论改性沥青稀浆封层Word格式.docx
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砂浆缝层"
或"
沥青砂浆缝层"
。
当时姜云焕先生能够领衔的"
阳离子乳化沥青及其路用性能"
国家重点课题组从工程实际情况出发,认为稀浆封层混合料既不同于建筑砂浆,也不同于一般的沥青砂浆,根据技术特点将Slurrysealcoat解释为稀浆封层,从此稀浆封层这四个字就成了入画沥青为粘结料、在常温条件下、现场拌和现场摊铺薄层罩面施工技术的专用名词。
"
稀浆封层"
把混和料的性状、作用和铺层的结构特点都概括在里,非常直观和容易理解。
这四个字得到了大家的认可,已成为中国不可改变的专业词语。
20世纪70年代改性沥青技术取得了重大进步,随之改性沥青的乳化技术也取得了重大突破,改性沥青及改性乳化沥青是传统的石油沥青在性能上有了很大的提高。
稀浆封层技术由于采用改性乳化沥青做粘结料,使缝层的厚度和性能得到很大的提升,加之对缝层混合料的原材料大质量、配比提出更严格的要求,对缝层机也作了较大的改进内。
于是,在国外报道中出现了"
Micro-Srufacing"
英文词组。
从现有的各种英汉字典中都查不到这个词组,分开来按单词查看:
Micro意为:
精细、微、百万分之一米;
Surfacing意为:
表面修整,路面修整;
Surface意为:
表面,面层。
据此一些外国企业来中国推销和交流时,翻译们把micro-surfacing译成"
精细路面处理"
、"
微表处"
精细表处"
等几种叫法。
但这些叫法很令人费解,并容易引起概念上的误会。
Micro-Srufacing也是一种道路罩面施工技术,从原材料构成、拌和施工工艺及铺层结构特点来看,它不属表处技术而是属于稀浆封层技术范畴,因此,我们认为把Micro-Srufacing译为"
改性乳化沥青稀浆封层"
简称"
改性稀浆封层"
是最妥当的叫法。
这个叫法避免了把稀浆封层机改为微表处机的麻烦。
沥青表面处治与稀浆封层的区分:
沥青表面处治简称表处,表处是《沥青路面施工技术规范》中的术语,在我国已经成为层铺发的同义词,即分层浇洒沥青、撒布集料、碾压成型的方法。
表处的主要特点是集料撒铺,沥青喷洒单独进行,没有填料(粉料)不经拌和。
表处根据需要做成单层或二层、三层。
喷洒的沥青可以是热沥青,可以是乳化沥青。
表处法施工时使用石屑撒铺机、沥青撒布机、压路机,几十年来在我国公路人心里形成的表处概念,还是不要改变为好。
在公路路面养护的罩面技术中,可以采用稀浆法封层,也可以采用表处法封层,两者的目的相同,但两者代表着截然不同的技术工艺,稀浆封层的关键词是搅拌,表处封层的关键词是撒铺、喷洒。
稀浆封层始于德国,在美国大量采用,表处封层在法国广为采用,都取得了很好的效果,两种方法在技术上都取得了很大的进步,比如:
稀浆封层技术,把普通乳化沥青换成高分子材料改性的乳化沥青,集料要求百分之百的人工破碎集料,采用新的添加剂,配比更精细,搅拌采用双轴搅拌器,混合更加充分,得到的封层效果更好,被认为是处理路面早期病害最经济的方法。
国外把这种改进提高的稀浆封层叫Micro-Srufacing,改进后的技术工艺并没有改变拌和流质成稀砂浆状摊铺的过程,还是称稀浆封层。
考虑到改进后封层性能的提高主要因为采用的改性乳化沥青,所以我们主张改性稀浆封层这个叫法比较切合该法的含义。
如果当初把它译为精细稀浆封层,也许就不会再讨论名称叫法了。
不甘怎么样,都不能再叫做精细表处或微表处了。
