改性乳化沥青稀浆封层在高速公路桥面铺装施工中的应用

Vol118No15公　路　交　通　科　技2001年8月JOURNALOFHIGHWAYANDTRANSPORTATIONRESEARCHANDDEVELOPMENT文章编号:1002O0268(2001)05O0042O04改性乳化沥青稀浆封层在高速公路桥面铺装施工中的应用11122王玉顺,杨永占,付丽琴,翟根旺,乔朝增(11河北省京秦高速公路管理处,河北　秦皇岛　066001;21河南新乡市高远公路有限公司,河南　新乡　453000)摘要:介绍改性乳化沥青稀浆封层在京秦高速公路沥青混凝土桥面铺装下封层施工中的应用。通过试验数据汇总分析,说明改性稀浆封层在桥面防水、粘结、抗剪能力方面对预防桥面铺装早期破坏起到良好效果。关键词:改性乳化沥青稀浆封层;高速公路;桥面铺装;下封层中图分类号:U443133　　　　　　文献标识码:B京秦高速公路宝坻至山海关段,全长199131km,单位养生不及时,造成桥面铺装干缩裂缝明显(如京秦是国家重点建设项目,是目前国内通车最长的六车道高速公路汤河桥、秦青路分离立交桥),严重影响了桥高速公路。在建设初期,京秦建管处就制定了“确保通面水泥混凝土铺装的整体性和防水性。车时全省第一、国内领先,基本消灭质量通病,整体质2.沥青混凝土桥面铺装施工孔隙率大,远大于设量高品位”的总体目标。为了预防高速公路早期病害计要求的5%～7%,导致桥面明显透水,而聚集在水发生,保证桥面铺装质量耐久性,对部分沥青桥面铺装泥混凝土桥面的自由水如不能及时排出,在行车荷载层间结合料进行了尝试,选出了有代表性的几座桥面作用下,自由水就会产生动水压力,这种水压力足以冲采用改性乳化沥青稀浆封层作为沥青桥面铺装的下封刷沥青混凝土骨料之间的沥青膜和使细料剥离,或在层(其中有蓟运河特大桥、陡河特大桥、沙河大桥、汤河水泥混凝土桥面铺装冻融破坏的情况下,形成冲刷唧桥、秦西互通跨线桥、秦青路分离立交桥)。通车近2浆,从而使沥青混凝土结合料剥落,导致松散,在行车年时间,经1999年冬季连续几场下雪和2000年春雨反复作用下,由唧浆、松散逐渐发展成坑槽。季的考验,证明改性乳化沥青稀浆封层在桥面防水性3.水泥混凝土桥面铺装和沥青铺装层之间粘结力方面效果是好的。本文将有关改性乳化沥青稀浆封层不足,即桥面粘层施工质量不能满足设计要求。或水施工过程介绍如下,供专业技术人员参考。泥混凝土桥面铺装标高偏高,沥青桥面铺装层厚度过薄,从而导致桥面铺装在行车荷载作用下因水平方向1　采用改性沥青稀浆封层的原因抗剪能力不足造成推移或脱落。高速公路是一项投资大,周期长,技术含量高的交4.水泥混凝土桥面铺装连续长度,也会对桥面铺通基础设施。为了克服质量通病,确保京秦高速公路装造成影响,随着连续桥面的增长,行车荷载对邻跨或实现精品工程战略目标。我处在沥青混凝土桥面铺装端孔的挠度影响就会加大,特别是在大交通量作用下,施工前,对已通车的京石、石太、石安和保津高速公路即桥面铺装始终处于震颤状态,在桥面混凝土和沥青进行了调查分析,存在不同程度的桥面铺装唧浆O松散混凝土不能很好粘结的情况下,容易导致桥面铺装的O坑槽现象。其主要原因有:损坏(如石安高速公路支漳河桥特大桥面损坏)。11水泥混凝土桥面铺装强度达不到设计标号。5.其它原因,如超重车的碾压,冬季雪后洒盐对水从开挖情况看存在水泥混凝土桥面铺装厚度过薄,砂泥混凝土的侵蚀,行车荷载的渠道化行驶均会对桥面率大,浮浆多,骨料中含有软弱颗粒等情况,有的施工铺装的损坏造成影响。收稿日期:2000O09O29作者简介:王玉顺(1963-),男,河北邯郸人,高级工程师,从事高速公路养护管理工作1 改性乳化沥青稀浆封层在高速公路桥面铺装施工中的应用　王玉顺等采用改性乳化沥青稀浆封层作为桥面铺装粘结冻融破坏最为严重,而秦皇岛地区冬季气温正界于-层,目的在于防水和增加刚柔桥面之间的粘结力,从而15～-21℃)。起到防止水的侵入和提高桥面铺装的整体性,达到预2　改性沥青稀浆封层的特性防沥青混凝土脱落和避免水泥混凝土的冻融破坏而影响桥面铺装的使用寿命(根据河北省交通科研所资料211改性乳化沥青(SBR)的物理力学特性表明,冬季最低气温在-10～-15℃之间,水泥混凝土　　从表1中可看出SBR改性乳化沥青物理力学性改性乳化沥青(SBR)的物理力学特性表1试　验　结　果对比结果序号试验项目试验条件乳化沥青SBR改性乳化沥青热沥青(1)(2)(3)(2)/(1)(2)/(3)60℃01040112010531002141粘结强度(MPa)20℃2160510831621195114-15℃211431543116116511122抗剪强度(MPa)-15℃218151063110118116320℃312851834171117711243粘结性(级)水煮法143+3+14热流动值(cm)C12169182011017701495脆点(℃)弗拉斯法-817-2014-101621341192备注:1.