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
發布時間：2010-01-14 共2頁
瀝青封層是瀝青路面結構內一種常用的結構 層，一般用于基層頂面或上面層頂面，也有用于中面層頂面的。按功能特點可分為上封層和下封層。目前我國高速公路建設中上封層應用比較少，應用較多的主要是下封層，在我國早期瀝青路面建設中單層瀝青表面處治是作為下封層的主要類型，目前國內應用的下封層的種類較多，主要有瀝青單層表處、乳化瀝青稀漿封層、乳化瀝青石屑封層等。近幾年來，隨著同步瀝青碎石封層車大量引入國內，同步瀝青碎石封層車的國產化進程加速，同步瀝青碎石封層得到了越來越廣泛的應用，特別是改性瀝青同步碎石封層、橡膠瀝青同步碎石封層鑒于其采用高粘度、高瀝青用量，使其不但具有 良好的防水效果，而且有較好的防裂效果，對防止和延緩半剛性基層反射裂縫的產生和發展有一定的效果。
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利用專門的施工設備——同步碎石封層機 ，將高溫瀝青（噴灑時熱改性瀝青的溫度應達到 170 a！C以上）與潔凈干燥的均勻石料幾乎 同時（1 s內）噴灑在路面上，保證瀝青與石料在最短的時間內完成結合，并在外荷載的作用不斷形成強度，骨料攤鋪停止時，瀝青結合料的攤鋪自動停止，不存在等待骨料的瀝青結合層。結合時，噴灑溫度為 170℃的聚合物改性瀝青，結合時溫度也可保證在 165℃以上，瀝青結合料的流動性仍很好，由于流體瀝青的表面張力，使熱瀝青沿石料表面向上爬升高度約為石料高度的2／3，并在石料表面形成一個半月面，使石料被瀝青裹覆的面積達到 70％，保證了瀝青與石料有足夠的結合強度。同時 ，瀝青的毛吸引力可以產生一個凹面，流動性很好的瀝青進入骨料表面的微觀紋理中，該凹面與骨料間好似鑲嵌珠寶，因此不會有骨料流失。然后通過 自然行車碾壓或輪胎壓路機碾壓形成單層瀝青碎石層。主 要作為路面表處封層使用，也可用于低等級公路的 面層施工。同步碎石封層技術縮短了粘結劑噴灑與 集料撒布之間的間隔，增加了集料顆粒與粘結劑的 裹覆面積，更易保證它們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幾個優點：
1）同步碎石封層是低能量瀝青結合料順利滲入基層表面微裂縫的技術，起著很好的封縫作用。
2）同步碎石封層實質是靠一定厚度瀝青膜（1～2 mm）粘結的超薄瀝青碎石表面處治層，其整體力學特征是柔性的，能增加路面抗裂性能、治愈路面 龜網裂、減少路面反射裂縫、提高路面防滲水性能 ，用于道路養護可延長路面使用壽命 10 a以上，若使用聚合物改性瀝青、橡膠瀝青等高粘度粘結料效果 更佳。
3）作為新建半剛性基層瀝青路面的封水層，不但有優秀的封水效果，而且對半剛性基層的反射裂縫有顯著的延緩作用。
4）同步碎石封層可以大大提高原路面的摩擦系數，即增加路面防滑性能，并能使路面平整度得到一定程度的恢復。
5）通過采用局部多層攤鋪不同粒徑石料的施工方法 ，同步碎石封層能有效治愈深達 10 em以上的車轍、沉陷等病害，這一點是一般養護方法無法比擬的。
6）同步碎石封層可以作為低等級公路的過渡型路面，以緩解公路建設資金嚴重不足的矛盾。
7）同步碎石封層工序簡單、施工速度快，可即時限速開放交通。
8）無論用于道路養護還是作為過渡型路面，同步碎石封層的性能價格比明顯優于其他表處方法，從而大大降低道路的維修養護成本。
作為新建高速公路瀝青封層使用，其不足之處有 ：
1）用于新建高速公路瀝青封層的同步瀝青碎石封層，由于其用油量大，在顯著提高該層的防裂能力的同時，相對于稀漿封層、瀝青單層表處、乳化瀝青石屑封層等，也顯著提高了其工程造價。
2）用于新建高速公路瀝青封層的同步瀝青碎石封層，對材料和工藝控制相當嚴格，施工完成后不能立即通車 ，加大了施工組織的難度。
2、同步瀝青碎石封層在湖南省新建高速公路的推廣應用
目前湖南省主要在高速公路建設中采用了同步碎石下封層的技術，取得了良好的效果，提高了該省高速公路瀝青路 面的使用品質和使用壽命。湖南省從2005年開始在常張高速公路水泥穩定碎石基層頂面修筑了同步碎石下封層試驗路，2007年分別在邵懷高速公路瀝青路面路段和懷新高速公路全線采用了同步碎石下封層，大大提高封水效果和防反射裂縫的功能 ，通過這些路段的實施，總結了較多的施工關鍵技術和施工質量控制指標和方法。
2.1 材料要求
1）瀝青粘結料：對適用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，湖南省邵懷高速公路同步碎石封層是采用 SBS改性瀝青，懷新高速公路部分路段采用了普通石油瀝青 ，部分路段采用 SBS改性瀝青。SBS改性瀝青同步碎石封層的瀝青用量為 1.8～2.4 kg／ m ，普通石油瀝青同步碎石封層的瀝青用量為 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范》的要求。
2）集料 ：集料采用粒徑為 13.2～19 mm的單粒徑石灰巖碎石，它應具有 良好的顆粒形狀，且潔凈、干燥、無風化、無雜質。其用量為滿鋪面積的60％，約 10 kg／m .