乳化沥青属于常温或低温施工技术的材料,相对于热沥青在环保、节能方面有着突出的优点,符合时代发展的方向。
采用改性乳化沥青的稀浆封层技术和表处封层技术都会不断发展,各有各的优点,各有各的局限,都不会淘汰。
像中国这样大的国家,东西南北地理差异大,气候分布带不同,引用世界各地不同的施工方法、养护方法实属必然。
加之中华民族善于融合各种优秀文化的精神,以乳化沥青为特征的稀浆封层技术、乳化沥青表处技术、乳化沥青冷拌摊铺技术、冷拌养护料都会在中国得到发展,为了技术的推广和交流,技术的叫法和含义应该是统一、不引起误解的。
(三)改性沥青稀浆封层的发展历史
自1982年以来,我国在非洲赞比亚的赛曼公路上,采用稀浆封层铺筑320km的路面,取得初步经验。
1986年以来,我国将“阳离子乳化沥青筑路技术”列为重点新技术推广项目,其中包括推广稀浆封层。
全国各省市交通公路部门建立乳化沥青生产基地,研制成各种慢裂层技术经验交流会,并参观沈阳玉红区稀浆封层施工表演,为全国推广稀浆封层技术开创了良好的开端。
为了高等级公路交通沥青的乳化,也为了缩短封闭交通时间,各种慢裂快凝乳化剂应运而生。
为了提高乳化沥青的粘附性、弹韧性、耐磨性与抗老化性,开发处各种高分子聚合物的改性剂:
SBS(苯乙烯、丁二烯、苯乙烯嵌断聚物),SBR(乙烯橡胶),CR(氯丁橡胶),EVN(乙烯、醋酸乙烯脂),NR(天然橡胶)以及各种纤维材料。
又随着各种改性稀浆封层机械的大量引进,稀浆封层已从地方道路发展到主干公路,进而发展到高速公路上。
(四)改性沥青稀浆封层的应用
沥青路面长期经受风吹、雨淋、日晒和冻融等大自然的侵蚀,承受车辆荷载的反复冲击与车辆行驶的磨损,使路面物理力学性能显著下降,局部出现裂纹、松散、光滑及路面透水等病害。
稀浆封层技术是针对沥青路面早期出现的这些病害采取的一种经济、迅速、有效的表面处治方法。
稀浆封层还可用于地方道路、干线公路及大交通量公路等沥青路面的预防性养护,贯入式路面的封层及水泥混凝土路面、桥面、隧道等的表面处治,砂土路面的防尘处治或做磨耗层及路面下封层。
我国在京石高速、石太高速、太旧高速、新乡108国道等都在大量应用改性稀浆封层技术。
有些已经经过三年以上行车考验,经检测,路面性能没有衰退,封层仍然保持完好状态。
保持5年的使用寿命是毋庸置疑的。
目前,我国乳化沥青年产量已接近20*104t,改性稀浆封层的年产量已达1800*104㎡,经过10年时间的实践和证明,改性稀浆封层技术是适合我国公路建设和养护的施工要求的。
二改性沥青稀浆封层施工
(一)对改性沥青稀浆封层的概述
改性稀浆封层是由稀浆封层技术发展而来的,它们之间密切相关,并有许多共同之处。
它的骨料中含有细料和粉料,通过专用的稀浆封层机拌成糊状的稀浆混合料,而后均匀摊铺在路面上。
这个工艺国成改性稀浆封层与一般稀浆封层是一样的。
改性稀浆封层是施工技术,是在一般稀浆封层施工技术的基础上发展起来的一项新材料、新工艺、新设备、新技术的创新。
它是在制备乳化沥青是加入聚合物弹性体和添加剂,制备成改性慢裂快凝的乳化沥青,再用专用的设备——改性稀浆封层机,在常温下,按设计的原料配合比要求,在现场进行改性稀浆混合料的拌合与摊铺、碾压1小时后既可开放交通,而且这种改性稀浆封层可以满足交通量大、重在负荷交通行车的要求。
改性稀浆封层施工除了技术上改进,专用设备改性稀浆封层机比一般稀浆封层机有了很大的提高,主要有三点:
1一般稀浆封层机是螺旋旋转片式,版和能力差、拌合效率低。
改性稀浆封层机为双轴顺片式强制拌合机,拌合能力强、拌合效率高。
