改性乳化沥青稀浆封层施工工法
关键词：改性 乳化沥青 稀浆 封层
1 前言
改性乳化沥青稀浆封层施工技术，是在一般稀浆封层施工技术的基础上发展起来的一种高温抗变形、低温抗缩裂、耐磨、防水等性能优良的新材料、新工艺、新设备、新技术的创新。它是在制备乳化沥青时加入聚合物弹性体和添加剂、制备成改性慢裂快凝的乳化沥青，再用专用设备———改性稀浆封层车，在常温状态下、按设计的原材料配合比要求，在现场进行改性稀浆混合料的拌合与摊铺、待乳化沥青完全破乳后即可开放交通。而且这种改性稀浆封层可以满足交通量大、重载负荷交通行车的要求。
改性乳化沥青稀浆封层由聚合物改性乳化沥青，100%轧碎集料，矿物填料，水和必要的填加剂组成。施工时，使用专用的摊铺设备进行摊铺。改性乳化沥青稀浆封层一般设计厚度为0.6~1.0cm。
2 特点
改性稀浆封层混合料，具有良好的流动性、渗透性、粘附性；有利于填充和治愈路面的裂缝；有利于旧路面的结合；有利于气候的变化（低温不裂高温不软）；能提高路面的密实性和防水性；能提高路面的防滑和耐磨。
3 选择依据
为了全面的掌握改性稀浆封层施工技术，必须经济合理选择封层的类型，保证封层的顺利施工，从而使完成的改性稀浆封层达到预期的使用寿命，应详细了解和调查一下因素：
3.1 详尽了解原路面的结构、性能及病害； 3.2 了解该路段的交通量、行车类型和数量；
3.3 调查该区域的气候条件及施工季节的气候情况； 3.4 了解该地区的可用骨料质量、规格、价格、数量； 3.5 了解改性乳化沥青的性能、质量、单价及供应保证； 3.6 可能保证的过程资金及机械设备。
4 稀浆封层的用途
稀浆封层既可以用于新建路面，也可以用于路面养护。
4.1 用于新建路面
稀浆封层用于新建路面的上封层、下封层。由于稀浆流动性好，可以很好的渗入基层材料空隙中去，与基层牢固的结合，用于上封层时使路面更密实，具有良好的防水和耐磨性能。用于下封层时，可以替代洒透层油镶砂工艺，并在使用性能上提高一个档次。铺设于半刚性基层上可以起到以下作用：
4.1.1 对半刚性基层起养生保护作用，封闭微缝；
4.1.2 防止雨雪对半刚性基层的冲刷与冰冻；
4.1.3 在半刚性基层及沥青层下面层之间起承上启下的过渡作用和粘结作用；
4.1.4 起应力吸收薄膜（ SAMI ）作用，防止或延迟半刚性基层反射裂缝的产生；
4.1.5 在半刚性基层表面起施工交通的临时磨耗层作用，保护半刚性基层的完整性。
稀浆封层属连续级配混合料，沥青含量大、细料含量多，因此防水性能、抗裂性能及粘结力方面都比通常的热表处（ 1cm 热沥青砂）要强得多。实际上 1cm 热表处用在半刚性基层上的可行性比稀浆封层也要差，首先如此的薄层会很快冷却，与下面半刚性基层的结合要比稀浆封层差，因此在车辆作用下甚至会出现搓皮的现象。其次，热表处也起不到对半刚性基层的养生作用，更起不到封缝灌缝作用。再者，由于热表处是热铺 1cm 沥青，所以施工难度比稀浆封层的常温施工要大，因此，施工质量较难保证。由此看来，采用稀浆封层作为半刚性基层的下封层比热表处作为下封层要优越得多。
4.2 稀浆封层用于路面养护
稀浆封层的一大用途是路面养护，被称为路面的快速美容大师。优质的稀浆封层能在极短时间内开放交通（如 1 小时）并使路面焕然一新，施工速度快，对交通干扰达到了最低限度。因此，在城市及交通繁忙的路段，大受青睐，而彩色稀浆封层则是更上了一个档次，它犹如一位画家挥舞着手中的画笔在城乡道路上绘制五彩的蓝图。