2.2 工藝要求
1）在澆灑改性瀝青同步碎石封層前，應對已噴灑透層的基層頂面進行檢查，有破損地方應進行修補；若有其他污染或雜物應進行沖洗或清掃，當用水沖洗時，應等水分蒸發表面完全干燥后才可進行改性瀝青同步碎石封層的施工。
2）在施工現場，采用輪式裝載機向同步碎石封層車的骨料斗裝載 13.2～19 mm單粒徑石灰石碎石，在瀝青高溫罐車泵吸高溫改性瀝青（175℃左右）到同步碎石封層車瀝青儲罐內，為防止高溫瀝 青罐車的輸油管閥滴漏瀝青，應采用鐵質容器接受滴漏瀝青；將裝好料的同步碎石封層車開至施工起 點。操作手調整好各個系統的工作參數，然后指揮駕駛員沿預先設置的控制線起步，行駛速度應控制在5～8 km／h左右；打開各料門控制開關，使瀝青噴 出，同時撒布均勻碎石。改性瀝青（或普通石油瀝青）灑布量的參數一旦設定，同步碎石封層車的控制系統就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。碎石撒布量應根據現場試驗檢測，通過控制車速確定。
3）碾壓：在瀝青和碎石同步灑布后，可進行碾壓，當采用輕型輪胎壓路機穩壓一、二遍，控制碾壓速度為 5～8 km／h，使單粒徑碎石嵌入改性瀝青之中且牢固。沒必要進行過多的碾壓。
4）養護：同步碎石封層鋪筑后，應封閉交通 ，且應盡可能早進行下面層的施工，下面層的運料車在封層上行駛，車速不得高于20 km／h.
2.3 施工注意事項
1）為保證霧狀噴灑而形成均勻、等厚度的瀝青 膜，必須保證改性瀝青同步碎石封層灑布溫度在170 oC以上 .
2）施工氣溫不得低于 15℃，大風、濃霧或雨天不得施工。
3）同步碎石封層車應以適宜的速度勻速行駛 ， 在此前提下石料和瀝青兩者的撒布率必須匹配；并通過調噴嘴高度使得瀝青膜厚度適宜和均勻。
4）瀝青和碎石灑布后，應立即進行人工修補或補撒，修補的重點是起點、終點、縱向接縫、過厚、過薄或不平處。
5）派專人手拿竹掃帚緊跟同步碎石封層車后邊，及時把彈出攤鋪寬度（瀝青灑布寬度）外的碎石掃到攤鋪寬度內，或加工擋板防止碎石彈出攤鋪寬度。并將有重疊的個別碎石掃除。
6）當同步碎石封層車上任何一種料用完時，應立即關閉所有材料輸送的控制開關。查對材料剩余量 ，校核拌和準確性。
2.4 現場施工控制和檢測
目前規范沒有相關封層的檢測指標和檢測方法 ，根據設計意圖，以及改性瀝青同步碎石封層的防水防裂的功能特點 ，擬定以下的檢測指標、標準和頻率 ：
1）改性瀝青 ，每批或每 100 t分別按照規范根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ 052—2000）檢測其技術指標。每次取樣試驗的分析結果 ，應及時提交監理工程師審查。對現場制作的改性瀝青 ，取樣后應立即灌制試樣進行試驗，不得在冷卻后重新加熱或用室內改性瀝青制作機械加工后再做試驗，同時，基質瀝青每批或每 100 t按照《公路瀝青路面施工技術規范》所列檢驗項 目，根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ 052-2000）檢測其技術指標。每次取樣試驗的分析結果，應及時提交監理工程師審查。
2）每批集料進場，均應按《公路瀝青路面施工技術規范》所示技術指標進行取樣檢驗。每次取樣的分析結果，應及時提交監理工程師審查。
3）SBS改性瀝青同步碎石封層的改性瀝青灑布應均勻，無漏灑和油層過厚現象。且必須對兩旁結構物或設施采取覆蓋措施，以防污染。
4）SBS改性瀝青同步碎石封層的單粒徑碎石撒布應均勻，不重不漏。
