重交通条件下改性沥青碎石同步封层施工

[摘要] 庆阳公路总段管养的g211线木曲二级公路和s202线西长二级公路建成时间早,随着交通量的大幅增长,加上超载车辆不断增加,且吨位越来越重,特别是西长凤高速公路开工建设以来,高速公路建设车辆持续拉运土方和砂石材料,致使路面网裂,龟裂,脱皮现象非常严重,养护工作量大增,虽然养护经费投入逐年增加,路况质量却呈下降趋势,总段近两年对木曲公路和西长公路都安排了养护维修工程(主要为挖补罩面),效果不是十分明显。经过近两年的工程实践,对路面平整度好,但龟裂网裂脱皮严重路段采取改性沥青同步封层施工,取得了较好效果。 [关键词] 交通管理 沥青碎石 封层施工 1.改性沥青碎石同步封层的定义

改性沥青碎石同步封层就是指利用同步碎石封层车将改性石油沥青结合料的喷洒和石料的撒布同时进行,使沥青结合料与石料之间有最充分的接触,以达到它们之间最大限度的粘结度。 2.改性沥青碎石同步沥青碎石封层技术主要有以下几个优点 (1)同步碎石封层是低能量沥青结合料顺利渗入基层表面微裂缝的技术,起着很好的封缝作用,改性沥青效果更加明显。 (2)同步碎石封层实质是靠一定厚度沥青膜(1～2mm)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。 (3)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。

(4)同步碎石封层工序简单、施工速度快,可即时限速开放交通。 (5)同步碎石封层的性能价格比明显优于其他养护方法,从而大大降低道路的维修养护成本。 改性沥青碎石同步封层不足之处有

(1)改性沥青碎石同步封层,对材料和工艺控制相当严格,尤其对石料的要求甚严,如石料硬度不能满足要求,施工效果不是很理想。 (2)原有路面有车辙坑槽沉陷等病害不能使用碎石同步封层。 3.改性沥青碎石同步封层材料规格

庆阳总段经过实践,根据庆阳市的气候特征,采用sbs改性石油沥青和sbr改性石油沥青。用量控制在1.2kg/m2至1.4kgm2为宜。应采用合适的沥青用量,如果洒布量过多,导致行车碾压过程中,沥青粘结料从石料空隙中溢出,从而导致路面泛油,摩擦系数降低;如果过少,不能将骨料固定住,会出现跑子等现象。同是石料必须具有足够的硬度抵抗交通磨损,在相对重载车较多,车流量较大的情况下,骨料的硬度尤其重要;级配一般采用近于单一级配,几乎不含粉料;形状上尽量采用立方体的骨料,避免针片结构,以保证骨料在沥青中达到合适的嵌入深度。碎石要求经过反击破碎(或锤式破碎)得到的碎石,针片状石料严格控制在5%以内,几何尺寸要好,不含杂质和石粉,压碎值小于14%。 4.同步碎石封层设备

改性沥青同步碎石封层主要设备为同步碎石封层车,与1辆同步

碎石封层车配套的主要机械设备有装载机1台、石料加工清洗设备、12～16t胶轮压路机2台、8t以上水车1台、路面除尘设备(汽油气泵、高压水枪)、小型铣刨设备。同步碎石封层车对操作手的要求较高,操作人员必须懂得机械的工作原理,同时操作要相当熟练,否则将铺不出高质量的路面。我段采用西安达刚筑路设备公司生产的同步封层车,近几年通过和其它公司生产同类型设备的对比,性价比较高,施工可靠性高。 5.沥青碎石同步封层施工时间

经过大量的工程实践,沥青碎石同步封层对施工温度要求很高,尤其是sbs改性石油沥青封层。如果气温较低,应利用沥青混合料拌合炉对石料进行加温,效果较好。根据实践,每年6月-7月气温最高时宜采用sbs改性石油沥青,其它时段宜采用sbr改性石油沥青。 6.改性沥青同步封层的特点

同步沥青碎石封层是利用专门的施工设备——同步碎石封层机,将高温沥青(喷洒时热改性沥青的温度应达到170℃以上)与洁净干燥的均匀,石料几乎同时(1s内)喷洒在路面上,保证沥青与石料在最短的时间内完成结合,并在外荷载的作用不断形成强度,骨料摊铺停止时,沥青结合料的摊铺自动停止,不存在等待骨料的沥青结合层。结合时,喷洒温度为170℃的聚合物改性沥青,结合时温度也可保证在165℃以上,沥青结合料的流动性仍很好,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%,