2改性稀浆封层机摊铺想的构造由一排螺旋粉料改为两排,加速了摊铺速度,摊铺箱两侧增设调平器,保证摊铺平整度。
3动力增大,改性稀浆封层机比一般稀浆封层机辅助动力增大3倍左右,由38HP增大为:
90—110HP。
(二)改性稀浆封层的类型
1.改性稀浆封层的类型
稀浆封层,一般按骨料的最大粒径(即封层的厚度)分为I型、II型、III型,相应的成为细封层、一般封层、粗封层。
也很根据路面的需用IV型骨料,称之为特粗层,而在国际稀浆制定的《改性乳化沥青稀浆封层作业指导书》中,即ISSA-1996的国际标准只定为II型和III型两种,没有I型骨料,即不做细封层,这是由于改性稀浆封层技术多用于高等机路面,为了保证封层的粗糙和抗滑力,所以不用I型细封层,但是IV型特粗封层还是可以采用的。
2..改性稀浆封层的特点
改性稀浆封层混合料,具有良好的流动性、渗透性、粘附性,有利于填充和治愈路面的裂缝,有利于就路面的结合,有利于气候的变化(低温不裂高温不软),能提高路面的密实性和防水性,能提高路面的防滑与耐磨。
II型一般封层的改性稀浆封层混合料,具有很好的渗透性,改性乳化沥青用量较多,有很好的粘附力和膨胀力,适用于治愈路面的开裂,其中有粗粒料做为支撑体,路面耐磨、防滑,可以取代热拌沥青混合料的罩面,但是不适合于温差变化很大的地区单层铺设。
III型粗封层适用于交通量大的路面,也适用于温差变化很大的地区,可在坚实的基层上或就路面上做双封层,在坚实的砂石路上做防尘处理,在有裂缝的旧路上可以延缓反射性裂缝的反射。
根据需要可以先做一般封层后做粗封层,也可以先做粗封层后再做细封层,为了制止发射性裂缝反射,也可以在基层与就路面上铺设一层土工布而后再做双封层,这样效率更好一点。
IV型特粗层可用于修补车辙,原路面有较大的变形或要求有较大的粗糙度等。
可增加道路的抗滑能力。
3.选择依据
为了全面掌握改性稀浆封层施工技术,必须经济合理选择封层的类型,保证封层的顺利施工,从而使完成的改性稀浆封层达到预期的使用寿命,应详细了解和调查一下因素:
(1)详尽了解原路面的结构、性能及病害;
(2)了解该路段交通量、行车类型及数量;
(3)调查该区域的气候条件及施工季节的气候情况;
(4)了解该地区的可以骨料质量、规格、价格、数量;
(5)了解改性乳化沥青的性能、质量、单价及供应保证;
(6)可能保证的工程资金及机械设备。
(三)改性稀浆封层的应用范围
1.应用范围
改性稀浆封层混合料,具有良好的流动性、渗透性、粘附性;
有利于填充和治愈路面裂缝;
有利于旧路面的结合;
有利于气候的变化;
能提高路面的密实性与防水性等,具体应用主要适用一下范围:
(1)沥青路面的维护,提高路面的防水、防滑、耐磨、平整度,延长使用寿命。
(2)铺筑路面的封层,提高防水、耐磨。
(3)砂石土路面上封层,可做防尘措施,必要时可以采用双封层,可以防止旱季行车尘土飞扬,也可以保证雨季行车畅通。
(4)桥面上采用封层,很少增加桥梁的自重,特别是对于严格限制桥身上部自重的。
如吊桥、斜拉桥等,更适用于采用改性稀浆封层保护路面,可提高桥面的平整度,治愈桥面的裂缝,增加粗糙度和防水性。
(5)水泥砼路面,可治路面的裂缝、麻面、轻度不平,改善路面外观,提高防水与平整度,消除行车噪音,延长路面的使用寿命。
(6)隧道中的路面,可缩短封闭交通时间,封层的厚度薄,不会影响隧道中的净空高度。
(7)改性稀浆封层便于做成各种彩色路面,显示出各种标志。
(8)高等级路面采用封层,对于大交通量路路面的病害防治、治愈路面。
