最新微表处和稀浆封层技术指南.docx
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最新微表处和稀浆封层技术指南
微表处和稀浆封层技术指南
微表处和稀浆封层技术指南
交通部公路科学研究院主编
人民交通出版社
二〇〇六北京
关于公布《微表处和稀浆封层技术指南》与
《公路冲击碾压应用技术指南》的函
交工便字[2005]329号
各有关单位:
为促进新技术、新材料、新工艺在公路建设与养护中的应用,及时指导工程实践,提高工程质量,我司组织编制了《微表处和稀浆封层技术指南》与《公路冲击碾压应用技术指南》,在作为公路工程技术指南,予以公布。
指南仅作为参考性的技术资料,为相关工程技术人员提供技术参考。
各地参考使用时,要本着对工程质量负责的原则,结合当地实际情况,灵活运用。
以上指南由交通部公路科学研究院编制和解释,如有问题,请与部公路科学研究院联系(地址:
北京市西土城路8号,邮编:
100088,联系电话:
010-********)。
特此函告。
交通部公路司
二〇〇六年十二月二十九日
前言
根据交通部交公路发[2003]297号文“关于下达2003年度公路建设标准、规范、定额等编制、修订工作计划的通知”要求,编写本《指南》。
微表处和稀浆封层技术在欧美发达国家是路面预防性养护的主要手段。
稀浆封层技术从20世纪80年代开始在我国研究应用,目前已较广泛地应用于普通公路养护和新建公路下封层工程,各地有成功的经验,也有失败的教训。
微表处技术是近年来在稀浆封层基础上开发的,微表处以其开放交通快、抗滑性能卓越、可修复车辙、使用寿命长等技术优点,在欧美发达国家广泛使用。
2000年以来,结合科技项目研究,微表处技术在我国的高速公路路面养护工程中开始应用并得到迅速推广。
本《指南》是在交通部西部交通建设科技项目“改性乳化沥青稀浆封层养护技术”、国家经贸委国家技术创新计划项目“高速公路改性乳化沥青稀浆封层养护技术”的科研成果和总结2000年以来山西、四川、山东、江苏、辽宁、天津、内蒙、福建、浙江、上海、河北等十多个省市区铺筑的2000万平方米高速公路微表处罩面工程经验及近二十年河南、山东、辽宁等省市稀浆封层技术应用经验并参考国外相关指南的基础上编写而成。
本《指南》的主要内容包括:
微表处和稀浆封层的材料要求,稀浆混合料设计方法与步骤,施工工艺、质量控制和竣工验收等。
可供设计、施工、建设、监理、质量监督等单位使用,以保证微表处和稀浆封层质量的稳步提高。
微表处技术对我国来说是新工艺、新技术,有许多问题还需要深入研究。
因此希望工程技术人员在使用本《指南》时,要紧密结合当地的交通和气候条件,适当调整材料指标和级配要求,注意总结经验,使本项新技术不断地得到提高和完善。
本《指南》由交通部公路科学研究院编写。
编写工作得到了四川省交通厅公路局、盛通远为公司等单位的大力协助。
请各单位将本《指南》使用过程中发现的问题和修改意见随时函告交通部公路科学研究院(地址:
北京市西土城路8号,邮编:
100088,电话:
010-********),以便修订时参考。
主编单位:
交通部公路科学研究院
主要起草人:
黄颂昌 徐 剑 秦永春 江礼忠
沈金安(技术顾问)
1 总则····························································· 4
2 术语····························································· 6
3 材料·····························································10
3.1(改性)乳化沥青··············································· 10
3.2 矿料·····················································11
3.3 填料····················································· 11
3.4 添加剂························································ 12
3.5 水······················································ 12
