乳化沥青稀浆封层技术在江苏干线公路上的应用实践

乳化沥青稀浆封层技术在江苏干线公路上的应用实践

摘要 ：稀浆封层作为一种经济、有效的预防性养护和下封层技术，已在国内外广泛应用。近几年，稀浆封层在我国得到了前所未有的推广应用，本文结合稀浆封层技术在江苏某干线公路中的应用情况，提出合理的施工工艺，为其他类似工程提供参考。 关键词： 乳化沥青；稀浆封层；高速公路； 应用；施工工艺 abstract: the slurry seal as an economic, effective and preventive maintenance under seal technology, has been widely used at home and abroad. in recent years, the slurry seal widely used hitherto unknown in china, combining with the dilute application of slurry seal technology in a jiangsu trunk highway network, puts forward reasonable construction technology, provide a reference for other similar projects. keywords: emulsified asphalt slurry seal coat; expressway; construction technology; application;

中图分类号：tu74文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012） 1 概述

单层式下封层结构包括普通乳化沥青+碎石、改性乳化沥青+碎石、热喷改性沥青+碎石、热喷橡胶沥青+碎石、乳化沥青稀浆封层或改性乳化沥青稀浆封层等结构型式。乳化类材料施工简便，施工

难度较小，在施工质量较好的前提下，具有良好的封水效果。而热喷类材料施工难度较大，技术含量较高，但热喷类下封层的效果一般要好于乳化类封层结构，且具有较好的抵抗半刚性基层的反射裂缝的能力，其中以橡胶沥青+碎石的效果最好。但从经济成本来看，乳化类下封层较热喷类下封层成本要低。

因此，综合技术、经济比较，江苏某干线公路中成功应用了乳化沥青稀浆封层技术作为下封层。本文结合该干线公路中稀浆封层的应用情况，介绍稀浆封层的配合比设计、施工工艺控制，探讨稀浆封层技术的适应性，为其他类似工程积累经验。 2 稀浆封层与微表处的简单比较

微表处(microsurfacing)本质上属于稀浆封层技术，与稀浆封层有许多相似之处，但是两种完全不同的类型，二者的差别主要在于施工机械、施工要求与质量。两者均属于预防性养护范畴，但应用范围有所不同，微表处的适用性比稀浆封层更为广泛。在材料选择方面，微表处要求更严，它必须使用改性乳化沥青，合成矿料的砂当量要求也更高，而稀浆封层通常采用普乳化沥青或改性乳化沥青，合成矿料的砂当量要求略低。在级配范围选择方面，两者基本相似，但稀浆封层的选择范围更广，微表处的养护时间由一般稀浆封层的4h～5h缩短为1.5h～2.5h。

稀浆封层和微表处实际上是一种以乳化沥青为粘结料的冷拌沥青混凝土薄层施工技术，其外观类似于沥青砂或细粒式沥青混凝

土。但两者的施工厚度有所区别，稀浆封层厚度一般为2.5~10mm，而微表处厚度一般为4~10mm，但对路面均能够起到改善和恢复表面功能的作用。它们不仅适用于沥青路面，也适用于水泥混凝土路面。对于提高路面平整度与抗滑性，加铺磨耗层，减少网裂，修补车辙，降低路面透水率有很好的作用，是大规模道路养护的一个重要手段，作为路面的结构层之一，具有以下作用：防水作用，防滑作用，耐磨耗作用，填充作用。

同时，稀浆封层用作下封层可有效地防止路表水下渗造成水稳基层及路基的水损坏，增加沥青面层与基层的粘结能力，增强沥青路面结构受力的整体性。 3稀浆封层配合比设计 3.1 原材料

（1）乳化沥青：本工程乳化沥青采用浙江壳牌沥青有限公司生产的施保妙-ss2d普通乳化沥青，采用阳离子慢裂快凝乳化沥青，其基质沥青选用70#沥青，乳化剂为慢裂快凝乳化剂。乳化沥青的各项技术指标检测结果如表2-1： 表2-1乳化沥青试验结果

（2）集料：由于稀浆封层作为下封层，其设计的平均厚度为5mm。根据要求，矿料种类选用江苏宜兴茅迪石料厂生产的石灰岩，级配类型采用es一ⅱ型。其各项技术指标符合规范要求，具体试验结