2.改性稀浆封层与代表性薄层路面施工的比较
路面早期破坏的修补方法,可用热沥青混合料罩面,可用表面处置或应用改性沥青稀浆封层等多种薄层路面修补养护方法。
(1)热拌沥青混合料:
按罩面厚度可以增加一定的路面结构强度,因要控制施工温度,需要严格的施工管理,造价高于其他薄层路面。
(2)石屑封层:
喷撒乳化沥青后,撒布单级配石屑,也可再喷一层乳化沥青,固定骨料,改善路面防滑。
(3)表面处置:
可作单层、双层、多层等多种表面处置,每层骨料为单级配,在压实后喷洒乳化沥青,粒径相互镶嵌,施工方法简单、迅速。
可以提高路面的寿命。
(4)稀浆封层:
将骨料、乳液、填料、水等,用稀浆封层机按比例拌成稀浆混合料,用机械摊铺在路面上,4--6h后通车,路面平整、防水、防滑。
(5)改性稀浆封层:
用聚合物改性乳化沥青,用改性稀浆封层机按比例拌成稀浆混合料,用机械摊铺在路面上,1h后通车,可以提高封层耐磨平整、防水、防滑,缩短封闭交通时间。
可用于高级路面。
三改性沥青稀浆封层施工工艺
改性沥青稀浆封层施工工艺就是有高分子聚合物改性的乳化沥青、矿物骨料、矿物细料、水和其它天加剂等五种原料按一定的比例、一定的顺序进行配料与拌和,将拌和的混合料摊铺在路面上,通过碾压而形成的路面表面层。
具体施工工艺如下:
(一)配合比设计
1.设计原则
(1)根据道路及路面情况。
依据日交通量、行车类型、气候变化情况,调查原路面病害、防滑、渗水和平整等情况及产生的原因。
(2)目的和要求。
针对原路面情况,确定采用改性稀浆封层预期达到的效果,例如解决平整、防滑、耐磨等。
2.材料的选择
(1)原材料选择
矿料。
骨料的颗粒粒径组成,应符合改性稀浆封层骨料级配要求,骨料必须是批量生产的碎石,如大理石、矿渣、石灰石、安山岩等优质材料,压碎值不大于28%,洛杉矶磨耗值小于30%,吸水率小于2%,对沥青粘附性大于4级,骨料外形呈立方体,针片状含量小于10%,砂当量应大于60%。
改性乳化沥青。
改性稀浆封层必须采用慢裂快凝改性乳化沥青,在标准气温25度是拌和时间不少于120秒。
当气温为30度是拌和时间不少于180秒,拌和后的混合料、沥青能均匀的裹覆在骨料表面上,没有花白现象,拌完的缓和料在手中用力攥紧,能攥出水并粘成黑球,落地后不散。
随着施工时间和季节的变化,改性乳化沥青的破乳速度也在改变,例如,每日的早、中、晚,每年的春、夏、秋、冬,气候波动很大,改性乳化沥青的破乳时间必须做相应的调整,在乳化剂与外加剂的选择及用量应做适当的调整。
填料。
要求填料要干燥、松散,没有块结,不含泥土杂质,并且通过0.074mm筛孔,一般在低温季节施工时,参入少量(1%~2%)水泥,可以缩短缓和料的破乳时间,提高粘结力CT值,加速开放交通时间,但是加水泥不是对所有的稀浆混合料都具有相同的作用,有的混合料起着反作用,反而降低了CT值,延缓开放交通时间,因此选用填料不可随意套用,必须事先通过试验再选定。
水。
一般使用饮用水、不含杂质或无污染的水既可。
如用井水,注意周围工业污水,污染水源会影响乳化效果。
外加剂。
一般用氯化钙、氯化钠、硫酸铝、OP-10、氢氧化铝、聚乙烯醇等,这些外加剂有促凝剂、有缓凝剂、有稳定剂等用途不同,要根据不同情况和需要选用。
(2)原材料的质量要求
矿料应符合行业标准的有关规定。
骨料的颗粒粒径组成,应符合改性稀浆封层骨料级配要求。
改性稀浆封层必须采用慢裂快凝的改性乳化沥青,在标准气温25度时版和时间不少于120s。
