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同步瀝青碎石封層在高速公路建設和養護中的推廣應用研究

瀝青封層是瀝青路面結構中常見的結構層,壹般用於基層或上面層的頂面,也用於中間層的頂面。根據功能特點,可分為上密封層和下密封層。目前我國高速公路建設很少使用上封層,主要使用下封層。在我國早期的瀝青路面建設中,單層瀝青表面處理是下封層的主要類型。目前國內使用的下封層類型較多,包括單層瀝青表面處理、乳化瀝青稀漿封層和乳化瀝青碎石封層。近年來,隨著同步瀝青碎石封層車大量引入我國,同步瀝青碎石封層車的國產化進程加快,同步瀝青碎石封層得到越來越廣泛的應用,尤其是改性瀝青碎石封層和橡膠瀝青碎石封層,不僅防水效果好,而且防裂效果也很好,對於防止和延緩半剛性基層反射裂縫的產生和發展有壹定的作用。

1同步瀝青碎石封層技術特點、優缺點分析

同步瀝青碎石封層是壹種專用的施工設備——同步碎石封層機,它將高溫瀝青(噴灑時熱改性瀝青的溫度應在170C以上)和清潔幹燥均勻的石料幾乎同時(1 s內)噴灑在路面上,以保證瀝青和石料能在最短的時間內結合,在外荷載作用下不斷形成強度。當集料攤鋪停止時,將攤鋪瀝青結合料。粘結時噴灑170℃的聚合物改性瀝青,也能保證粘結溫度在165℃以上,瀝青結合料的流動性還是很好的。由於流體瀝青的表面張力,熱瀝青沿石材表面向上爬升約2/3的高度,在石材表面形成半月形表面,使瀝青覆蓋的面積達到70%。同時瀝青的毛引力可以產生壹個凹面,流動性好的瀝青進入集料表面的微觀結構,凹面和集料就像寶石壹樣,不會有集料損失。然後用自然行車或輪胎壓路機碾壓形成單層瀝青碎石層。主要用作路面的表面封層,也可用於低等級公路的表面施工。同步碎石封層技術縮短了噴灑結合料與撒布集料的間隔時間,增加了集料顆粒與結合料的覆蓋面積,更容易保證二者之間穩定的比例關系,提高了作業效率,降低了施工成本。同步瀝青碎石封層技術主要有以下優點:

1)同步碎石封層是壹種低能瀝青結合料順利滲入基層表面微裂縫的技術,起到良好的接縫密封作用。

2)同步碎石封層是由壹定厚度的瀝青膜(1 ~ 2 mm)粘結而成的超薄瀝青碎石表面處理層。其整體力學特性為柔性,可增加路面抗裂性,固化路面龜網裂縫,減少路面反射裂縫,提高路面防水性能。如果用於道路養護,可延長路面使用壽命10 a以上,如果使用聚合物改性瀝青、橡膠瀝青等高粘度結合料,

3)作為新建半剛性基層瀝青路面的水封層,不僅具有優良的水封效果,而且顯著延緩半剛性基層的反射裂縫。

4)同步碎石封層可以大大提高原路面的摩擦系數,即增加路面的抗滑性能,在壹定程度上恢復路面的平整度。

5)同步碎石封層采用不同粒徑石料的局部多層攤鋪施工方法,可有效根治深度超過10 em的車轍、沈陷等病害,是壹般養護方法無法比擬的。

6)同步碎石封層可作為低等級公路的過渡路面,緩解公路建設資金嚴重不足的矛盾。

7)同步碎石封層工藝簡單,施工速度快,可瞬間限速開放交通。

8)無論是用於道路養護還是作為過渡路面,同步碎石封層的性價比明顯優於其他表面處理方法,從而大大降低道路的養護成本。

作為壹種新型的公路瀝青封層,其缺點是:

1)同步瀝青碎石封層用於新建高速公路瀝青封層,由於其耗油量大,與稀漿封層、瀝青單層面層、乳化瀝青碎石封層等相比,不僅顯著提高了該層的抗裂能力,而且顯著增加了其工程造價。

2)新建高速公路瀝青封層采用的同步瀝青碎石封層對材料和工藝有嚴格的控制,施工完成後不能立即通車,增加了施工組織的難度。

2.同步瀝青碎石封層在湖南省新建高速公路中的推廣應用。

目前,湖南省高速公路建設主要采用同步碎石下封層技術,取得了良好的效果,提高了該省高速公路瀝青路面的服務質量和使用壽命。2005年以來,湖南省在長張高速公路水泥穩定碎石基層頂面修建了同步碎石下封層試驗路。2007年,邵懷高速公路瀝青路面部分和懷新高速公路全線采用同步碎石下封層,大大提高了水封層效果和抗反射裂縫功能。通過這些環節的實施,總結出許多關鍵施工技術和施工質量控制指標和方法。

