嚴(yán)世祥，彭東波，李坤志

(云南省公路科學(xué)技術(shù)研究院)

1 引 言

對(duì)瀝青路面采取一定的養(yǎng)護(hù)措施，是為了使已破損的路面經(jīng)過維護(hù)達(dá)到行車所必需的服務(wù)水平，同時(shí)提高路面的使用壽命。

改性乳化瀝青同步碎石封層是一種行之有效的瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，是將符合一定要求的改性乳化瀝青和碎石灑(撒)布在舊路面上，通過膠輪壓路機(jī)及時(shí)碾壓和通車自然碾壓形成的一種瀝青碎石磨耗層。其最主要的目的是修復(fù)微小的路面病害，防止水侵入基層，防止裂縫等病害的蔓延，延長(zhǎng)路面的使用壽命。項(xiàng)目將依托云南德宏州國(guó)道G320 及省道S320 線的兩條試驗(yàn)路，對(duì)瀝青路面采用改性乳化瀝青同步碎石封層進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的探討。

2 改性乳化瀝青的生產(chǎn)

改性乳化瀝青的質(zhì)量直接影響著同步碎石封層的成敗。首先通過室內(nèi)小型膠體磨生產(chǎn)改性乳化瀝青，確定了改性乳化瀝青的配比及配制工藝:乳化劑摻量0.4%，皂液pH 值1.6～2.0，70#A 級(jí)基質(zhì)瀝青溫度130～140 ℃，膠體磨剪切時(shí)間控制在1～3 min 以內(nèi)，外摻SBR 膠乳3%，攪拌冷卻并密封儲(chǔ)存。此工藝生產(chǎn)的改性乳化瀝青具有良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性及性能指標(biāo)，見表1。

表1 70#A 瀝青配制的改性乳化瀝青性能指標(biāo)

為保證同步碎石封層的質(zhì)量，試驗(yàn)路采用的是高固含量高粘度乳化瀝青，因此25℃瀝青標(biāo)準(zhǔn)粘度高于《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范JTG F40－2004》中BCR 的指標(biāo)要求。

在實(shí)際生產(chǎn)中，乳化瀝青應(yīng)采用大型膠體磨進(jìn)行工廠化生產(chǎn)，生產(chǎn)過程嚴(yán)格按照室內(nèi)小樣試驗(yàn)成果進(jìn)行。生產(chǎn)過程中通過調(diào)節(jié)皂液泵和瀝青泵的轉(zhuǎn)速來改變?cè)硪汉蜑r青的添加量，從而改變生產(chǎn)出的乳化瀝青的固含量。一般要求先根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)固定皂液泵轉(zhuǎn)速至某一固定值，再通過多次調(diào)節(jié)瀝青泵的轉(zhuǎn)速，來使乳化瀝青的固含量盡量靠近設(shè)計(jì)值65%。調(diào)試過程中，乳化瀝青固含量與瀝青泵轉(zhuǎn)速的關(guān)系見表2。

表2 乳化瀝青固含量與瀝青泵轉(zhuǎn)速的關(guān)系

由表2 可知，當(dāng)皂液泵轉(zhuǎn)速為400 r/min，瀝青泵轉(zhuǎn)速為420 r/min 時(shí)，生產(chǎn)的乳化瀝青固含量為65.9%，該結(jié)果已十分接近設(shè)計(jì)固含量，說明瀝青泵轉(zhuǎn)速恰當(dāng)。

通過工廠化生產(chǎn)調(diào)試，確定了以下幾個(gè)生產(chǎn)參數(shù):基質(zhì)瀝青加熱溫度約為140 ℃，皂液溫度約在55～60 ℃，皂液ph值取1.9，皂液泵轉(zhuǎn)速400 r/min，瀝青泵轉(zhuǎn)速為420 r/min。采用上述生產(chǎn)工藝生產(chǎn)乳化瀝青，其性能指標(biāo)見表3。

表3 工廠化生產(chǎn)的乳化瀝青性能指標(biāo)

從表3 可以看出，工廠化生產(chǎn)的乳化瀝青性能指標(biāo)符合要求。

由于改性乳化瀝青在儲(chǔ)存過程中必須進(jìn)行頻繁的攪動(dòng)，防止儲(chǔ)存過程中乳化瀝青與膠乳分離，因此采用內(nèi)摻法生產(chǎn)膠乳改性乳化瀝青必將給儲(chǔ)存工作帶來不便。建議的乳化瀝青改性的方法為施工前現(xiàn)場(chǎng)外摻膠乳。為了保證膠乳能均勻的分散到乳化瀝青中，外摻膠乳后應(yīng)至少等待乳化瀝青同步碎石灑布車油罐自動(dòng)循環(huán)20 min，才可開始施工。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)改性的乳化瀝青取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，并對(duì)比了室內(nèi)改性乳化瀝青的試驗(yàn)結(jié)果，見表4。