4 微表处和稀浆封层混合料设计···································· 16
4.1 一般规定······················································ 16
4.2 配合比设计方法与步骤········································· 17
5 微表处和稀浆封层的施工··········································· 22
5.1 一般规定··················································· 22
5.2 对原路面的要求················································ 22
5.3 施工准备··················································· 23
5.4 铺筑试验段··················································· 24
5.5 施工··················································· 24
6 施工质量控制··················································· 28
6.1 施工前材料与设备检查····································· 28
6.2 施工过程的质量控制······································ 28
6.3交工验收阶段的质量检查与验收····································· 29
附录A 稀浆混合料试验方法·········································29
附录A1 拌和试验·················································32
附录A2 破乳时间试验···············································33
附录A3 粘聚力试验················································· 35
附录A4 湿轮磨耗试验··············································· 37
附录A5 负荷车轮粘砂试验··········································· 39
附录A6 微表处混合料轮辙变形试验··································· 42
附录A7 配伍性等级试验············································· 43
1总 则
1.0.1为指导微表处和稀浆封层的设计、试验、施工、质量控制与竣工验收,保证工程质量,制定本指南。
1.0.2微表处可以用于:
(1)高速公路,一、二级公路的沥青路面的预防性养护罩面和沥青路面的车辙修复,以及水泥混凝土路面、水泥混凝土桥面、水泥混凝土隧道道面罩面;
(2)新建或改扩建高速公路,一、二级公路的沥青路面、水泥混凝土桥面的表面磨耗层。
1.0.3稀浆封层可以用于:
(1)二、三、四级公路沥青路面的预防性养护罩面;
(2)新建或改扩建各等级公路(包括高速公路)的下封层。
1.0.4微表处和稀浆封层作为表层罩面时应与原路面粘结牢固,有良好的抗滑性能和封水效果,坚实、耐久、平整。
1.0.5微表处和稀浆封层施工,应遵守国家环保法规,注意保护环境。
1.0.6微表处和稀浆封层施工应保证安全,有良好的劳动保护。
1.0.7微表处和稀浆封层的设计、施工除遵照本指南外,还应符合现行国家及行业颁布的有关标准、规范和法规。
各地可根据实际情况,制定相应的技术指南。
说明:
1.0.2和1.0.3规定了微表处和稀浆封层的用途。
微表处在国外既用于沥青路面,也用于水泥混凝土路面的罩面。
在我国,微表处目前大多用于沥青路面和水泥混凝土桥面、隧道道面等,也有少量在水泥混凝土路面上使用的实例,但经验不多。
建议大家在水泥路面上应用微表处时要十分注意对原路面病害的处理,脱空、断角、断板等病害必须彻底修补,接缝必须重新灌缝,保证水泥板坚实、稳定、平整,下卧层支持均匀。
1.0.4稀浆封层一般用做路面的表层罩面,当用于下封层时,抗滑性能可不作要求。