2.1材料要求

1)瀝青結合料:對適用的瀝青沒有特別嚴格的要求。可以使用不同的瀝青結合料,如軟化純瀝青、聚合物改性瀝青、乳化瀝青、聚合物改性乳化瀝青、稀釋瀝青等。湖南邵懷高速同步碎石封層采用SBS改性瀝青,懷新高速部分路段采用普通石油瀝青,部分路段采用SBS改性瀝青。SBS改性瀝青同步碎石封層瀝青含量為1.8 ~ 2.4 kg/m,普通石油瀝青同步碎石封層瀝青含量為1.3 ~ 1.8 kg/m,結合料的技術指標要求應符合《公路瀝青路面施工技術規範》的要求。

2)骨料:骨料采用單顆粒石灰石碎石,粒徑為13.2 ~ 19 mm,顆粒形狀良好,清潔、幹燥、無風化、無雜質。其用量為鋪裝面積的60%,約10 kg/m。

2.2流程要求

1)噴灑改性瀝青同步碎石封層前,應對噴灑的基層頂面進行檢查,並對損壞部分進行修補;如有其他汙染或雜物,應進行清洗或清理。用水沖洗時,改性瀝青同步碎石封層只有在水分蒸發面完全幹燥後才能施工。

2)在施工現場,用輪式裝載機將13.2 ~ 19 mm單顆粒石灰石碎石裝入同步碎石封層車的集料料鬥中,用瀝青高溫罐車將高溫改性瀝青(約175℃)泵入同步碎石封層車的瀝青儲料罐中。為了防止高溫瀝青剝離罐車的輸油管道閥門泄漏瀝青,應使用鐵質容器接收泄漏的瀝青;將裝載的同步碎石封層車開到施工起點。操作人員調整好各系統的工作參數,然後指揮駕駛員沿著預設的控制線起步,行駛速度應控制在5 ~ 8 km/h左右;打開各加料門的控制開關,噴灑瀝青,同時撒布均勻的碎石。壹旦設定好改性瀝青(或普通石油瀝青)的參數,同步碎石封層車的控制系統會根據車速自動調節瀝青流量,使灑布量控制在設定值,誤差控制在-4-5%以內。礫石的撒布量應根據現場試驗通過控制車速來確定。

3)碾壓:瀝青和碎石同步攤鋪後,即可進行碾壓。用輕型輪胎壓路機穩壓1 ~ 2遍時,碾壓速度控制在5 ~ 8 km/h,使單顆粒碎石嵌入改性瀝青中並牢固。不需要過度滾動。

4)養護:同步碎石封層鋪築完成後,應封閉交通,盡早進行下層施工。下層卡車應在封層上行駛,車速不得高於20公裏/小時.

2.3施工註意事項

1)為了通過霧噴形成厚度均勻的瀝青膜,改性瀝青同步碎石封層的噴塗溫度必須在170 oC以上。

2)施工溫度不得低於15℃,不得在大風、濃霧或雨天施工。

3)同步碎石封層機應以合適的速度勻速行駛,在此前提下,石料和瀝青的攤鋪速度必須匹配;通過調節噴嘴高度,瀝青膜的厚度合適且均勻。

4)瀝青碎石攤鋪後,應立即進行人工修補或修補,修補的重點是起點、終點、縱縫、過厚、過薄或不平的地方。

5)派專人手持竹掃帚緊跟在同步碎石封層車後面,及時將彈出攤鋪寬度(瀝青攤鋪寬度)以外的碎石掃入攤鋪寬度,或加工擋板防止碎石彈出攤鋪寬度。重疊的碎石會被沖走。

6)當同步碎石封層車上的任何材料用完時,應立即關閉所有材料運輸的控制開關。檢查材料的剩余量,並檢查混合的準確性。

2.4現場施工控制和檢測

目前規範中沒有相關的測試指標和測試方法。根據設計意圖和改性瀝青同步碎石封層的防水防裂功能特點,擬定了以下試驗指標、標準和頻率:

1)改性瀝青,每批或每100 t,分別按規範按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTJ 052—2000)檢驗其技術指標。每次取樣試驗的分析結果應及時提交監理工程師審查。現場制作的改性瀝青取樣後應裝樣進行試驗,不允許冷卻後重新加熱或用室內改性瀝青進行機械加工。同時,基質瀝青的技術指標應按《公路瀝青路面施工技術規範》和《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規範》(JTJ 052-2000)中所列的檢驗項目進行檢驗。每次取樣試驗的分析結果應及時提交監理工程師審查。

2)每批集料應按《公路瀝青路面施工技術規範》中的技術指標進行取樣和檢驗。每次取樣的分析結果應及時提交監理工程師審查。

3)3)SBS改性瀝青同步碎石封層的改性瀝青應均勻分布,無滲漏和過厚油層。兩側的建築物或設施必須覆蓋,防止汙染。

4)SBS改性瀝青同步碎石封層的單顆粒碎石應攤鋪均勻,做到不重不漏。