表4 現(xiàn)場(chǎng)外摻改性乳化瀝青和室內(nèi)改性乳化瀝青性能指標(biāo)

從表4 中可以看出，現(xiàn)場(chǎng)外摻法配制的改性乳化瀝青性能良好，結(jié)合規(guī)范要求和試驗(yàn)路氣候、交通量特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)外摻法配制的改性乳化瀝青性能是完全能夠滿足要求的。另外，為了加快乳化瀝青破乳，提早開放交通，同步碎石試驗(yàn)路施工時(shí)，改性乳化瀝青的施工溫度宜為40～50 ℃。

3 同步碎石封層配合比設(shè)計(jì)

改性乳化瀝青同步碎石封層的配合比設(shè)計(jì)主要是確定乳化瀝青及碎石的撒布量。目前，國(guó)內(nèi)外主要有三種配合比設(shè)計(jì)方法:室內(nèi)試驗(yàn)確定法、經(jīng)驗(yàn)法和理論計(jì)算法。

采用室內(nèi)試驗(yàn)法初步確定了同步碎石封層的乳化瀝青及碎石撒布量。乳化瀝青采用65%固含量的SBR 膠乳改性乳化瀝青，碎石為4.75～9.5 mm 的單一粒徑碎石。這是一種十分直觀、簡(jiǎn)便的碎石封層設(shè)計(jì)方法，將碎石均勻、緊密地撒滿某平底容器，根據(jù)碎石質(zhì)量和撒布面積計(jì)算石料撒布量，然后向該平底容器內(nèi)倒入自來水直至剛好完全淹沒石料，倒入水量的2/3 與平底容器底面積的比值即為乳化瀝青的撒布量。

根據(jù)上述方法，圓盤面積:0.085 5 m2;均勻、緊密排列的單層碎石撒布量:0.715 kg;填充2/3 碎石體積需水量:0.157 kg;計(jì)算得出:100%碎石撒布量8.36 kg/m2，乳化瀝青撒布量為:1.8 kg/m2。按此配比，室內(nèi)制作同步碎石封層試件。發(fā)現(xiàn)破乳形成強(qiáng)度以后，瀝青基本裹附集料2/3 的體積，將試件翻過來敲擊底部，沒有石料脫落，戴手套掃刷試件表面，也沒有集料脫落，證明粘結(jié)強(qiáng)度較好。

由于現(xiàn)場(chǎng)鋪筑的同步碎石封層要經(jīng)過膠輪碾壓，同時(shí)開放交通后行車碾壓會(huì)導(dǎo)致部分瀝青上浮，為避免產(chǎn)生泛油現(xiàn)象，室內(nèi)確定的乳化瀝青及碎石撒布量尚須經(jīng)過試驗(yàn)路的檢驗(yàn)才能最后確定。

4 試驗(yàn)路舊路面病害處治

經(jīng)調(diào)查，試驗(yàn)路舊路面的主要病害為路面裂縫、路面沉陷和坑槽。路面病害采用的處治方法:對(duì)于大于2 mm 的裂縫先進(jìn)行擴(kuò)縫，再用瀝青砂漿灌縫;對(duì)于路面沉陷、網(wǎng)裂和坑槽采用銑刨路基路面，再重新鋪筑水泥穩(wěn)定碎石基層和瀝青混凝土面層或?yàn)r青貫入式路面。

5 改性乳化瀝青同步碎石封層施工工藝

乳化瀝青同步碎石封層鋪筑前應(yīng)做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，原路面應(yīng)潔凈無浮塵，保證碎石封層的正常施工。若舊瀝青混凝土路面有其他污染或雜物應(yīng)進(jìn)行沖洗或清掃，當(dāng)用水沖洗時(shí)，應(yīng)等水分蒸發(fā)表面完全干燥后才可進(jìn)行碎石封層的施工。對(duì)路緣石等兩旁結(jié)構(gòu)物或設(shè)施采取覆蓋措施，以防乳化瀝青噴灑飛濺污染結(jié)構(gòu)物。

在全面鋪筑碎石封層路面前，應(yīng)先選擇試鋪路段，用于調(diào)整施工參數(shù)，使施工效果達(dá)到最佳。試鋪時(shí)主要考察乳化瀝青及碎石灑布量是否恰當(dāng)，應(yīng)避免乳化瀝青流淌，如果乳化瀝青灑布量過低或者過高，應(yīng)及時(shí)調(diào)整同步碎石封層車車速;同步碎石應(yīng)均勻全面覆蓋在乳化瀝青表面，碎石撒布率宜為90%以上，對(duì)于局部撒布量不足的地方，應(yīng)立刻進(jìn)行人工補(bǔ)足。

現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員應(yīng)及時(shí)提醒同步碎石封層車司機(jī)，調(diào)整行車速度，控制乳化瀝青和碎石灑布量。同步碎石封層鋪灑結(jié)束后，輪胎壓路機(jī)應(yīng)等待乳化瀝青開始破乳(乳化瀝青顏色開始變黑)才可開始碾壓。碾壓結(jié)束，乳化瀝青完全破乳后方可開放交通。

