稀漿封層是一項較理想的筑、養(yǎng)路施工工藝,稀漿混合料是一種新型的常溫路面材料,稀漿封層施工技術(shù)是將兩者結(jié)合起來最終在路面某個層位形成3-9mm厚的一個薄層。稀漿封層混合料是以適當級配的石屑為內(nèi)料,乳化瀝青為粘結(jié)料,加入適宜的水,以水泥為填充料,必要時以al2(s04)3飽和水溶液作為緩凝劑,按一定比例拌和而成的流動漿體,將其攤鋪于路面上而形成的瀝青表面處置層,其成型后的外觀、性能、作用均比細粒式瀝青砼或瀝青砂有較多的優(yōu)點。在稀漿封層中,由于陽離子乳化瀝青對骨料裹覆性好,粘結(jié)力強,稀漿與下承層結(jié)合牢固,因而封層具有耐磨、抗滑、防水、堅實等特性,并能經(jīng)濟、快速地修補路面裂縫。
為了盡快完善應用陽離子乳化瀝青稀漿封層這一新技術(shù),我們在學習國內(nèi)外有關(guān)稀漿封層技術(shù)的基礎上進行了室內(nèi)試驗研究工作,通過多次瀝青稀漿封層室內(nèi)試驗,確定了所用材料較理想的配合比。在國外技術(shù)人員的指導下,我們在107國道265km+200m—265m+450m處修筑了乳化瀝青稀漿封層試驗路段,并在石家莊市及石太高速進行了大面積推廣,共修筑陽離子乳化瀝青稀漿封層60萬平方米(其中包括sbs1.2萬平方米,sbr2萬平方米),經(jīng)過一段時間的觀察封層路面良好。
一、室內(nèi)試驗
(一)材料質(zhì)量要符合要求
1、骨料級配骨料在稀漿封層混合料中起骨架作用,其中最大粒徑骨料影響封層厚度。為保證稀漿混合料的密實性、粘結(jié)力、耐久性和攤鋪時的和易性,必須有一定數(shù)量的細粉料。若細粉料過少,稀漿施工拌合攤鋪時會出現(xiàn)離析,骨料沉淀不易攤鋪,降低封層的密實度,影響熱穩(wěn)定性及強度;粉料過多,必然加大瀝青用量,降低瀝青混合料的穩(wěn)定性,若瀝青用量不足又會增加瀝青混合料的脆性,降低封層使用的耐久性。為保證稀漿混合料使用質(zhì)量,骨料級配應符合《國際稀漿封層協(xié)會推薦的瀝青稀漿封層混合料骨料級配要求》。
根據(jù)封層路段的實際情況,選用ⅲ型封料層,骨料采用鹿泉小棧道北場生產(chǎn)的石料,級配標準及篩分結(jié)果如下表所示:
2、瀝青乳液。乳化瀝青是瀝青稀漿中主要成分,在混合料中起粘結(jié)作用,它的性質(zhì)對骨料的裹覆粘結(jié)力及破乳成型時間有直接影響,關(guān)系到稀漿封層使用耐久性及鋪后開放交通時間的長短,因此乳化瀝青的技術(shù)性能,要符合瀝青乳液檢驗項目及標準規(guī)定要求。通過多次實驗我們選用了美國阿克蘇公司和上海維實偉克進口乳化劑em76、c450復配和mqk-1m,瀝青用大港90#和歡喜嶺90#道路石油瀝青。檢測結(jié)果表明,瀝青乳液各項指標標準及試驗結(jié)果均滿足相關(guān)技術(shù)標準要求。
3、填料水泥。水泥用作稀漿填料有以下作用:①調(diào)解破乳時間,對于em76和c450乳化劑來說加水泥對c450是延長破乳時間,對em76是縮短破乳時間;②提高瀝青和骨料的粘結(jié)力;③調(diào)解骨料級配,改善混合料的和易性。
4、水。水在稀漿混合料中主要起稀釋作用,用改變加水量來保證稀漿混合料要求的稠度,保證良好的攤鋪狀態(tài),不得出現(xiàn)稀漿離析流淌現(xiàn)象,否則會影響封層質(zhì)量。
(二)稀漿混合料配比設計
稀漿封層在使用前必須進行必要的實驗,從而確定骨料、乳液、填料、水、礦粉及緩凝劑的最佳用量,保證封層有足夠的強度、耐磨性和固化時間,使稀漿封層有較強的粘結(jié)力與原路面連接成為一體。
1、初凝時間確定。用“紙墨跡法”測定稀漿達到初凝所需時間,將稠度符合要求的混合料,倒在259mm的油氈上,攤鋪6mm厚的薄層,在溫度25℃±1℃,相對濕度50℃±5%的環(huán)境中,用一紙巾輕輕按壓,每15分鐘一次。如果在潮濕的紙上不見褐色斑點,說明稀漿已達到初凝時間。我們用的進口慢裂快凝乳化劑做的實驗,初凝時間一般為15分鐘。
2、稠度試驗。該試驗確定稀漿混合料的適宜加水量,保證混合料和易性。
3、粘聚力實驗。該試驗是確定稀漿混合料的初凝時間和開放交通時間。
4、濕輪磨耗和負荷車輪實驗。確定瀝青乳液用量,濕輪磨耗和負荷車輪是檢驗稀漿混合料質(zhì)量的重要指標。瀝青乳液是稀漿混合料中主要成分,用它來均勻裹覆骨料,起粘結(jié)作用,乳液用量不足,封層表面干澀,粘結(jié)力降低,易于松散干裂,降低耐磨性能,縮短封層壽命;用量過多,封層表面光滑,降低粗糙度和熱穩(wěn)定性,影響行車安全。因此封層前,采用室內(nèi)“濕輪磨耗實驗和負荷車輪實驗”確定瀝青最佳用量。實驗結(jié)果表明:
(1)由稠度實驗選用外加水量為礦料的10%左右為好,此時的稀漿較好。
(2)由濕輪磨耗實驗及圖可看出乳化瀝青用量大,其磨耗減少;由負荷車輪試驗及圖可知粘附砂量隨乳化瀝青增大而增加,結(jié)合兩個試驗確定乳化瀝青用量范圍為11.5—12.5%,我們用12%乳化瀝青做的試件浸泡6日的其磨耗值為362.1g/m2,遠低于最高限值807g/m2,粘附砂量368.2g/m2,低于最高限值536g/m2,能滿足大交通的磨耗需要。
二、稀漿混合料在公路養(yǎng)護中的應用
通過以上反復試驗及及分析,我們確定了比較合理的稀漿混合料配合比設計方案。從試驗跟蹤測定結(jié)果可以看出,通過稀漿封層,路面的平整度、透水性能和磨擦系數(shù)有了很大提高。試驗表明陽離子乳化瀝青稀漿封層的混合料具有較好的流動性和滲透性,有利于填充和治愈路面的裂縫,可以提高路面的密實性和防水性,使老化路面反老還新,它不僅適用于一般公路,還適用于高速公路及飛機跑道和停車場等面層。
稀漿封層不僅適用于公路路面預防性養(yǎng)護,也可用于修補性養(yǎng)護。在橋面上采用稀漿封層養(yǎng)護可以減輕橋面的自重和提高抗滑能力。根據(jù)國內(nèi)外研究和實踐表明,采用稀漿封層用于公路路面預防性養(yǎng)護可以節(jié)約養(yǎng)護資金,并能有效地延長路面使用壽命。