公路养护工程中稀浆封层的施工技术探讨

稀浆封层是由连续级配集料、乳化沥青和水拌匀后摊铺在路面上的一层封层。稀浆封层可以使磨损、老化、裂缝、光滑、松散等病害迅速得到修复，起到防水、防滑、找平、耐磨等作用。乳化沥青稀浆封层技术起源于德国，广泛应用于欧美。我国于二十世纪八十年代引进此技术，并作为“八五”重点推广项目之一。由于这种技术既可以节省沥青与资金，又可以加速维修养护速度，提高工作效率，有显著的经济和社会效益。因此，乳化沥青稀浆封层在公路工程中得到了广泛应用，特别是在沥青路面预防性养护中的地位显得较为重要。

1　稀浆封层技术的发展

稀浆封层技术是目前国际上应用非常广泛的公路罩面技术。稀浆封层用于路面工程始于20世纪20年代末期的德国,它是一种由乳化沥青、细集料和水组成的混合料。混合料加工过程是:将各组材料添加到搅拌箱,边加料边搅拌,直到混合料达到合适的稠度,然后将混合料倒在路面上摊铺,整个施工过程全部是手工操作。当时使用的是阳离子乳化沥青,稀浆混合料十分稳定。

这种技术除了用作罩面外,还用作裂缝修补。20世纪40年代该技术进入了美国,随后在美国出现了稀浆封层混合料机械搅拌设备,从而实现了稀浆封层的机械化施工;70年代,连续式稀浆封层摊铺车的问世,进一步提高了稀浆封层的施工速度。我国在“六五”至“八五”期间通过对“阳离子乳化沥青及其路用性能的研究”,使得稀浆封层技术在我国有了较大的发展,现在该技术已经成为我国公路养护的主要形式。

2、施工工艺

2.1 施工路段清理

封闭施工路段交通后，应认真采用鼓风机配合人工清扫原路面上的泥土和杂质，对于粘附在路面上的杂物，应在摊铺稀浆混合料之前用水冲洗干净，对路面的坑槽、松散等先行进行挖补处理。对大的拥包和车辙，应先行铣鉋和填补。对于大块油污，坚决除去。当天气干燥时，在临近摊铺之前，可喷洒少量水，利于稀浆稳定。

2.2 施工放样

施工路段应设禁行标志及专人负责控制交通，确保施工期间不受车辆干扰。在摊铺稀浆封层前，沿原路面两侧放出准确顺直引导稀浆封层机运行的走向控制基准线。

2.3 施工摊铺

将装好料的稀浆封层车开至施工起点，对准走向控制线，调整摊铺槽，打开控制开关，按照设计配合比控制各种料的流量，使拌和好的稀浆流入摊铺槽内。当流至 2/3 槽时，启动底盘，匀速前进，前进速度保持 1.5~3.0km/h，并保持出料速度和摊铺速度基本保持一致，使摊铺槽内始终有一定量的稀浆，体积为摊铺箱体积的 1/2。当某种料用完后，关闭控制开关，停止各种料的供应，待摊铺槽内剩余稀浆摊铺完后，调整摊铺槽，使其脱离地面。并人工修平整齐接头，将多余稀浆铲除，对超大粒径产生的纵向刮痕，尽快清除找平。摊铺机到料场装料，准备下一段摊铺。

2.4 成型养护

稀浆混合料在破乳成型后，及时用轮胎压路机反复碾压 4~6 遍，这样，有利于提高密实度、早期强度和平整度。刚摊铺的路面，养护期间严禁车辆和行人进入。开放交通前，对于摊铺好的路面全面检查一遍，发现刮痕、漏铺应及时修补。对于一些发亮、粘连处应及时洒砂后碾压。

3　稀浆封层技术特点和适用范围

稀浆封层是一种单层摊铺厚度仅3.2mm~11mm的薄层结构,主要有以下作用:

1)封水功能。稀浆封层混合料的集料粒径较细,沥青用量较大,与路面形成了一种致密的层面,可以在一定程度上防止雨水进入路面结构内部,可以防止路面受水损害。

2)抗滑和耐磨耗功能。由于摊铺厚度较小,因此使得路面具有较大的构造深度和摩擦系数,具有良好的抗滑性能。

3)填充功能。混合料细集料多,并且施工时呈现稀浆状态,流动性好,可以修复路面上的细小裂缝和松散脱落状况。

4)恢复路表外观的功能。路面由于长期使用,沥青材料老化等因素,路表外观比较差,如果采用稀浆封层技术处理后,会使路面焕然一新,给人以良好的视觉印象。

稀浆混合料是以乳化沥青为结合料,将适当级配的石屑、粉料、添加剂和水通过封层机搅拌后形成的流动状的沥青混合料,由于乳化沥青具有很好的粘结力,所以使得稀浆混合料与原路面具有很好的层间粘结状态。该技术因具有施工快、造价低和能显著改善路况等特点,所以被广泛使用。

主要适用范围有:1)已建公路、城市道路路面预防性养护。通过稀浆封层技术处理过的路面可以防止水对路面结构的损害,同时,可以延缓路面沥青材料的老化,提高路面的使用寿命。2)新建公路的下封层。在新建公路的半刚性基层和沥青层之间进行稀浆封层技术处理,可以加强半刚性基层和沥青层之间的粘结力,提高路面强度。3)新建和改建公路、城市道路路面上封层。稀浆封层技术可用于路面表面磨耗层。4)桥面罩面。桥面使用稀浆封层处理后,可以起到罩面作用,并且对桥面自重的增加很小。

4　稀浆封层的配合比设计

4.1　材料

1)矿料:矿料是稀浆混合料的重要组成部分,矿料的级配、品质等都会影响稀浆混合料的路用性能。应该选择石料破碎面积大,形状规则,砂当量高,级配稳定的矿料。集料技术要求见表1。
ISSA稀浆封层用集料技术要求

2)乳化沥青:乳化沥青是一种沥青分散在水中的乳状液,稳定性应该满足要求;稀浆混合料施工时冷拌冷铺,因此乳化沥青应该满足施工性要求;乳化沥青破乳后,在一定时间内基质沥青仍对路用性能起重要作用,因此,要求生产乳化沥青时使用的基质沥青应符合道路石油沥青标准。

3)填料:填料一般可以采用石灰粉、水泥、粉煤灰等粒径小于0.075mm的粉料,这些粉料可以改善稀浆混合料的稠度和均匀性。

4.2　稀浆混合料配合比设计

1)级配。良好的矿料级配是沥青混合料性能的重要保证。各个国家在推广稀浆封层技术的过程中都参照国际稀浆封层协会(ISSA)的稀浆封层矿料级配范围,ISSA的稀浆封层矿料级配范围见表2。
ISSA稀浆封层用矿料级配范围

我国的稀浆封层用矿料级配范围参照了ISSA的相关规定,采用与ISSA一致级配范围。

2)最佳沥青用量。稀浆封层在我国推广应用了几十年,混合料设计多采用如图1的图解法:制作不同沥青用量的试件,进行湿轮磨耗试验和粘附砂量试验,根据试验结果绘制如图1所示沥青用量与磨耗量和粘附砂量的关系曲线,沥青用量的容许范围确定在由粘附砂量所得出的最大沥青用量Amax与(Amax-3%)之间,最佳沥青用量为容许沥青用量的中值。
图解法确定最佳沥青用量