稀浆封层可以对旧路面起到如下作用：
4.2.1 封缝灌缝；
4.2.2 防水排水；
4.2.3 改善平整度；
4.2.4 填补车辙及局部凹陷；
4.2.5 提高抗滑性能；
4.2.6 改变路面的颜色和纹理，使旧路“改头换面”。
由此可见，稀浆封层尤其适应于交通繁忙、雨水多、网裂面积大、抗滑不足、平整性差的路面的养护。根据稀浆封层材料与技术水平的不同，厚度仅为 3mm — 9mm 的稀浆封层，其使用寿命可达 3 — 7 年，不失为技术可行、经济合理的养护对策。
5 施工前的准备
5.1 稀浆封层的材料组成
稀浆封层由乳化沥青、骨料、矿粉、水及水泥或石灰等添加剂组成。其中最为关键的是乳化沥青的性能、骨料的性能及乳化沥青与骨料的配伍性。
5.1.1 改性乳化沥青
用作稀浆封层的改性乳化沥青在高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳、抗水损坏等各方面都比普通乳化沥青有明显改善，因而尤其适合于气候严酷地区及繁重交通量的路段，质量要求见下表一
5.1.2 骨料
只有采用符合级配要求的骨料，才能形成密实稳定的沥青混合料封层，骨料的最大粒径应接近封层厚度，而且应坚硬耐磨，粗糙干净，最好选用棱角较多，石质表面粗糙的轨石筛屑，少用或不用天然砂。
骨料的颗粒粒径组成，应符合改性稀浆封层骨料级配要求，压碎值不大于28%，洛杉矶磨耗值小于30%，吸水率小于2%，对沥青粘附性大于4级，骨料外形呈立方体，针片状含量小于10%，砂当量应大于60%。
根据国际稀浆封层协会（ ISSA ）推荐的沥青稀浆封层颗粒级配（见表二 ），稀浆封层可分为Ⅰ型细粒式，Ⅱ型中粒式和Ⅲ型粗粒式。Ⅰ型用于层厚 2 — 3mm 的封层，适于封闭裂缝，填充空隙，修补表面轻微破坏，不适于大交通量路段。Ⅱ型用于 3 — 5mm 封层，适于修补路表破损，半刚性基层的封层，水泥路面及桥面的封层。Ⅲ型用于 5 — 10mm 封层，适于大交通量路面，抗滑、耐磨、修补破损。
表二 稀浆混合料级配表
5.1.3 水
水在沥青稀浆中主要起稀释作用。用水量不足会使稀浆稠度太大，流动性不好，水量过多又会使稀浆过稀而易于流淌，浪费沥青。拌和时加水约为骨料的 8 — 12% ，总的用水量约为骨料的 20% 。
5.1.4 填料
要求填料要干燥、松散，没有结块，不含泥土杂志，并且通过0.074mm筛孔，一般在低温季节施工时，掺入少量（1%--2%）水泥，水泥主要用于提高沥青与骨料的粘结力，加快破乳干硬速度，改善稀浆工作和易性，加速开放交通时间。
5.1.5 外加剂
一般用氯化钙、氯化钠、硫酸铝、OP-10、氢氧化铝、聚乙烯醇等，这些外加剂有促凝剂、有缓凝剂、有稳定剂等用途不同，要根据需要选用。
5.2 室内试验
5.2.1 骨料拌和试验
该项试验是确定改性稀浆封层混合料的破乳时间的重要试验内容、并作为混合料配合比设计的重要依据，因为它能全面反映改性稀浆封层封层的拌和性、粘附性、固化时间等路用性能。也通过这项试验确定外加剂的品种和数量。具体要求如下：
称取级配合格的骨料100g，按比例配合，先将骨料与填料（水泥）拌匀，再加水拌和均匀，最后加改性乳化沥青进行拌和、同时用秒表观测拌和时间，观测骨料与改性乳化沥青的粘附性，在25℃室温，50％湿度的条件下，拌和时间120S-180S,如果达不到要求，重新调整各种原材料的比例，最后确定乳化剂、改性剂剂、填料及外加剂等原材料的品种及用量。