保证了沥青与石料有足够的结合强度。主要作为路面表处封层使用,也可用于低等级公路的面层施工。同步碎石封层技术缩短了粘结剂喷洒与集料撒布之间的间隔,增加了集料颗粒与粘结剂的裹覆面积,更易保证它们之间稳定的比例关系,提高了作业效率,降低了施工成本改性沥青同步碎石封层不但具有良好的防水效果,提高防水层的高温抗剪强度,改善了防水层的低温抗裂性与延缓反射裂缝的能力,对保护基层免受冲刷破坏和沥青面层早期损坏具有的重要作用。改性沥青同步碎石封层将高温改性沥青与洁净干燥的均匀石料几乎同时喷洒在路面上,保证了沥青与石料在最短的时间内完成结合,保证了沥青与石料有足够的结合强度。同时,同步碎石封层技术简单、迅速,提高工作效率;可以节省材料、设备成本,降低工程造价,性价比高,由于同步碎石封层设备的高精确度,使劳动强度大大降低。因此,采用同步碎石封层技术和改性沥青相结合,能大大提高沥青路面的施工质量和防水密水、抗裂性能延长公路使用寿命。 7.改性沥青同步封层的施工工艺

sbs改性沥青防水层施工顺序:准备工作->上料、摊铺 ->碾压 ->养护-> 质量检测。 (1)准备工作

施工前,对已喷洒透层的基层顶面进行检查,有破损地方应进行修补;若有其他污染或杂物应进行冲洗或清扫,当用水冲洗时,应等水分蒸发表面完全干燥后才可进行改性沥青封层的施工。对路缘石等两旁结构物或设施采取覆盖措施,以防改性沥青喷洒飞溅污染结

构物。确定单位面积碎石撒布量。为了保证施工时碎石能够均匀地满布在原路面上,防止出现“缺料露油”现象,要事先确定封层单位面积所用碎石的数量。此项量测用仪器为一带有刻度的容量盒,将施工用碎石按60% ～70%均匀、不重叠地摆铺在盒底面上,然后把盒竖立,使碎石堆集在一侧,通过读取盒盖上的数据,计算出单位面积上所用石料的体积及质量。 (2)上料、摊铺

在料场,采用轮式装载机向同步碎石封层车的骨料斗装载10～14mm单粒径石灰石碎石,从沥青高温罐泵吸高温改性沥青(180℃左右)到同步碎石封层车沥青储罐内。为防止高温沥青罐车的输油管阀门滴漏沥青,应采用铁质容器接受滴漏沥青。

将装好料的同步碎石封层车开至施工起点,操作手调整好各个系统的工作参数;然后指挥驾驶员沿预先设置的控制线起步,行驶速度应控制在5～8km/h左右。打开各料门控制开关,使沥青喷出,同时撒布均匀碎石。改性沥青洒布量的参数2.0 kg/m 一旦设定,同步碎石封层车的控制系统就会根据车速自动调节沥青流量,使洒布量控制在2.0 kg/m ,误差控制在±5%以内。碎石撒布量应根据现场试验检测,通过控制车速确定。 施工时,应注意几点:

① 为保证雾状喷洒而形成均匀、等厚度的沥青膜,必须保证sbs改性沥青洒布温度在170 度以上。

② 洒布sbr改性沥青封层的施工气温不应低于20℃ ,大风、浓

雾或下雨天不得施工。

③ 喷油嘴高度不同沥青膜厚度不同(各个喷嘴喷出的扇形雾状沥青重叠情况不同),通过调整喷嘴高度使得沥青膜厚度适宜和均匀。

④ 碎石封层车应以适宜的速度匀速行驶,在此前提下石料和粘结料两者的撒布率必须匹配。

⑤ 改性沥青与碎石洒布后,应立即进行人工修补或补撒,修补的重点是起点、终点、纵向接缝、过厚、过薄或不平处。 ⑥ 派专人手拿竹扫帚紧跟同步碎石封层车后边,及时把弹出摊铺宽度(即沥青洒布宽度)外的碎石扫到摊铺宽度内;或加工挡板防止碎石弹出摊铺宽度。