原路面状况会对微表处和稀浆封层的使用效果和使用寿命产生显著影响,为此要求原路面有充足的结构强度,原路面的裂缝、坑槽等病害事先必须进行处理。
1.0.7我国幅员辽阔,各地气候条件和交通状况有较大差别,各地可根据实际情况,在本指南的基础上制定各自的技术指南,但各项技术要求不宜低于本指南的规定。
2 术语
2.0.1微表处(Micro-Surfacing)
采用专用机械设备将聚合物改性乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料摊铺到原路面上,并很快开放交通的具有高抗滑和耐久性能的薄层。
微表处开放交通时间的长短依工程所处环境的不同而变化,通常在气温为24℃,湿度为50%(或更小)的状况下可以在1h内开放交通。
按照矿料级配的不同,微表处可以分为II型和III型,分别以MS-2和MS-3表示。
2.0.2稀浆封层(SlurrySeal)
采用机械设备将乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料摊铺到原路面上形成的薄层。
按照矿料级配的不同,稀浆封层可以分为细封层(I型)、中封层(II型)和粗封层(III型),分别以ES-1、ES-2、ES-3表示;按照开放交通的快慢,稀浆封层可以分为快开放交通型稀浆封层和慢开放交通型稀浆封层;按照是否掺加了聚合物改性剂,稀浆封层可以分为稀浆封层和改性稀浆封层。
2.0.3稀浆混合料(SlurryMixture)
(改性)乳化沥青、粗细集料、填料、水、添加剂等按一定比例拌和所形成的浆状混合物。
2.0.4稠度(Consistency)
反映稀浆混合料施工和易性和用水量的指标。
2.0.5可拌和时间(MixingTime)
按照一定配合比进行稀浆混合料的拌和试验时,从掺入(改性)乳化沥青开始搅拌至手感有阻或费力,明显感到混合料开始凝结的时间。
2.0.6破乳时间(BreakTime)
稀浆混合料摊铺到路面至混合料表面用吸水纸轻压后看不到褐色斑点的时间。
2.0.7粘聚力(CohesionTorque)
用粘聚力试验仪,模拟车辆行驶时产生的水平力对混合料的影响,其施力手柄上试验后扭力表的读数,用以确定稀浆混合料的初凝时间和开放交通时间。
2.0.8初凝时间(SetTime)
稀浆混合料从摊铺至混合料粘聚力达到1.2N·m的时间。
2.0.9开放交通时间(TrafficTime)
稀浆混合料从摊铺至混合料粘聚力达到2.0N·m的时间。
2.0.10湿轮磨耗试验(WetTrackAbrasionTest)
在成型后的稀浆混合料上用湿轮磨耗仪磨耗一定时间后,测定试件磨耗前后单位磨耗面积的质量差,用g/m2表示,用于确定稀浆混合料的最小沥青用量和评价混合料配伍性以及混合料的抗水损能力。
2.0.11负荷轮粘附砂试验(LoadWheelTest)
在成型后的稀浆混合料上用负荷轮试验仪模拟车轮碾压,通过一定作用次数后,测定试件单位负荷面积的粘附砂量,用g/m2表示,用于确定稀浆混合料最大沥青用量。
2.0.12轮辙变形试验(StabilityAndResistanceToCompactionTest)
用负荷轮试验仪模拟车轮在成型后的稀浆混合料上碾压,通过一定作用次数后,测定试样的车辙深度和宽度变化,以试样单位厚度的车辙深度和单位宽度的横向变形评价混合料的抗车辙能力。
说明
2.0.1和2.0.2为微表处和稀浆封层的定义。
微表处和稀浆封层在美国、法国、日本等的技术指南中是两个不同的概念。
微表处与稀浆封层在形式上有很多相似之处,但在原材料选择、混合科技术要求、使用性能与寿命、摊铺设备等诸多方面都存在很大差别。
将国际稀浆罩面协会ISSA(InternationalSlurrySurfacingAssociation)乳化沥青稀浆封层技术指南(RecommendedPerformanceGuidelinesforEmulsifiedAsphaltSlurrySeal)(A1052004年)与微表处技术指南(RecommendedPerformanceGuidelinesforMicro-surfacing)(A1432004年)比较,两者主要存在以下不同:
(1)定义不同。
A105中乳化沥青稀浆封层定义为:
稀浆封层是一种将乳化沥青、集料、水和特殊添加剂按合理配比拌和并均匀摊铺到已适当处理过的路面上的混合料。
它必须均匀,并能与原路面牢固连接,在使用期内可提供一个良好的抗滑表面。
A143中微表处的定义为:
微表处是由聚合物改性乳化沥青、集料、填料、水和外加剂按合理配比拌和并摊铺到原路面上的薄层结构。
它应能满足摊铺不同截面厚度(楔形、凹形、刮痕面)的要求,不同沥青用量和不同摊铺厚度的混合料,经养生和初期交通作用固化后,均能耐受住行车作用,并在使用寿命内保持良好的抗滑性能(高的摩擦系数)。
它应能适应迅速开放交通的需要,一般来说,在气温24℃,湿度小于50%的情况下,12.7mm厚的微表处要求施工后1h即可开放交通。
可见,从定义的角度看,微表处和稀浆封层的差别在于①是否使用了改性的乳化沥青;②是否可以填补车辙;③是否可以迅速开放交通。
(2)乳化沥青技术要求不同。
稀浆封层采用的是未改性的乳化沥青,而微表处采用的是改性的乳化沥青;在美国,稀浆封层可以使用SS-1、SS-1h、CSS-1、CSS-1h、CQS-1h等不同型号的乳化沥青,而微表处使用的乳化沥青型号规定为CQS-1h快凝型乳化沥青;微表处用乳化沥青的残留物含量要求不小于62%,高于稀浆封层用乳化沥青不小于60%的要求,对残留物性质的要求也不相同,如表2-1所示。
表2-1ISSA稀浆封层用乳化沥青和微表处用改性乳化沥青技术要求的对比
适用范围
检测内容
稀浆封层
微表处
残留物含量
不小于60%
不小于62%
软化点
无要求
不小于57℃
针入度(25℃)(0.1mm)
40~90
40~90
(3)集料质量要求不同。
微表处用集料的砂当量必须大于65%,明显高于用于稀浆封层时不小于45%的要求,这说明微表处用集料必须干净,不能含有太多的泥土;微表处用集料的磨耗损失不得大于30%,比稀浆封层用集料不得大于35%的要求更为严格,说明微表处要求集料必须坚硬、耐磨耗,以保证可以始终提供一个粗糙的抗滑表面。
表2-2为稀浆封层用集料和微表处用集料技术要求的对比。
表2-2稀浆封层用集料和微表处用集料技术要求的对比
适用范围
检测内容
ISSA-A105(稀浆封层)
ISSA-A143(微表处)
砂当量
不小于45%
不小于65%
坚固性
用Na2SO4不大于15%
用MgSO4不大于25%
用Na2SO4不大于15%
用MgSO4不大于25%
磨耗损失
不大于35%
不大于30%
(4)稀浆混合料设计指标不同。
从表2-3列出的试验项目要求中可以看出,微表处混合料要满足的技术要求明显高于稀浆封层。
表2-3微表处和稀浆封层混合料设计指标对比
适用范围
检测内容
ISSA-A105(稀浆封层)
ISSA-A143(微表处)
稠度试验
需要时
无要求
粘聚力试验
30min
60min
(仅适用于快开放交通)
不小于1.2N·m
不小于2.0N·m
不小于1.2N·m
不小于2.0N·m
表2-3(续)
适用范围
检测内容
ISSA-A105(稀浆封层)
ISSA-A143(微表处)
粘附砂量
(仅适用于重交通)
不大于538g/m2
不大于538g/m2
水煮剥离
通过(不小于90%)
通过(不小于90%)
湿轮磨耗损失
浸水1h
浸水6d
不大于807g/m2
-
不大于538g/m2
不大于807g/m2
可拌和时间
不小于180s
不小于120s(25℃)
轮辙变形试验
横向位移
-
不大于5%
相对密度
-
不大于2.1
相容性分级
-
不低于(AAA,BAA)11级
注:
①微表处必须能够快速开放交通,因此要求混合料满足反映成型速度和开放交通时间的粘聚力指标,而稀浆封层仅对快开放交通系统提出了这一要求,一般稀浆封层不做要求;
②与稀浆封层相比,微表处多使用于大交通量的场合,沥青用量不宜过大,因此必须通过粘附砂量指标控制最大沥青用量,以防止泛油的出现,而稀浆封层仅在用于重交通道路时才有这一要求;
③微表处混合料浸水1h的湿轮磨耗指标(538g/m2)明显高于稀浆封层(807g/m2),说明微表处混合料的耐磨耗能力优于稀浆封层混合料;微表处混合料还必须满足浸水6d湿轮磨耗指标,而稀浆封层没有该指标要求,这说明微表处混合料比稀浆封层混合料有更好的抵抗水损害的能力;
④微表处可以用于车辙填充,因此对微表处混合料提出了负荷车轮碾压1000次后试样侧向位移不大于5%的要求,而稀浆封层没有这一指标的要求。
(5)微表处区别于稀浆封层的重要特点之一就是微表处可用来进行车辙填补,所以在ISSA-A143中有较为详细的关于车辙摊铺的说明:
在实施微表处封层作业前,应根据需要将路表车辙、裂缝及凹陷等进行修补。
深度超过12.7mm车辙需用车辙填补槽单独处理,车辙摊铺槽的宽度有1.52m和1.81m两种;深度超过39mm的车辙,要求用车辙摊铺箱进行多层处理。