5.2.2 稠度试验
该项试验是测定改性稀浆混合料的适宜加水量，它类似水泥混凝土配合比设计的坍落度试验，采用指定的堆载筒：上部内径为38mm，下部内径为89mm，高为76mm，筒内部光滑的堆载筒。当坍落直径为φ89mm±20-30mm即为适宜加水量，大于这个直径或小于这个直径都是加水量过多或过少，需要重新调整加水量。
通过稠度试验确定稀浆混合料的最佳用水量。
5.2.3 粘聚力试验（简称CT试验）
检测稀浆混合料的凝固时间，以此控制改性稀浆封层后开放交通时间。
5.2.4 湿轮磨耗试验（简称WTAT试验）
该项试验是模拟汽车轮胎在湿润状态下，对于封层表面的磨耗状态，它主要是检测稀浆混合料中，改性乳化沥青的最适宜的用量，保证混合料中的最佳油石比。
5.2.5 负荷车轮试验（简称LWT试验）
控制改性乳化沥青的用量，主要是控制混合料中改性沥青用量的上限，防止混合料中改性乳化沥青用量过多，引起泛油、油包、波浪、推移等病害。
5.2.6 砂当量试验
该项试验为检验5mm以下细骨料中粉土与尘土的含量，是否超过规定的要求，砂砾体积与砂砾、粘土、粉土体积的比值，即为 砂当量。作为改性稀浆封层骨料的砂当量必须大于60％。
5.3 混合料级配试验
原材料检验合格后，要进行级配试验，检验骨料、乳化沥青、矿物细料和其它添加剂的相容性和级配是否满足设计要求。
5.4 确定目标配合比
通过以上试验后，初步确定理想的改性稀浆混合料配合比。一般情况主要根据施工现场的气候及骨料质量情况确定，见表三、表四.
表三：各种材料用量参考值
表四：改性稀浆封层混合料的参考配合比
5.5 配合比调试
确定理想的改性稀浆混合料配合比后，以此做为施工机械计量控制的依据，再结合现场实际情况进行调整各种材料的用量，进行反复调整。
5.6 施工配合比的确定
经过反复调整后，确定合理的配合比，然后在现场做试验段，再根据现场情况做出相应的调整措施，最后得出施工配合比，应用于生产中。
6 机械及人员配备 6 .1 机械设备
稀浆封层车1台、装载机1台、工具车1辆、5T沥青储存罐2个、沥青洒布车1辆、沥青泵1台、水罐车1台。
6.2 人员配备及分工：稀浆封层施工质量的好坏，有赖于一支高素质的施工队伍，取决于他们的知识、经验和技巧。施工队的人员基本组成，应包括队长一名、操作手一名、驾驶员四名(稀浆封层、装载机、油罐车和水罐车驾驶员各一名)、工人若干。
7 施工工艺流程及操作要点
7.1 现场准备工作
7.1.1 对原路面进行测试，看各项技术指标是否符合设计要求。 7.1.2 把原路面清扫干净，不得有泥巴，浮土等杂物。
7.1.3 放养定线；按照施工封层设定宽度的要求，用白灰划线，在车前做出导向标志。 7.1.4 交通管制：为了保证施工安全，设置封闭交通及限制交通标志、设置安全显示器及锥形施工柱等。
7.1.5 专用机械的调试与检修：改性稀浆封层车的计算、行走、拌合、摊铺、清洗等各个系统做调试，标定与检修见表五
7.1.6 设置好原材料供应场地，保证原材料供应合理，堆放整齐，并有明显的标识。如插标识牌，在标识牌上注明产地、规格、合格等字样。
7.1.7 做好改性稀浆封层车计量系统的标定。
7.2 施工工艺
7.2.1 混合料的拌合
改性稀浆封层施工工艺是将五种材料按一定比例、一定的顺序进行配料与拌和，将拌出的稀浆混合料摊铺在路面上。
1、工艺流程图