⑦ 当同步碎石封层车上任何一种料用完时,应立即关闭所有材料输送的控制开关。查对材料剩余量,校核拌和准确性。 (3)碾压

刚洒布的防水层不能立即碾压,否则高温改性沥青会粘附胶轮压路机的轮胎并粘走碎石。当sbs改性沥青温度降至100 ℃左右时,采用胶轮压路机稳压1个来回,控制行驶速度在5～8 km/h,使碎石压入改性沥青之中且粘结牢固。 (4)养护

封层铺筑后,严禁施工车辆急刹车和掉头。应封闭交通,改性沥青封层的施工与下面层的施工紧密衔接,紧接着施工沥青下面层。摊

铺完下面层后方可开放交通。经胶轮压路机稳压形成的防水层表面,碎石和沥青的粘结非常牢固,改性沥青的延性(弹性恢复)大,发挥应力吸收层作用,能有效延缓和减少基层裂缝在面层上的反射裂缝。

(5)现场质量检测

外观检测:改性沥青封层的改性沥青洒布应均匀,无漏洒和油层过厚现象。改性沥青封层的单粒径碎石撒布应均匀,不重不漏。洒布量检测:分总量检测和单点检测。前者控制施工路段的总体洒布量,对碎石和沥青过磅称重,根据洒布路段的长度和宽度计算洒布面积,然后计算施工路段的总体洒布量。后者控制单点洒布量和均匀性。

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0.1 em ,称取方盘的质量准确至1 g;在洒布正常路段随机选择测点,在洒布宽度内摆放3个方盘,但应躲开封层车车轮轨迹,3个方盘间距3～5 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,及时对空白处补洒沥青和碎石,称取方盘和沥青、碎石的重量,准确至1 g;计算方盘内沥青和碎石的质量;用镊子等工具取出碎石,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;计算单位面积洒布量。

检测结果表明,同步碎石封层车的沥青洒布量比较稳定,不受车速影响。碎石撒布量受车速影响比较大,要求驾驶员保持一定车速

匀速行驶。

8.改性沥青同步封层施工其它注意事项 对于少数撒布部均造成的油渍,要及时处理干净;

随时掌握天气变化情况,封层施工主要夏季,雷雨天气多,施工过程中突发大雨经常造成返工。

二级公路同步封层时一般不能封闭交通,交通标志摆放一定要规范,交通疏导工作尤为重要,同步封层车在施工时由于喷油嘴工作车体超宽,要有专人专车跟随同步封层车疏导指挥交通。

根据实践,超载车辆多,交通量大的路段宜使用10-14大粒径石料,封水性能差,交通量小的路段宜采用8-10中粒径石料。 在改性沥青同步封层施工后,对施工路段进行行车要进行1至2小时的限速,由于沥青封层路面成型时间较短,过往车辆行驶速度过快,造成路面飞石,极易形成路面脱皮、泛油现象。

施工后还要加强日常养护和防汛工作,及时清扫浮砂及时回收,防止重车重压下浮砂摩擦已成型的封层路面,影响封层效果。 根据实践 ,服役年限长路况较差的路段在碎石封层前不宜使用洗刨机洗刨,初步分析原因为服役年限长和路况较差路段路面老化严重,洗刨作业时不可避免的对原有沥青路面产生一定的破坏。 9.温度条件不佳时改性沥青同步封层施工经验

根据规范规定,沥青碎石封层施工不能低于15℃,在实际施工中,气温低于20℃效果就不是很理想,主要表现为粘接不佳,出现脱粒现象,为了提高粘接效果,经过近几年的摸索,庆阳总段宁县公路管

理段利用自有沥青拌合炉对封层用石料进行炒拌,将石料温度加温至170℃左右,取得了很好的效果。这样做有两方面的好处,一是石料温度升高后加强了与原来路面的粘接能力,二是炒拌过程中进一步对石料进行了除尘,石料洁净度提高,粘接力大大增强。 总之,近两年通过改性沥青同步封层施工,延长了我段公路的使用寿命,节省了大量养护费用,取得了明显成效。 参考文献:

[1] 中华人民共和国行业标准 jtg h10-2009,公路养护技术规范,人民交通出版社.

[2] 中华人民共和国行业标准 jtg f40-2004,公路沥青路面施工技术规范,人民交通出版社.

[3] 中华人民共和国行业标准 jtg d50-2006,公路沥青路面设计规范,人民交通出版社.