果如表2-2、表2-3： 表2-2集料试验结果

(3)水：采用可饮用水。

(4)水泥：采用上海海螺水泥厂生产的海螺牌普通硅酸盐水泥，强度等级p.o32.5，根据技术要求掺量不大于1%。

(5)矿粉：采用浙江湖州长兴生产的矿粉，根据试验配合比要求（6%）掺量进行配比。 3.2 配合比设计过程

（1）矿料与乳化沥青的可拌和试验：矿料与乳化沥青的可拌和试验是模拟现场矿料与乳化沥青的拌和情况，确定可拌和时间和稀浆封层混合料的用水量，根据施工技术规范及试验，稠度为2~3cm时，外加水量比较为宜。

本次配合比设计按照确定的矿料比例，称取烘干至恒重的矿料100g（2.36~4.75mm集料25%、0~2.36mm集料69%、矿粉6%），与1g水泥拌和均匀，再加水拌和均匀，最后加乳化沥青拌和，试验温度25℃，试验结果见表2-4。

表2-4矿料与乳化沥青的可拌和试验结果

由表2-4可知，在乳化沥青和填料的用量不变的情况下，外加水量为矿料总量的8.5％～10.5％时，稠度在2~3cm的范围之内，

符合规范要求，因此适宜的外加水量为矿料总量的8.5％~10.5％。本试验为室内手工拌和试验，用水量可能比机械拌和用水量大1~3%，实际工程施工中应根据施工环境、日照、风力、路面温度等做现场用水量调整。

（2）确定乳化沥青用量：本试验采用湿轮磨耗试验（wtat）和负荷车辙试验（lwt）试验综合确定稀浆封层混合料乳化沥青用量。湿轮磨耗试验（wtat）结果用来确定稀浆封层混合料的乳化沥青用量的下限，防止施工后骨料脱落，要求磨耗值小于800g/m2，负荷车辙试验（lwt）结果用来确定稀浆封层混合料的乳化沥青用量的上限，要求附砂量小于450g/m2。本次试验乳化沥青用量为矿料的9%、10%、11%、12%、13%，水泥为矿料外掺1%，试验结果见表2-5。 表2-5wtat与lwt试验结果

根据wtat和lwt两项试验的结果，以乳化沥青用量为横坐标，分别以单位磨耗量和单位粘附砂量为纵坐标绘制曲线，由图1可知，随着沥青用量的递增，磨耗量呈递减趋势，粘附砂量呈递增趋势。且允许使用的油石比范围比较大，乳化沥青用量在9％ ～12.5％之间时，都能够满足要求。根据以往的施工经验，如果乳化沥青的用量太大，就会出现泛油的现象；若乳化沥青的用量过小，稀浆封层经过短时间的交通碾压后，往往会散落。因此，综合考虑气候及交通特点，按设计要求的wtat和lwt值，选取乳化沥青用量为12%。

图1乳化沥青用量与磨耗量及粘附砂量关系图

（3）粘聚力试验：由粘聚力试验确定稀浆混合料的初凝时问和开放交通时间，以确保稀浆封层的早期养护和封闭交通时间。对于稀浆封层要求初凝时间小于30min，粘聚力值大于1.2n·m；固化开放交通时间小于60min，粘聚力值大于2.0 n·m。由拌和试验确定的配合比进行粘聚力试验。 表2-6粘聚力试验结果

由表2-6可知，稀浆混合料的初凝时间小于30min，固化开放交通时间小于60min，满足了规范要求。

根据以上试验结果，最终确定7mm厚稀浆封层的最佳配合比为：2.36~4.75mm集料：0~2.36mm集料：乳化沥青：水：矿粉：水泥=25%：69%：12%：8.5%~10.5%：6%：1%。施工时将根据施工情况做适当微调，添加剂在需要时进行添加。 4施工工艺与质量控制

在室内目标配合比和生产配合比设计试验的基础上，稀浆封层混合料在江苏某干线公路中进行了大规模应用，全长约24公里，该标主线路面结构为36cm水泥稳定碎石＋0.7cm乳化沥青稀浆封层＋8cm道路石油70号沥青ac-20c＋8cm改性沥青ac-13c。