2、各种原材料进入拌和机的顺序
各种原材料进入拌和机，要按照改性沥青乳液→外加剂→水→ 填料矿粉→ 填料矿粉→骨料→拌和机→摊铺箱→路面的流程进料，顺序不能颠倒，否则就不能拌出合格的稀浆混合料，无法取得封层施工成功。
7.2.2
1、将装好料的摊铺机开至施工起点，对准走向控制线，并调整摊铺箱厚度与拱度，使摊铺箱周边与原路面贴紧；
2、操作手再次确认各料门的高度或开度；
3、开动发动机，接合拌和缸离合器，使搅拌轴正常运转，并开启摊铺箱螺旋分料器； 4、打开各料门控制开关，使矿料、填料、水几乎同时进入拌和缸，并当预湿的混合料推移至乳液喷出口时，乳液喷出；
5、调节稀浆在分向器上的流向，使稀浆能均匀地流向摊铺箱左右；
6、调节水量，使稀浆稠度适中；
7、当稀浆混合料均匀分布在摊铺箱的全宽范围内时，操作手就可以通知驾驶员启动底盘，并缓慢前进，一般前进速度为1.5～3.OkM／h，混合料摊铺后，应立即进行人工找平，找平的重点是：起点，终点，纵向接缝，过厚，过薄或不平处，尤其对超大粒径矿料产生的纵向刮痕，应尽快清除并填平；
8、当摊铺机上任何一种材料用完时，应立即关闭所有材料输送的控制开关，让搅拌缸中的混合料搅拌均匀，并送入摊铺箱摊铺完后，即通知驾驶员停止前进；
9、将摊铺箱提起，然后把摊铺机连同摊铺箱开至路外，清洁搅拌缸和摊铺箱； 10、查对材料剩余量。
7.2.3 一些特殊问题的处理
1、预湿水
天气过于干燥气温又很高时，对原路面进行预洒水，有利于稀浆与原路面的牢固粘结，量的控制以路面无积水为宜，洒水后可立即摊铺。
2、接缝
摊铺时，两幅摊铺面的搭接不能超过75mm，横向接缝处不能出现余料堆积或缺料现象，用3m直尺测量时，接缝处的平整度应小于6mm。摊铺机过后，发现有摊铺过厚或不平，使用橡皮耙子找平，对漏补或稀浆不足处，及时用稀浆修补。对摊铺机无法施工的部分，采取用人工作业。
横向接缝过多过密总是会影响外观和平整的，因此应尽可能减少横缝的数量，提高接缝的施工水平。首先是在起点处，当摊铺箱的全宽度上都布有稀浆时，就可以低速缓慢前移，这样可以减少箱内积料过多而产生的过厚起拱现象，并对起点进行人工找平。一般情况下，
摊铺终点的外观影响不大，因为下一车将在该终点处，倒回一段距离。从上一车终点倒回3～5m的距离开始下一车的摊铺，是一个可采纳的办法；驾驶员应该使机械的运行线形，与上一车相吻合。当该路段进行最后一车施工时，其终点的处理应该采取人工整平，并做出一条直线。
3、加水量的控制
某一种石料和乳化沥青，当外加水量为某一范围时，可以成为稳定的稀浆。机械作业时的外加水量，可以采取允许范围的中值。成功的稀浆封层应建立在稀浆中沥青分布均匀的基础上，因此必须以合适的水量加到稀浆混合料中，因为加水量的多少关系到施工的和易性、与原路面的粘接强度、封层表面的泛油及混合料的沥青分布等，对施工质量影响极大。
7.2.4 检查验收
根据合同规定的各类技术规范按规定项目进行逐项检查验收。如厚度、宽度、横坡度、平整度、油石比以及外观质量等。
7.2.5 初期养护及开放交通
乳化沥青的任何一种施工方法，施工后都有一个破乳成型过程，稀浆封层也不例外。养护的时间，视稀浆混合料中水的驱除及粘结力的大小而变化，通常认为，当粘结力达到12N•m时，稀浆混合料已初凝，当粘结力达到2.ON•m时，稀浆混合料已凝固到可以开放交通的状态。刚摊铺的稀浆封层，在养护成型期内，应严禁车辆和行人进入，否则将带来不良的外观。如交叉口等确需立即开放交通，必须进行撒砂保护。