表中第1、2、4三项试验为非标准方法,粘附性参照T0616O93方法,脆点按照T0613O93方法试验。2.粘结强度以垂直剥离方法测试,抗剪强度以直剪方法测试。3.表中所列沥青均为胜利100#。能明显优于乳化沥青和热沥青,特别是高温状态下的粘结强度(60℃)分别是乳化沥青和沥青的3倍和214倍,抗剪强度和热流动值也较其它两种沥青性能优越,因此,选用改性乳化沥青作为稀浆封层的结合料具有可靠的物理力学性能。212SBR改性乳化沥青稀浆封层与乳化沥青粘层油的抗剪强度对比图221211乳化沥青粘层油抗剪强度试验结果表22)0125013014015沥青用量(kg/m抗剪强度(MPa)0111701127011410113121212改性乳化沥青稀浆封层抗剪强度试验结果表3图3油石比(%)789101121213刚性与柔性结构层间无结合料的抗剪强度为抗剪强度(MPa)011430115801181011720113201115MPa时的数据对比注:上述表2、3中抗剪强度试验条件为60℃垂直荷载011MPa,剪切由图3中可知,改性乳化沥青稀浆封层作为刚柔速率为315mm/min。层间结合料,其抗剪强度最大,具有良好的抵抗水平方向变形能力。213改性稀浆封层的防水性稀浆封层混合料中含有约10%的沥青和20%的水分,因而拌和好的混合料具有流动性,混合料中游离的沥青颗粒在流动过程中可以渗透到缝隙内。同时不断聚集到底部的沥青颗粒可形成一层沥青油膜。刚摊铺的稀浆封层,在未碾压前,混合料中含有许多微空图1隙,类似于海绵体,易吸水。随着时间的延长,沥青乳oxꊠ 公路交通科技　2001年　第5期液的破乳,乳化剂极性消失,经压路机(或行车)的碾21各种矿料配合比经反复试验确定为:压,水分蒸发,其渗水系数不断减小最终为零。从而起　　矿料∶沥青乳液∶水∶水泥=77∶13∶8∶2到隔水防水作用。现将1999年6月由河南新乡高远31改性乳化沥青稀浆封层平均厚度6mm。2公路有限公司在京秦高速公路有关渗水试验结果汇总41改性乳化沥青稀浆混合料用量14kg/m。见表4。313改性乳化沥青稀浆封层的施工改性稀浆封层透水试验结果表411稀浆封层施工前应先对桥面进行清扫。稀浆封层流　量(mL)21稀浆封层施工应在干燥情况下进行。油石比(%)15日16日17日18日19日20日21日31稀浆封层施工可用国产或进口稀浆封层机铺81024715010898783920筑。铺筑设备应具有储料、送料、拌和、摊铺和计量8151351107569633312控制功能。当摊铺发现一种材料用完时,必须停止铺筑,重新装料后继续施工。稀浆封层混合料的稠度宜91035251512641为2～3cm,并具有良好的施工和易性。915261815910041稀浆封层铺筑机应匀速前进,一般摊铺速度注:表中渗水量为5min,用装满500mL的量筒试验所得。为150～200m/min,表面平整。214改性沥青稀浆封层施工特性51对于铺筑过程中局部拉沟、起步、停车处不改性沥青稀浆封层施工具有常温施工,不用加平整应进行人工修整。热,设备简单,易操作,机械化程度高,不用养生,61混合料铺筑后宜采用8～10t轮胎压路机连续施工不断交。碾压8～10遍。在碾压过程中,禁止压路机刹车,不3　改性乳化沥青稀浆封层的施工得在新摊混合料上调头。71稀浆封层铺筑后,须待乳液破乳、水分蒸发311材料碾压成型后即可开放交通。成型时间约需20～301.改性乳化沥青宜使用慢裂快凝型(BAO3),现min。场制备乳化沥青,乳化剂用量为沥青质量的1%～81改性乳化沥青稀浆封层施工工艺框图见图4。112%,SBR改性剂用量宜为沥青用量的3%～6%,一般在使用前1～2天生产。乳化沥青的生产应根据石料的种类和气候条件选用。对酸性石料或低温下施工时,宜采用阳离子乳化沥青;对碱性石料或与水泥、石灰共用使用的,宜采用阴离子乳化沥青。2.粗集料用无风化、无杂质、干燥、洁净的石灰岩生产的石屑(3～5mm),其颗粒组成符合规范JTJ032O94中附录表C11OS15的要求。