热到177204高温，然后加入将橡胶粉。为达到比较好的生产效果，应在保持规定的温度及搅动状态下，使橡胶沥青胶结料反应至少1 h以上。（3）应由熟练人员操作橡胶沥青生产设备，采用间歇式方法生产。操作人员准确控制导热油温度，准确控制配料比例。对成品橡胶沥青及时进行各项指标检验。表4 橡胶沥青技术要求1检测项目单位技术要求黏度（177） Pa·s针入度（25，5s，100g）25软化点54弹性恢复（25）603.3 主要施工机械及检测仪器（1）主要施工机械。橡胶沥青生产设备1套。同步碎石封层车1台。8 t以上洒水车1台。森林灭火鼓风机2台（路面除尘）。25 t胶轮压路机2台。50 t装载机1台（主要给封层车装碎石用）。25 t沥青运输车1台。15 t以上碎石运料车（视运距而定）。（2）主要检测仪器。沥青针入度仪。沥青延度仪。沥青软化点仪。布氏旋转黏度计。标准筛（方孔筛）。3.4 施工工艺要求1）为保证施工质量，橡胶沥青同步碎石下封层采用同步碎石封层车。洒/撒布前，应检查校对机械设备的各项工作性能，并预热疏通喷嘴，确保洒布的均匀性。2）用于半刚性基层顶面时，应等养生结束后，采用空压机吹除尘土，清扫干净；用于水泥混凝土桥面铺装或水泥混凝土路面加铺沥青混合料时，为了加强黏结，需要对水泥混凝土板面裸化、打毛处理，采用6 m3以上空压机吹除尘土。阴雨天及雨后路面潮湿情况下不得施工。5）橡胶沥青洒布。在洒布橡胶沥青前，应注意检查天气温度和地面温度都不得低于15，下承层必须干燥，路缘石防护良好，风速不影响橡胶沥青洒布效果；需用的设备进入待命状态，包括同步碎石封层车、压路机等。（1）橡胶沥青洒布量约2.1 kg/m2，必须均匀洒布，沥青撒布量要有严格控制，不宜少也不宜多。喷洒最大偏差量不应超过规定量的± kg/m²。采用预裹覆的集料时，沥青用量可适当减少。橡胶沥青的洒布温度一般应控制在180190上下；行驶速度控制在58 km/h之间，由现场橡胶沥青洒布量测试后确定。（2）橡胶沥青洒布量校正方法。当洒布车匀速前进时，将四五个已知重量、面积（0.1 m²左右）的金属盘放在洒布车经过的地方，只洒布橡胶沥青不撒布碎石，待洒布车过后，称取金属盘和橡胶沥青的重量，计算洒布量。不同速度时重复上述过程，绘出要求洒布量和洒布速度关系曲线。（3）沥青洒布车起步和终止位置应放置宽于撒布宽度50100 cm、长度不小于2 m的纸片或隔离布，以保证起止位置边线垂直。在保证不漏洒/撒的情况下尽量不使接缝重叠过多，避免横缝处出现不平整或油包。（4）沥青洒布纵向接缝重叠控制在10 cm左右。应在先做封层一侧暂留10 cm左右宽度，只洒橡胶沥青不撒布碎石；待进行另一侧封层时，沿预留沥青边缘进行同步碎石洒/撒布。6）撒铺碎石。撒铺碎石前禁止任何车辆、行人通过橡胶沥青层。（1）再喷洒橡胶沥青的同时撒铺碎石，碎石撒铺量推荐采用1214 kg/m2，根据试铺情况确定，碎石用量为满铺面积的80。（2）碎石撒布量与橡胶沥青洒布量校正方法类似，只撒布碎石，不洒布橡胶沥青。（3）对于洒/撒布材料不均匀的地方和洒/撒布量检测点，应人工及时补洒/撒橡胶沥青和碎石。7）碾压。采用25 t的胶轮压路机进行压实。碎石撒铺后应立即进行碾压作业，两台胶轮压路机应同时碾压，紧跟同步碎石封层车。碾压速度控制在610 km/h，碾压遍数来回2至3遍为宜，碾压过程中压路机不得随意刹车或调头。8）在铺筑上层沥青混合料前，应对橡胶沥青同步碎石封层进行清扫，以清除没有黏结的松散碎石，避免影响橡胶沥青同步碎石封层与沥青混合料的黏结性能。9）橡胶沥青应力吸收层施工应与上层沥青混合料紧凑进行，中间不开放交通；若期间必须开放交通，须待橡胶沥青同步碎石封层施工完成后3 h方可放行，但车速不宜超过25 km/h。在上层沥青混合料施工前需洒黏层油。3.5 质量检验控制1）橡胶沥青洒布量和碎石撒布量控制。