7.3 施工工艺流程见下图
8.1 总体控制
根据路面情况的要求，应在摊铺箱前用喷雾的方法预湿路面。水雾的用量应根据温度、路面结构、湿度和路面干燥度来调节。
改性乳化沥青稀浆封层混合料在离开搅拌箱时要有合适的绸度。摊铺箱中任何部分任何时刻都应保持足够的混合料，这样可获得完整的养护层。应避免摊铺箱过载。不允许有骨料团，球状骨料和未混和骨料。
由过大骨料引起的刮痕应去除。若产生过大的刮痕，应停止施工，直到消除刮痕为止。过大刮痕是指至少下列四种拖拉痕迹：在任何25m2 的区域上宽度大于12.7mm、长度大于100mm、宽度大于25.4mm、长度大于76.2mm。养护路面上用3m 直尺测量时不允许出现横向或凹陷和6mm深的纵向刮痕。
8.2 施工前必须提供材料的试验报告，在确认符合要求后，方可使用。
8.3 施工前必须提供混合料试验报告，在确认材料没有发生变化和符合要求后，方可施工。
8.4 接头处理
在纵向或横向接头处不允许有过高的突起，为摊铺到的区域，或难看的刮痕出现。为了使整个工程中的纵向接头减少到最小，纵向接头应尽量放在车道线上，半幅或多幅施工要尽量减少。
8.5混合料的拌和
拌和设备是为改性乳化沥青稀浆封层专门设计的，材料由自动程序化自行改性乳化沥青稀浆封层拌和设备拌和，摊铺时操作人员要严格控制，混合料在拌和过程中要保证足够的拌合时间，保证混合料的拌合均匀。
8.6 混合料的摊铺
摊铺时摊铺速度要均匀，供料要及时，已摊铺的混合料不应有过量的水分和乳化沥青，也不应发生乳化沥青与细骨料和粗骨料相分离的现象。在施工时，不允许将水直接喷入摊铺箱中。
8 改性稀浆封层施工质量控制
8.7 施工中应对稀浆混合料性能进行抽样检测。
8.8 边角施工控制
对于一些角落改性稀浆分层摊铺机不能到位的地方，要用人工刮板封层。
8.9 温度控制
如果道路温度或气温在10℃以下并继续下降，则不允许施工，但是道路温度或气温在7℃以上并继续上升，则可以施工。若施工后24h内有可能产生冻结，也不允许施工。总之，要注意气候的变化，一般施工温度控制在不低于10℃。
8.10 稀浆封层施工外观质量应符合下列要求：
8.10.1 表面平整，密实，无松散，无轮迹；
8.10.2 纵、横缝衔接平顺，外观色泽均匀一致；
8.10.3 与其它构造物衔接平顺，无污染；
8.10.4 摊铺范围以外无流出的稀浆混合料；
8.10.5 表面粗糙，无光滑现象。
9 安全管理措施
9.1 成立安全领导小组
9.2 组成安全管理网络
9.3 安全设施
施工现场设置施工标志，减速标志，禁止通行标志等等。
9.4 安全措施
9.4.1 进场施工人员进行岗前培训，全面制定出施工安全规章制度，约束每一个人员。
9.4.2 凡进入施工现场的人员，一律穿标志服，施工车辆安全行使。
9.4.3 所有施工人员不得擅自离开各自的施工岗位，严守各处的安全操作规程。
9.4.4 按安全施工要求，实施安全保障措施，按要求设置标志牌、禁令牌、宣传牌、彩线等明显标志。
9.4.5 若夜间工作派专人负责。
9.4.6 工作范围内整洁，抓安全文明施工，做到环境卫生，创文明工地。
9.4.7 注意自身施工机械人员的安全工作。
9.5 创优措施：
9.5.1 加强领导，提高施工管理水平，健全制度
9.5.2 严格控制材料质量，按规范施工
9.5.3 做好各项检测工作，加强自监制度