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利用專門的施工設備——同步碎石封層機 ，將高溫瀝青（噴灑時熱改性瀝青的溫度應達到 170 a！C以上）與潔凈干燥的均勻石料幾乎 同時（1 s內）噴灑在路面上，保證瀝青與石料在最短的時間內完成結合，并在外荷載的作用不斷形成強度，骨料攤鋪停止時，瀝青結合料的攤鋪自動停止，不存在等待骨料的瀝青結合層。結合時，噴灑溫度為 170℃的聚合物改性瀝青，結合時溫度也可保證在 165℃以上，瀝青結合料的流動性仍很好，由于流體瀝青的表面張力，使熱瀝青沿石料表面向上爬升高度約為石料高度的2／3，并在石料表面形成一個半月面，使石料被瀝青裹覆的面積達到 70％，保證了瀝青與石料有足夠的結合強度。同時 ，瀝青的毛吸引力可以產生一個凹面，流動性很好的瀝青進入骨料表面的微觀紋理中，該凹面與骨料間好似鑲嵌珠寶，因此不會有骨料流失。然后通過 自然行車碾壓或輪胎壓路機碾壓形成單層瀝青碎石層。主 要作為路面表處封層使用，也可用于低等級公路的 面層施工。同步碎石封層技術縮短了粘結劑噴灑與 集料撒布之間的間隔，增加了集料顆粒與粘結劑的 裹覆面積，更易保證它們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幾個優點：
1）同步碎石封層是低能量瀝青結合料順利滲入基層表面微裂縫的技術，起著很好的封縫作用。
2）同步碎石封層實質是靠一定厚度瀝青膜（1～2 mm）粘結的超薄瀝青碎石表面處治層，其整體力學特征是柔性的，能增加路面抗裂性能、治愈路面 龜網裂、減少路面反射裂縫、提高路面防滲水性能 ，用于道路養護可延長路面使用壽命 10 a以上，若使用聚合物改性瀝青、橡膠瀝青等高粘度粘結料效果 更佳。
3）作為新建半剛性基層瀝青路面的封水層，不但有優秀的封水效果，而且對半剛性基層的反射裂縫有顯著的延緩作用。
4）同步碎石封層可以大大提高原路面的摩擦系數，即增加路面防滑性能，并能使路面平整度得到一定程度的恢復。
5）通過采用局部多層攤鋪不同粒徑石料的施工方法 ，同步碎石封層能有效治愈深達 10 em以上的車轍、沉陷等病害，這一點是一般養護方法無法比擬的。
6）同步碎石封層可以作為低等級公路的過渡型路面，以緩解公路建設資金嚴重不足的矛盾。
7）同步碎石封層工序簡單、施工速度快，可即時限速開放交通。
8）無論用于道路養護還是作為過渡型路面，同步碎石封層的性能價格比明顯優于其他表處方法，從而大大降低道路的維修養護成本。
作為新建高速公路瀝青封層使用，其不足之處有 ：
1）用于新建高速公路瀝青封層的同步瀝青碎石封層，由于其用油量大，在顯著提高該層的防裂能力的同時，相對于稀漿封層、瀝青單層表處、乳化瀝青石屑封層等，也顯著提高了其工程造價。
2）用于新建高速公路瀝青封層的同步瀝青碎石封層，對材料和工藝控制相當嚴格，施工完成后不能立即通車 ，加大了施工組織的難度。
2、同步瀝青碎石封層在湖南省新建高速公路的推廣應用
目前湖南省主要在高速公路建設中采用了同步碎石下封層的技術，取得了良好的效果，提高了該省高速公路瀝青路 面的使用品質和使用壽命。湖南省從2005年開始在常張高速公路水泥穩定碎石基層頂面修筑了同步碎石下封層試驗路，2007年分別在邵懷高速公路瀝青路面路段和懷新高速公路全線采用了同步碎石下封層，大大提高封水效果和防反射裂縫的功能 ，通過這些路段的實施，總結了較多的施工關鍵技術和施工質量控制指標和方法。
2.1 材料要求
1）瀝青粘結料：對適用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，湖南省邵懷高速公路同步碎石封層是采用 SBS改性瀝青，懷新高速公路部分路段采用了普通石油瀝青 ，部分路段采用 SBS改性瀝青。SBS改性瀝青同步碎石封層的瀝青用量為 1.8～2.4 kg／ m ，普通石油瀝青同步碎石封層的瀝青用量為 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范》的要求。
2）集料 ：集料采用粒徑為 13.2～19 mm的單粒徑石灰巖碎石，它應具有 良好的顆粒形狀，且潔凈、干燥、無風化、無雜質。其用量為滿鋪面積的60％，約 10 kg／m .