4.1施工准备

4.1.1 稀浆封层施工前要先喷洒一层透层沥青。透层的功能主要是通过渗透作用使基层表面达到良好的固结与稳定，加强基层和面层的

联结。透层施工控制指标：(i)粘度 ：实验结果表明，粘度处于8—12s范围时，透层的粘结作用，防水作用及渗透深度均较好；(2)渗透深度 ：通常认为透层的渗透深度应该在5～10 mm以上。如果透层深度不够，透层沥青只在基层表面形成一层沥青薄膜，则不能达到固结、稳定基层和防水等目的。为了保证透层的渗透深度达到要求，在水泥稳定碎石基层施工后应及时喷洒透层沥青。因为水泥稳定碎石混合料的空隙随着强度的发展而减小，从而会影响透层沥青的渗透深度。及时喷洒透层沥青还可以封住水泥稳定碎石的水分，不用再对其进行覆盖养生。在水泥稳定碎石基层施工时还要控制好含水量，避免出现光面，以保证透层沥青的渗透深度。 4.1.2 在施工之前应做好如下工作：(1)清除透层上的污染物，保证透层表面洁净；(2)施工所使用的稀浆封层车在施工之前和材料或配合比发生较大变化时必须进行计量标定，并凋试至最佳的工作状态。

4.1.3 施工前应对混合料各项指标进行检测，检测的指标有：(1)加水量和稠度试验，用来控制施工的和易性；(2)初凝时间，控制拌和后至乳液完全破乳所需的时间；(3)固化时间，摊铺后开放

交通的时间，初凝后的混合料在粘结力试验中达到最大粘结力的时间。

4.2 稀浆封层混合料控制 4.2.1 级配控制

级配对稀浆封层整体施工质量和效果很重要，矿料级配好的稀浆封层表面光滑，内部密实，防水性能和强度均较好。当矿料偏粗时，可导致骨料外露，空隙率大，防水效果差，施工和易性不好；当矿料偏细时，虽然防水效果好，但强度不足，容易出现发软现象和遭受行车破坏。在矿料变化大时或是感觉级配不正常时应当及时检查和调整级配。 4.2.2 含水量控制

含水量的大小直接影响着稀浆封层混和料的稠度和和易性，因此必须严格控制加水量。混合料中的水包括骨料中的水、乳液中的水和外加水。根据稀浆封层的配合比设计，外加水的用量为干骨料的8.5％-10.5％ ，而混合料总的含水量为干骨料的12％ ～20％之间。混合料稀浆的含水量应由坍落度试验确定，一般为2cm～3 cm之间 。预加水量应是干集料质量的8.5％ ～10.5％之间，当低于8.5％时，不仅影响了混和料的施工和易性，使不易摊铺外还影响了稀浆的厚度和透层的联结效果并且容易引起过早破乳；当高于10.5％时，混和料太稀，乳液易四处流淌，降低油石比，同时在摊铺时易发生离析，不利于控制稀浆封层厚度。

4.2.3 油石比

稀浆封层油石比可采用9％ 一12.5％之间 ，油石比确定了沥青的最佳用量。当油石比处于上述范围时，稀浆封层的强度、密实性能、防水性能处于较好的状态。当沥青用量过大时，高温时易泛油，混合料湿轮磨耗损失将偏大，说明强度不足，容易出现发软现象和遭受行车破坏；当沥青含量过小时，混合料的密实性能、防水性能则会较差。 4.3摊铺

4.3.1 厚度与摊铺速度的控制

稀浆封层厚度一般在5～10 mm之间，应严格控制摊铺厚度大于设计厚度1mm左右。试验表明，当厚度少于5 mm时，容易被基层和面层的粗集料刺破，致使稀浆封层的防水效果达不到设计要求，不能起到防水的效果，并且在施工车辆的碾压后容易被破坏。当厚度大于最大公称粒径时，容易发软，反而对面层不利，直接影响路面的质量。

在摊铺过程中摊铺机匀速前进速度控制在2~4m/min，并控制好超粒径料，有拖痕及时人工弥补。 4.3.2 外观质量控制

外观质量要求：(1)表面平整密实，无松散无轮迹，无泛油；(2)纵横接缝衔接平顺外观色泽均匀一致；(3)与其它构造物衔接平顺无污染；(4)摊铺范围以外无流出的稀浆混合料；(5)表面粗糙无光