9.5.4 狠抓施工队伍建设，不断提高操作工艺水平
0.5.5 充分利用先进的机械设备，调动员工的积极性，创一流工程
10 环保措施：
10.1 防止空气污染创造文明施工的条件
10.2 防止运输道路面的污染，车辆装好材料，防止抛撒滴漏等现象
10.3 施工程序，防止施工过程中的交叉污染，废料污染
10.4 生活区设专职后勤人员，保持整洁、卫生、有序。
11 效益分析
11.1 采用改性稀浆封层施工技术，大大改善了施工条件，从装料、配比、拌和、摊铺，自始自终在常温条件下操作。改性乳化沥青和砂石料都不需要加热，没有繁重的体力劳动，完全由机械自动操作，减轻劳动强度，显著降低了有害物质的排放量，大大地减少了对周围环境的污染，对工人的健康有了保障。从而延长了道路的寿命，提高了经济效益。
11.2 延长施工季节
在湿热的南方地区，雨季漫长，也是路面病害的多发季节。阴雨连绵的气候，经常湿润的砂石料无法与热拌沥青拌合，经常湿润的路面，不可能用热拌沥青混合料修补，所以需要等雨季过后才能施工，这样下去会严重降低这些公路的运营效益。在北方地区，一般7-9月是施工的黄金季节，气温温暖适宜，但这期间又是雨季，也不宜用热拌沥青施工。在这些不利季节的气候条件下，采用改性稀浆封层与改性沥青拌制的冷拌混合料，可以及时施工并对路面的病害及时做早期的修补，制止病害的蔓延与扩大，一年内使修路时间可以延长2-4个月，可以使路面经常保持良好的服务状态。
11.3 综合效益好
由于改性乳化沥青粘度比热沥青低，工作度好，便于拌合与喷洒，均匀地裹覆在骨料表面，保持骨料之间足够的自由沥青，但又不出现油包与泛油现象。还由于生产改性乳化沥青时，沥青加热温度低，加热时间短，较热沥青的热老化损失小。因此用改性稀浆封层的路面，低温季节很少出现开裂，高温季节没有推移和波浪。初铺的封层外表不如加热的沥青黑，但是随着行车的碾压，路面越类越好，沥青的用量可以节省10％-20％。无论是酸性骨 料与碱性骨料都可以使用，从而扩大骨料来源，便于就地取材，显著降低工程造价。如，2.5cm厚的热拌沥青罩面在美国的造价为：4.5美元；2.5cm厚的改性稀浆封层罩面只需0.8美元。
12 应用实例
汶川地震灾后G212线公路恢复重建工程，本项目起点文县临江，桩号为K512+500，沿G212线翻越高楼山，终点东峪口，桩号为K585+000，路线全长71.603km。开工日期2009年6月1日，竣工日期为2010年9月30日。全线采用二级、三级公路技术标准，路基宽度
分别采用8.5m、7.5m，路面采用沥青路面，0.6cm厚改性沥青稀浆下封层。K530+900~K578+300桥头至堡子坝段为高楼山路段，该路段受高楼山地形、地质、局部小气候等因素的影响，地下水丰富、常年阴湿、路基翻浆病害严重。在水稳碎石基层与沥青下面层之间铺筑改性稀浆下封层，有效的解决了地表水对路面基层的侵害。由于全线半幅施工，半幅保通，且交通量大，车辆负荷重，给工程质量带来一定的影响。本项目为灾后恢复重建工程，工期紧，任务重，改性稀浆封层施工受天气影响小，施工季节长，施工方便，需用劳动力少，及时对新建基层进行封层，减少了基层养护费用。改性稀浆下封层以其良好的耐磨性能，极大程度上减少了交通繁忙给路面基层带来的损害，减少了基层的返修率，确保了沥青路面的工程质量。稀浆封层施工速度快，对交通干扰达到了最低限度，短时间内就能对路容有个较大的改观，提高了施工形象，在历次检查中受到领导好评。