各层车辙填充材料须在行车作用下养生至少24h后方可在上面进行下一层的车辙或封层处理;而稀浆封层不能用于车辙填充。
可以看出,微表处混合料从原材料质量要求、混合料设计指标、使用范围等各个方面都比稀浆封层要苛刻得多,因此,它的路用性能、使用寿命等都明显优于稀浆封层。
另一方面,由于微表处技术的出现,国际稀浆封层协会(InternationalSlurrySealAssoci-
ation)的名称也更改为国际稀浆罩面协会(InternationalSlurrySurfacingAssociation)。
本指南借鉴目前国际上通用的做法,将微表处与稀浆封层区分开来,以利于微表处和稀浆封层技术在我国的健康发展。
3材 料
3.1(改性)乳化沥青
3.1.1微表处选用的改性乳化沥青应符合表3.1.1中BCR型的规定,稀浆封层用乳化沥青应符合表3.1.1中BC-1型和BA-1型的规定。
表3.1.1微表处和稀浆封层用乳化沥青技术要求
种类
试验项目
单位
BCR
BC-1
BA-1
试验方法
筛上剩余量(1.18mm筛)
%
≤0.1
≤0.1
≤0.1
T0652
电荷
阳离子正电(+)
阳离子正电(+)
阴离子负电(-)
T0653
恩格拉粘度E25
3~30
2~30
2~30
T0622
沥青标准粘度C25,3 ①
s
12~60
10~60
10~60
T0621
蒸发残留物含量
%
≥60
≥55
≥55
T0651
蒸发残留物
性质
针入度(100g,25℃,5s)
0.1mm
40~100
45~150
45~150
T0604
软化点
℃
≥53②
—
—
T0606
延度(5℃)
cm
≥20
—
—
T0605
延度(15℃)
cm
—
≥40
≥40
溶解度(三氯乙烯)
%
≥97.5
≥97.5
≥97.5
T0607
贮存稳定性③
1d
%
≤1
≤1
≤1
T0655
5d
%
≤5
≤5
≤5
注:
①乳化沥青粘度以恩格拉粘度为准,条件不具备时也可采用沥青标准粘度;
②南方炎热地区、重载交通道路及用于填补车辙时,BCR蒸发残留物的软化点应不低于57℃;
③贮存稳定性根据施工实际情况选择试验天数,通常采用5d,乳化沥青生产后能在第二天使用完时也可选用1d。
个别情况下改性乳化沥青5d的贮存稳定性难以满足要求,如果经搅拌后能够达到均匀一致并不影响正常使用,此时要求改性乳化沥青运至工地后应存放在附有循环或搅拌装置的贮存罐内,并进行循环或搅拌,否则不准使用。
3.1.2微表处必须选用阳离子型聚合物改性的乳化沥青,改性剂剂量(改性剂有效成分占纯沥青的质量百分比)不宜小于3%。
3.2 矿 料
3.2.1微表处和稀浆封层用矿料可以采用不同规格的粗细集料、矿粉等掺配而成,也可以用大粒径的块石、卵石等经多级破碎而成。
3.2.2微表处和稀浆封层用粗集料、细集料应符合表3.2.2的要求。
表3.2.2微表处和稀浆封层用粗细集料质量要求
材料名称
项目
标准
试验方法
备注
微表处
稀浆封层[注]
粗集料
石料压碎值不大于(%)
26
28
T0316
洛杉矶磨耗损失不大于(%)
28
30
T0317
石料磨光值不小于(BPN)
42
—
T0321
坚固性不大于(%)
12
12
T0314
针片状含量不大于(%)
15
18
T0312
细集料
坚固性不大于(%)
12
—
T0340
>0.3mm部分
矿料
砂当量不小于(%)
65
50
T0334
合成矿料中<4.75mm部分
注:
稀浆封层用于四级以下公路时,粗细集料的质量要求可参照《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40)适当放宽。
表中“—”表示该指标不作要求。
3.2.3矿料的级配范围应符合表3.2.3的规定。
表3.2.3微表处和稀浆封层矿料级配
级配类型
通过下列筛孔(mm)的质量百分率(%)
9.5
4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15
0.075
ES-1
100
90-100
65-90
40-65
25-42
15-30
10-20
MS-2,ES-2
100
90-100
65-90
45-70
30-50
18-30
10-21
5-15
MS-3,ES-3
100
70-90
45-70
28-50
19-34
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