改性乳化瀝青稀漿封層技術,是一種常溫施工工藝,常作為功能層做上封層,在國內外高速公路維修養護中的得到了廣泛的應用。國際稀漿協會ISSA制定的改性乳化瀝青稀漿封層推薦實施細則ISSA,A143-91,對改性稀漿封層的設計、試驗、質量控制和測試等做出了規定,使改性稀漿封層在全世界范圍內有了很大的發展。
1 適用范圍和選擇依據
在高速公路上選擇應用改性稀漿封層對路面進行養護,應依據對舊路面使用性能的專項調查評定或依據路面管理系統對路段相關指標進行分析后作出,同時對舊路面殘余壽命進行計算并進行局部補強設計。
以稀漿封層機攤鋪乳化瀝青混合料為主要工藝的路面封層可分為稀漿封層、改性稀漿封層和快通車型改性稀漿封層三種類型。稀漿封層的應用在國內已經較為普遍,其功效和缺陷已經形成共識。利用快通車型改性稀漿封層對高速公路進行預防性養護,抵御松散、封閉瀝青老化裂縫和疲勞裂縫及車轍裂縫,填補較淺的車轍和不平整,并以顯著的經濟效益吸引用戶。ISSA稱之為聚合物改性稀漿精細表面處治,在法國和美國的高速公路養護工程中應用最為廣泛。目前在世界各地的高速公路養護技術中,用于抗滑表層維修的混合料有三種代表類型:一是改性瀝青超薄抗滑表層(厚度,2cm);二是改性熱瀝青表面處治;三是改性稀漿封層。其工程造價分別為普通密級配瀝青混凝土(厚度4cm)的60%~80%、15%和20%。
與普通密級配瀝青混凝土相比,上述各類薄層都具有較深的路面紋理和良好的防水效果。隨著各地工程應用的不斷擴大和工藝水平的提高,改性稀漿封層將是一種理想的路面養護技術。
2 技術條件
改性稀漿封層應用于高速公路的表層需要以下條件:
(1)膠結料需要有更強的粘結能力。A143-91對用于改性稀漿精細表面處治的乳化瀝青及其蒸發殘留物性能主要指標做出了規定,要滿足這些指標,只有選用高質量的改性劑才能達到要求。其中:
AASHTO T53蒸發殘留物軟化點最小57℃
ASTM D36
AASHTO 蒸發殘留物針入度40-90
ASTM 2397
AASHTO 蒸發殘留物運動粘度135℃最小650mm2 /s
ASTM 2170
(2)骨料要抵御高速行車條件下車輪的磨耗和撞擊,可選擇耐磨耗的火成巖石料,而且要求純凈程度較高,應具有較少的含泥量和較高的砂當量,同時滿足乳化瀝青的可拌和時間要求,室內試驗應大于120s。
(3)為了盡可能縮短交通控制時間,宜選用快通車型乳化劑。標稱的通車時間是在室內確定的,標準溫度24℃和50%濕度條件下,混和料攤鋪厚度在12.7mm時,從攤鋪結束到達到通車需要的粘結強度的養護時間,在施工現場要視氣溫和風速的大小適當延長或縮短。目前市場的產品中有30min,60min和120min等多種類型可供選擇。
3 混合料及其設計
改性稀漿封層其特性主要取決于稀漿混合料的性能,因此,改性稀漿封層混合料配合比設計就顯得尤為重要。
快通車型改性稀漿封層所用稀漿混和料由級配石料、快通車型乳化瀝青、水泥和水組成,必要時選用化工助劑。
(1)選擇礦料級配曲線,依據ISSA推薦使用的III型級配范圍進行調試。
(2)凝結助劑使用水泥填料和緩凝劑。在這里之所以將水泥作為凝結助劑,是因為水泥和熟石灰都具有一定的化學活性特性,對快通車型稀漿混和料的凝結速度起著關鍵作用,主要目的并不是用來調節礦料級配的。水泥使用摻量在一定比例范圍內時,能延緩稀漿混和料的凝結速度,這個用量范圍隨水泥的品質不同而略有差異,一般占集料總量的1%~4%時能起到緩凝作用,這個范圍也隨石料的干凈程度不同稍有變化。在其他用量范圍時,則隨著用量的遞變呈現促凝的效果,即所謂雙向調節作用。表1列出了對使用不同水泥用量做拌和試驗時,測得的一組稀漿混和料的可拌和時間。化學助劑分促凝劑和緩凝劑,快通車型乳化瀝青在一般氣候條件下使用緩凝劑。比如在施工環境溫度提高或材料顯著變細時,室內試驗確定的可拌和時間不能滿足施工需要時,使用緩凝劑延緩凝結時間,用量由緩凝劑的類型和條件變化程度確定。
(3)選擇瀝青用量范圍,確定各種材料配合比例。有兩個關鍵條件需要滿足,其一是必須滿足可拌和時間,其二是必須滿足稠度要求對于同一種級配礦料,室內試驗在調整其瀝青用量和用水量及水泥用量時,使稀漿混和料的可拌和時間控制在120-150s范圍內。既保證有足夠的拌和時間,又不至攤鋪后的混和料流淌。對于快凝型稀漿混和料的稠度試驗,由于室內試驗用料量較少,試驗設備較小的吸水量就會顯著加快混和料的硬化,測得的稠度值往往偏小,一般在1cm左右,達不到2-3cm的標準。
表1 不同水泥摻量時的可拌合時間試驗
水泥量% |
0 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 |
拌和時間s |
81 112 155 183 121 97 |
4 改性乳化瀝青
現行的乳化瀝青技術標準是在90年代初制定的,限于當時的乳化瀝青發展狀況,該標準中沒有關于改性乳化瀝青的技術要求,即改性稀漿封層中最重要的材料一改性乳化瀝青在我國還沒有技術標準。根據工程實際應用情況,再結合國外改性乳化瀝青相關標準,用于改性乳化瀝青的基質瀝青必須符合重交通道路瀝青的技術要求;改性乳化瀝青應為陽離子慢裂快凝型;其蒸發殘留物含量等技術要求應符合相關要求。
5 改性稀漿封層下封層的施工
(1)因為新建高速公路改性稀漿封層下封層達到開放交通后,僅有少量工程車輛或根本沒有車輛通行,因此,改性稀漿封層下封層不能依靠車輛輪胎的碾壓,達到堅實和粘結牢固。改性稀漿封層破乳后應及時采用8-10t輪胎壓路機碾壓2-4遍,碾壓要掌握好時機,過早易出現輪跡或粗集料剝落。
(2)施工期間必須封閉交通,待干燥成型后方可開放交通,早期行車不得在封層上調頭,剎車,起步,以保證封層的完整性。
(3)當下封層養生完成后,要開放交通,這樣有利于封層的密實度和基層的粘結。一般應在改性稀漿封層養生完成24h后,才能進行瀝青混凝土下面層施工。
參考文獻:
[1]公路瀝青路面施工技術規范[S].2004.
[2]交通部公路科學研究院.微表處與稀漿封層技術指南[M].北京:人民交通出版社,2006.
[3]JTJ052- 2000,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].