当气温为30%时,拌和时间不应少于180s,拌和后的混合料、沥青能均匀地裹覆在骨料表面上,没有花白现象,拌完的混合料在手中用里攥紧,能攥出水分并粘成黑球,落地后不松散。
其他材料的质量要求与前面材料选择相同。
3.室内试验
改性稀浆封层试验主要做一下试验:
(1)骨料拌和试验
该项试验是确定改性稀浆封层混合料的破乳时间的重要试验内容、并作为混合料配合比设计的重要依据,因为它能全面反应改性稀浆封层的拌和性、粘附性、固化时间等路用性能。
也通过这项试验确定外加剂的品种和数量。
基本要求如下:
称取级配合格的骨料100g,按比例配合,先将骨料与填料(水泥)拌匀,再加水拌合均匀,最后加改性沥青进行拌和、同时用秒表观测拌和时间,观测骨料与改性乳化沥青的粘附性,再25度室温,50%适度的条件下,拌和时间120s~180s,如果达不到要求,重新调整各种原材料的比例,最后确定乳化剂、改性剂、调料及外加剂等原材料的品种及用量。
(2)稠度试验
该项试验是测定改性稀浆混合料的事宜加水量,它类似水泥混凝土配合比设计的坍落度试验,采用指定的堆载筒:
上部内径为38mm,下部内径为89mm,高为76mm,筒内部光滑的堆载筒。
试验方法:
选好配合比后,将400g干骨料与填料拌和均匀,加水或外加剂,并拌和均匀,加入改性沥青迅速拌和均匀(拌和时间为30s),然后采用截锥筒进行试验,当坍落直径为89mm+_20-30mm即为适宜加水量,大于这个直径或小于这个直径都是加水量过多或过少,需要重新调整加水量。
通过稠度试验确定稀浆封层混合料的最佳用水量。
(3)粘聚力试验(简称ct试验)
粘聚力试验实际不是稀浆混合料对另一种物质的黏合力,而是检测稀浆封层自身的粘聚力,所以译为粘聚力试验。
具体地说粘聚力试验是检测稀浆混合料的凝固时间,以此控制改性稀浆封层后开放交通时间。
4.混合料级配试验
原材料检验合格后,要进行级配试验,检验骨料、乳化沥青、矿物细料和其它添加剂的相容性和级配是否满足设计要求。
5.确定初步配合比
通过以上试验,从骨料的组成中可以看出0.6mm一下的细集料与粉料的含量较多,但是砂当量必须大于60%。
改性稀浆封层技术要求骨料的强度高,耐磨性好,粗集料为立方体颗粒状,针片状含量不超过10%。
各种类型的改性稀浆封层混合料的原材料配合比,主要根据施工气候及骨料质量情况初步确定理想的改性稀浆封层混合料配合比。
6.配合比调试
确定初步的改性稀浆混合料配合比后,以此作为施工机械计量控制的依据,再结合实际情况进行调整各种材料的用量,进行反复调整。
7.施工配合比的确定
由于现场的气温、材料、适度等多种因素与室内试验有差别,因此必须结合现场实际情况进行因时制宜,做相应的调整,经过反复调整后,确定合理的配合比,然后在现场做试验段,再根据现场情况做出相应的调整措施,最后得出施工配合比,应用于生产中。
(二)改性稀浆封层施工
1.施工前准备工作
施工前,应对于施工路段做调查,并针对原路面存在的问题做好相应措施,为全面开工做好准备。
(1)施工前的调整与筹划
(2)现场准备工作
测量放样。
成立测量队,专门负责全标段的测量工作。
首先对设计单位交出的基桩(导线点、永久水准点)经行复测,并报监理工程师确认无误后,按工程施工图加密导线点及增设临时水准点,并请监理工程师确认。
复测下承层。
施工前对下承层按质量验收标准经行验收,如发现标高与设计高程不符,弯沉、压实度达不到设计要求时,精心计算确认无误后,审报监理工程师经行解决。
如发现局部有毁坏的地段,及时向监理工程师反映,组织紧急抢修。
现场清理。