2.2 工藝要求
1）在澆灑改性瀝青同步碎石封層前，應對已噴灑透層的基層頂面進行檢查，有破損地方應進行修補；若有其他污染或雜物應進行沖洗或清掃，當用水沖洗時，應等水分蒸發表面完全干燥后才可進行改性瀝青同步碎石封層的施工。
2）在施工現場，采用輪式裝載機向同步碎石封層車的骨料斗裝載 13.2～19 mm單粒徑石灰石碎石，在瀝青高溫罐車泵吸高溫改性瀝青（175℃左右）到同步碎石封層車瀝青儲罐內，為防止高溫瀝 青罐車的輸油管閥滴漏瀝青，應采用鐵質容器接受滴漏瀝青；將裝好料的同步碎石封層車開至施工起 點。操作手調整好各個系統的工作參數，然后指揮駕駛員沿預先設置的控制線起步，行駛速度應控制在5～8 km／h左右；打開各料門控制開關，使瀝青噴 出，同時撒布均勻碎石。改性瀝青（或普通石油瀝青）灑布量的參數一旦設定，同步碎石封層車的控制系統就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。碎石撒布量應根據現場試驗檢測，通過控制車速確定。
3）碾壓：在瀝青和碎石同步灑布后，可進行碾壓，當采用輕型輪胎壓路機穩壓一、二遍，控制碾壓速度為 5～8 km／h，使單粒徑碎石嵌入改性瀝青之中且牢固。沒必要進行過多的碾壓。
4）養護：同步碎石封層鋪筑后，應封閉交通 ，且應盡可能早進行下面層的施工，下面層的運料車在封層上行駛，車速不得高于20 km／h.
2.3 施工注意事項
1）為保證霧狀噴灑而形成均勻、等厚度的瀝青 膜，必須保證改性瀝青同步碎石封層灑布溫度在170 oC以上 .
2）施工氣溫不得低于 15℃，大風、濃霧或雨天不得施工。
3）同步碎石封層車應以適宜的速度勻速行駛 ， 在此前提下石料和瀝青兩者的撒布率必須匹配；并通過調噴嘴高度使得瀝青膜厚度適宜和均勻。
4）瀝青和碎石灑布后，應立即進行人工修補或補撒，修補的重點是起點、終點、縱向接縫、過厚、過薄或不平處。
5）派專人手拿竹掃帚緊跟同步碎石封層車后邊，及時把彈出攤鋪寬度（瀝青灑布寬度）外的碎石掃到攤鋪寬度內，或加工擋板防止碎石彈出攤鋪寬度。并將有重疊的個別碎石掃除。
6）當同步碎石封層車上任何一種料用完時，應立即關閉所有材料輸送的控制開關。查對材料剩余量 ，校核拌和準確性。
2.4 現場施工控制和檢測
目前規范沒有相關封層的檢測指標和檢測方法 ，根據設計意圖，以及改性瀝青同步碎石封層的防水防裂的功能特點 ，擬定以下的檢測指標、標準和頻率 ：
1）改性瀝青 ，每批或每 100 t分別按照規范根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ 052—2000）檢測其技術指標。每次取樣試驗的分析結果 ，應及時提交監理工程師審查。對現場制作的改性瀝青 ，取樣后應立即灌制試樣進行試驗，不得在冷卻后重新加熱或用室內改性瀝青制作機械加工后再做試驗，同時，基質瀝青每批或每 100 t按照《公路瀝青路面施工技術規范》所列檢驗項 目，根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ 052-2000）檢測其技術指標。每次取樣試驗的分析結果，應及時提交監理工程師審查。
2）每批集料進場，均應按《公路瀝青路面施工技術規范》所示技術指標進行取樣檢驗。每次取樣的分析結果，應及時提交監理工程師審查。
3）SBS改性瀝青同步碎石封層的改性瀝青灑布應均勻，無漏灑和油層過厚現象。且必須對兩旁結構物或設施采取覆蓋措施，以防污染。
4）SBS改性瀝青同步碎石封層的單粒徑碎石撒布應均勻，不重不漏。