（1）外观检测。橡胶沥青应洒布均匀，无漏洒和油层过厚现象。（2）洒/撒布量检验。洒/撒布量分总量检测和单点检测：控制施工段的总体洒/撒布量。对碎石和沥青过磅称重，根据洒/撒布路段长度和宽度计算洒/撒布面积，然后计算施工路段的总体洒/撒布量。控制单点洒/撒布量和均匀性。单点检测采用摆盘子法，用钢卷尺测量方盘（搪瓷盘）的上口面积，准确至1 g。在洒/撒布正常路段随机选择测点，在洒/撒布宽度内摆放3个方盘并避开封层车车轮轨迹，3个方盘间距35 m，该处的测点桩号以中间方盘的位置表示。同步碎石封层车按正常施工速度和洒/撒布方法施工，将已经接受样品的方盘取走（及时对空白处补洒/撒沥青和碎石），称取方盘和沥青、碎石的质量，准确至1 g；用摄子等工具取出碎石，用三氯乙烯浸泡溶解沥青，干燥碎石并称重，计算方盘内碎石和沥青的质量，检算出单位面积的洒/撒布量。洒/撒布量检验标准见表5，检查频率为每次3处，计算平行试验的平均值（kg/m²）。表5 橡胶沥青同步碎石封层的检验标准橡胶沥青用量（kg/m2）单粒径碎石撒布面积（）重量（kg/m2）±8012142）施工阶段的检验项目。包括橡胶沥青性质，橡胶沥青、碎石洒/撒布量，刹车试验，外观检查等，施工质量控制标准见表6。表6 橡胶沥青同步碎石封层施工阶段的质量控制标准项目质量要求检查频率试验方法橡胶沥青177 oC黏度 Pas每生产一批检查一次旋转黏度计橡胶沥青量设计量±1 kg/m2 每半天1次测定面积计算橡胶沥青量碎石量在规定范围内每半天1次用集料总量与撒布面积算得刹车试验沥青层不破裂1处/2000 m2（仅试铺段做刹车试验）7 d后用BZZ-60标准车以50 km/h车速急刹外观检查外观均匀一致随时全面用硬物刮开观察，与基层表面牢固黏结，不起皮、无油包和基层外露现象4 结语同步碎石封层技术采用同步碎石封层车和橡胶沥青进行封层施工，能大大提高沥青路面下封层的施工质量、防水密水和抗裂性能。由于施工简便迅速、提高工作效率，可以节省材料、设备成本，降低工程造价；同时由于施工设备的高精确度、高效率，也使得劳动强度大大降低：因此性价比较高。对于长期以来半刚性基层沥青路面存在的反射裂缝问题，国内外许多研究机构对此及水损坏问题展开了大量研究，对裂缝防治应从以下几个方面来考虑：（1）从基层自身设计着手，选用合理的基层材料。对半刚性基层材料，应通过试验确定其最佳组成、合理配合比和无机结合料剂量，使设计出的基层适合当地环境条件，具有较小的干縮系数和温縮系数，增强抗裂性能，同时符合相应强度指标要求并提高早期强度，增大弯拉强度，减弱温湿效应，提高耐用性，尽量减少基层自身裂缝或使其不产生裂缝。（2）合理选择面层结构和材料。面层结构应采用优质材料，集料质量严格把关，级配设计要通过试验并结合当地实际条件确定。沥青应把握好温度敏感性这一特征，选用劲度模量大、温度敏感性低的产品及标号，减少沥青面层自身温湿效应，增强对基层可能形成反射裂缝的预防力。（3）在基层顶面设置应力吸收层。设置正确的应力吸收层可明显削减裂缝尖端应力的奇异性，降低应力强度因子，对减缓反射裂缝的产生和扩展具有良好的效果。（4）施工技术方面。施工作为工程质量控制最直接的环节，每道工序是否规范操作，对能否抑制反射裂缝有很大的影响。施工时应严格控制半刚性基层摊铺质量，严格控制压实需要的最佳含水量，严格控制各项指标在施工规范容许的范围内内；施工完成后要注意养生。目前，橡胶沥青同步碎石相关课题研究、应用已初具成果，并在山东、辽宁、吉林、河南，以及广西等省区省得到大量应用。虽然还没有出台设计和施工相应的行业规范，但可通过实践施工，积累经验、不断改进。因此值得各地在城市道路沥青路面设计、施工中大力推广。【参考文献】 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