在进行沥青稀浆封层施工前,必须对下承层范围内势头、废物、表面尘土等进行清理,把原路面清扫干净,不得有泥巴,浮土等。
应达到监理工程师所需要求。
对清理出来的废料、杂物运到制定的弃料场。
放样定线:
按照施工封层设定宽度的要求,用白灰划线,在车前做出导向标志。
交通管制:
为了保证施工安全,设置封闭交通及限制交通标志、设置安全显示器及锥形施工柱等。
专用机械的调试与检修:
改性稀浆封层机的计算、行走、拌和、摊铺、清洗等各个系统做调试,标定与检修。
设置好原材料供应场地,保证原料供应合理,堆放整齐,并有明显的标识。
如插标示牌,在标示牌上标明产地、规格、合格等字样。
做好改性稀浆封层机计量系统标定:
各种类型的改性稀浆封层机各有不同的计量系统与标定方法,要根据具体的计量系统进行标定。
2.施工工艺
(1)混合料拌和
改性稀浆封层施工工艺是将物种材料按一定比例、一定的顺序进行配料与拌和,将拌成的稀浆混合料摊铺在路面上。
工程流程图:
各种原料进入拌和机的顺序:
各种原料进入拌和机,要按照上图的流程进料,顺序不能颠倒,否则就不能拌出合格的稀浆混合料,无法取得封层施工成功。
混合料摊铺:
混合料摊铺是改性稀浆封层施工的关键工序,铺筑时现场负责人、技术员、试验人员及其施工操作人员要根据现场情况注意时间的早中晚和季节的温差,随时调整混合料配合比,保证改性稀浆封层的质量。
摊铺时要有人工配合,在改性乳化沥青稀浆封层机不能到达的区域用人工刮板封层,有时需要在手工作业的区域先喷洒一点水分。
手工作业时不要在养护路面上留下明显的痕迹,保证手工作业效果与摊铺作业效果相同。
混合料碾压:
改性稀浆封层施工,采用改性稀浆封层摊铺机进行摊铺,摊铺完后,待混合料达到初凝时(粘聚力大于12km.cm时),用10t胶轮压路机碾压。
检查验收:
改性稀浆封层的施工检验,应有业主或上级公路管理部门,组织监理及基层公路管理部门组成验收小组,深入现场,按规定的项目及标准逐项检查。
3.施工工艺流程图
4.主要用到的机械设备
改性稀浆封层机是在稀浆封层机的基础上,将拌和机的结构、摊铺箱的构造改进后,同时有增大摊铺机的动力,加快拌合速度,提高拌和能力。
改性稀浆封层机是改性封层施工的专用设备,它是利用改性乳化沥青常温施工的特点,将各种原料的贮存、运输、计量、拌和、摊铺、整平及其控制系统集中于一台载重车底盘上,各种原材料,按比例要求,用2-3分钟制成混合料并摊铺在路面上。
改性稀浆封层主要由骨料贮存与供应系统、乳化沥青贮存及供应系统、水贮存及供应系统、填料贮存与供应系统、外加剂供应系统、拌和系统、摊铺系统、动力系统、电源系统、控制系统、外加剂系统组成。
目前,改性稀浆封层施工,均采用连续式改性稀浆封层机。
用自卸卡车供料,倾卸于车前的存料斗,由传送带倒运到车后骨料仓,改性乳化沥青、水、外加剂等可用灌车,边走边装,保证连续成产的需要,这样就可连续作业。
根据稀浆封层施工工艺要求,稀浆封层机必须具有给料、拌和、摊铺和计量控制等功能,它能将集料、矿粉、水、乳化沥青按一定比例输送到拌和筒内,加入添加剂、经快速搅拌形成流动状态的乳化沥青稀浆混合料,通过分料器送入摊铺槽内,然后均匀平坦的滩铺在路面上。
稀浆封层机的结构可分为两大部分:
一是行驶底盘部分,主要完成预定速度行驶、运输机布置全套作业装置;
二是作业部分,主要完成作业过程中的各种物料的存贮、输送、搅拌、摊铺、控制、操作等。
这部分主要由给料系统、拌和系统、动力传动系统和计量控制系统等组成。
瑞典
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