通過試鋪，得出的主要施工參數(shù)有:乳化瀝青同步碎石封層車車速6.6 km/h;壓路機(jī)碾壓遍數(shù)2～3 次;乳化瀝青灑布量約為1.6～1.8 kg/m2;碎石灑布量約為8 kg/m2。

在試鋪過程中，試驗(yàn)人員采用預(yù)鋪油毛氈的方式對(duì)同步碎石封層車的橫向撒布均勻性進(jìn)行了取樣分析，結(jié)果見表5。

表5 同步碎石封層車乳化瀝青及碎石橫向撒布均勻性檢測(cè)結(jié)果

從表5 可以得出，乳化瀝青和碎石的橫向撒布有一定的不均勻性，乳化瀝青表現(xiàn)為“中間多，兩邊少”;碎石撒布規(guī)律為“右邊多，左邊少”。后經(jīng)對(duì)同步碎石封層車撒布參數(shù)進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，基本做到了均勻準(zhǔn)確的撒布乳化瀝青及碎石。

6 改性乳化瀝青同步碎石封層的應(yīng)用效果分析

對(duì)比分析了試驗(yàn)路分別采用的瀝青貫入式處治路面、瀝青混凝土處治路面及改性乳化瀝青同步碎石封層養(yǎng)護(hù)路面在構(gòu)造深度、摩擦系數(shù)及滲水系數(shù)等方面對(duì)舊路面的改善效果，具體情況見圖1、圖2 及表6。

圖1 不同處治方式路面的構(gòu)造深度檢測(cè)結(jié)果

圖2 不同處治方式路面的摩擦系數(shù)檢測(cè)結(jié)果

表6 不同處治方式路面的滲水系數(shù)檢測(cè)結(jié)果 ml/min

從圖1、圖2、表6 可以看出，采用改性乳化瀝青同步碎石封層養(yǎng)護(hù)后，路面的構(gòu)造深度及抗滑能力改善明顯，效果比采用瀝青貫入式處治及普通瀝青混凝土處治更好，且同步碎石封層有更好的封水效果，可以有效防止路面水沿舊路裂縫下滲，從而有效延長(zhǎng)了路面的使用壽命。

7 改性乳化瀝青同步碎石封層預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)試驗(yàn)路的統(tǒng)計(jì)，改性乳化瀝青同步碎石封層材料費(fèi)用:乳化瀝青5.66 元/kg;丁苯膠乳31 元/kg;碎石集料0.05 元/kg;同步碎石封層材料用量:改性乳化瀝青1.8 kg/m2，碎石8.36 kg/m2。

同步碎石封層材料單價(jià):5.66 ×1.8 +1.8 ×31 ×3/100 +8.36×0.05=12.28 元/m2。

另:合計(jì)機(jī)械臺(tái)班及人工費(fèi)用后改性乳化瀝青同步碎石封層單價(jià)為16.8 元/m2。

表7 各種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)類型單價(jià)比較

從表7 可以看出，采用改性乳化瀝青同步碎石封層，可比1 cm 微表處節(jié)約成本32.7%。同時(shí)，由于同步碎石封層瀝青膜較厚，抗反射裂縫的能力及自愈合能力比微表處更強(qiáng)，用作預(yù)防性養(yǎng)護(hù)效果比微表處更好。而且改性乳化瀝青同步碎石封層施工養(yǎng)護(hù)時(shí)間比微表處更短，可以更快速的開放交通，對(duì)于不能封閉交通施工的國(guó)道及省道養(yǎng)護(hù)而言，具有更佳的社會(huì)效益。與2 cm 瀝青混凝土薄層罩面相比，改性乳化瀝青同步碎石封層可節(jié)約成本70.2%。而且瀝青混凝土薄層罩面在生產(chǎn)過程中將消耗更多的能源，產(chǎn)生更多的廢氣及粉塵排放量，造成環(huán)境污染。

因此，采用改性乳化瀝青同步碎石封層做預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)環(huán)境效益。

8 結(jié)束語

瀝青路面采用改性乳化瀝青同步碎石封層進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，能有效的恢復(fù)路面的使用性能，延長(zhǎng)路面的使用壽命;同時(shí)，比微表處及瀝青混凝土薄層罩面等養(yǎng)護(hù)方式成本更低，且具有施工簡(jiǎn)單、開放交通更快等優(yōu)勢(shì)。因此，該技術(shù)具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］張宗輝.同步碎石封層技術(shù)［J］.乳化瀝青簡(jiǎn)訊，2004，(3).

［2］鄭云青.同步碎石封層在瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2009，(6).

［3］孫成東.改性乳化瀝青的研究及應(yīng)用［J］.遼寧交通科技，2005.