滑现象。

4.3.3 摊铺注意事项

混合料进入摊铺箱要保持所要求的粘度和稳定性，调整含水量要非常重要，并控制好破乳时间和加强接缝的处理。

摊铺质量的好坏直接决定稀浆封层的施工质量，在摊铺时不可避免的出现离析或划痕等缺陷。在出现离析时，摊铺机操作手应调整好稀浆封层机的工作状态，密切关注稀浆混合料的拌和均匀程度及稀浆混合料在摊铺槽中的左右分布情况及时进行调整，保证摊铺的平整度和均匀性。在出现划痕时，首先要解决超粒径石料的存在，集料严格过筛，摊铺前及时清理摊铺槽。摊铺时，安排专人紧跟摊铺机，密切关注摊铺的情况，发现划痕立即用拌和好的稀料补填刮平。

对于纵向接缝的处理，若稀浆封层机进行摊铺时，先铺筑的一幅已经固结，对接缝应先进行预洒水处理，然后用橡胶刮板处理突出的部分，再用扫帚扫平；若铺筑的一幅还未固结，则无须洒水处理，待先铺筑一幅初凝后，立即用平锹处理接缝的突出部分。 4.4碾压与交通养护

在稀浆封层破乳成型后，都可能存在若干的空隙，为了消除空隙，提高封层的密实度与强度，摊铺后采用8~10吨双钢轮或者12~16吨以上胶轮压路机静压1~2遍，碾压宜在刚破乳接近液态的时候进行碾压，防渗效果较好。

但采用稀浆封层机进行施工的封层，由于石屑与沥青裹附效果很好，石屑比较密实、平整，如采用钢轮压路机进行碾压，颗粒状的石屑会有部分破碎压碎裂开，裂开的部分无沥青粘合，封层的整体效果就会减弱。胶轮压路机则可较好地将石屑与沥青揉合到一起． 因此采用12t～16t的胶轮压路机进行稳压效果更为理想。 稀浆封层机施工封层工序连接紧密，工作效率高，因此养护工作比较重要，一般施工完毕后半小时后通车对封层的影响不会很大，但是与用普通施工方法的封层相比开放交通的时间已大为缩短。

4.5试验检测

4.5.1 摊铺机对稀浆封层的破坏试验

下面层施工时，摊铺机以正常摊铺状态行车并略有拐弯．稀浆封层表面未出现脱皮现象，并且油膜未出现破损。 4.5.2 现场渗水试验

为了检验路面的密水效果，对施工后的路面进行了渗水试验，结果见表3-1。渗水指标均能满足要求，说明设计的混合料具有较好的密水性。

表3-1渗水试验结果 5 结语

在室内试验的基础上，通过稀浆封层大规模的应用实践和路面

性能检测结果得到以下主要结论：

（1）稀浆封层和微表处以一种乳化沥青为粘结料的冷拌沥青混凝土薄层施工技术，其外观类似于沥青砂或细粒式沥青混凝土，也有许多相似之处，应用范畴较广，施工也较为方便，但两者是完全不同的类型，其区别主要是施工机械、施工要求与质量。 （2）在施工中需严格控制混合料的粘度，过粘容易引起早期破乳，并出现划痕，影响平整度，过稀混合料容易离析，出现沥青上浮，导致和基层的粘结力下降。因此，现场调节含水量特别重要，应根据环境温度、湿度、风力大小、路面吸水情况等实际因素对含水量做适当调整，以保证混合料适当的稠度。

（3）混合料的破乳速度也必须严格控制，在搅拌摊铺过程中必须保证混合料的稳定性，过早破乳会出现结团、厚度不均匀、刮痕、拉伤等不良表面，破乳时间过常则会影响成型时间。破乳时间应控制在1-2小时，可通过调节含水量、级配、外掺料含量来控制。 （4）严格控制摊铺箱内混合料数量使铺筑厚度比成型厚度大1mm左右，厚度不足会出现刮痕，过厚则会造成封层流动，造成边界线曲折不齐，还容易形成横向波浪。

(5)由于稀浆混合料在破乳成型后，都会有若干空隙。为消除空隙，提高封层密实度与强度．加快开放交通时间，并消除纵缝与横缝的不平．在没有开放交通条件下，对于稀浆封层可以采用12~16t胶轮碾压1~2遍，碾压时机应在稀浆混合料刚破乳时，此时接近液

态，碾压效果最佳。

（6）现场检测结果表明，按照确定的施工工艺，渗水指标控制良好，稀浆封层混合料具有良好的铺面密水性，满足设计要求。 参考文献

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