填料为石灰岩石料经磨细得到的矿粉,其质量符合规范JTJ032O94中附录表C12要求。为增强沥青和石料粘结力,缩短乳化沥青破乳时间需掺加2%～3%的325#普通硅酸盐水泥。312配合比设计图411稀浆封层的级配采用JTJ031O94附录表D10中ESO2,见表5。4　经济效益分析表5211洒布桥面粘层沥青014～016kg/m的造价一般筛孔尺寸105215112016013011501075为019～115元/m2。(mm)21改性乳化沥青稀浆封层6mm的造价为8元/标准级配10090～10065～9545～7030～5018～3010～215～152m。实测结果1009768134637121918141181531桥面铺装早期损坏,修复松散或坑槽费用为注:表中筛孔尺寸为圆孔筛。oyꊠ 改性乳化沥青稀浆封层在高速公路桥面铺装施工中的应用　王玉顺等24cm沥青混凝土,抗滑表层68元/m,5cm中粒式沥构层间连接层。2青混凝土桥面铺装76元/m,修复水泥混凝土桥面铺41改性稀浆封层具有很好的防渗性,防止雨、2装(厚度8～12cm)60～80元/m。雪水渗入水泥混凝土桥面,避免水泥混凝土的冻融破故如果能够达到预防桥面铺装早期破坏,不但从坏。使用上、服务功能上、社会效益方面,而且从经济上51改性沥青稀浆封层只在大、中桥面使用,增也是值得考虑的技术措施之一。加投资少。61施工机械化程度高,不需断交通,不用养生,5　结论施工速度快。11从京秦高速公路几座大、中桥铺筑改性乳化参考文献:沥青稀浆下封层使用效果看,桥面铺装稳定不变形,没有发生唧浆、松散、坑槽等病害。[1]姜云焕1阳离子乳化沥青路面1人民交通出版社,19941[2]沈金安1改性沥青与SMA路面1人民交通出版社,1998121改性稀浆下封层具有较高的抗剪强度,有利[3]沙庆林1高等级道路半刚性路面1建筑工业出版社,19931于提高在行车荷载作用下沥青桥面铺装沿水平方向抗[4]中华人民共和国交通部1公路沥青路面施工技术规范(JTJ032O变形能力。94)1人民交通出版社,1994131改性稀浆封层能够很好地成为刚性与柔性结(上接41页)曲线趋于平缓,变形趋于稳定。负值为-2137mm),时态曲线均可回归为一条平滑的在一些断面拱部下沉的3个测点反映的位移时态曲线,且结束测试时回归位移绝大部分超过全位移的曲线不完全一致,说明了该隧道拱部围岩及支护体系90%以上。其它断面的位移值不大,时态曲线仅仅在的不均匀性。小范围内跳动,是由测量误差和温度变化引起的。因从甲乙线的收敛数据分析表明:边墙的收敛变化此,可以判断龙门隧道的结构已趋于稳定状态。不大,在-2137mm～+3116mm之间波动;但拱部的5　结论与建议收敛变化较大。拱部较大的变形出现在隧道全线注浆加固期间,几乎每条拱腰基线在此期间的变形量均达(1)　注浆施工对衬砌拱部有一定影响整个位移量的90%以上。加固整治期间,从拱部下沉与收敛测试结果可以对量测的拱顶下沉和收敛结果,先后采取指数函看出:注浆施工导致拱部的变形速率明显变大,但该数和反三角函数进行回归分析。从回归结果可知,回影响随注浆施工的结束而终止,其反映在时态曲线上归累计位移比值(最后一次量测时回归累计值达总位即变形曲线趋于平缓;边墙收敛所反映的数据变化不移量的百分比)除少数几个点外,均达到90%以上。大,说明注浆施工对边墙没有明显的影响。414稳定性评价(2)　加固整治后隧道结构已趋于稳定对于二次衬砌的长期稳定性判断,国内目前尚无经过一个雨季期5个月的连续监测,从加固整治具体的规范或标准。通常认为,当位移速率小于1～施工的影响,注浆后的变形情况以及整治完成后累计2mm/年时,二次衬砌的结构是稳定的。对于龙门隧位移数据分析,可以判断龙门隧道的整体结构已趋于道,由于监测是在病害加固的施工背景下进行,施工稳定。对隧道的围岩和结构有一定的扰动,不能简单地沿用(3)　建议一般的经验值作为判断稳定性的依据。龙门隧道的特殊地质背景决定了一些不可预知的龙门隧道的稳定性应根据时态曲线的变化、回归影响因素,且由于目前对隧道结构的长期稳定性判定速率及最后变形量占预计总量的百分比等方面的情况还没有相应的标准或技术规范,为确保长期运营安进行综合判断。对无法回归的曲线,应从时态曲线的波全,建议对该隧道进行为期3年的长期观测,测试频动范围和平均速率与回归曲线速率的比较等方面来确率每月一次,雨季适当增加。通过对该隧道的长期观定。在最大位移发生处(拱顶下沉最大值为+513mm,测、分析,为特殊地质公路隧道的长期稳定性评判积最大负值为-918mm;收敛最大值为+15157mm,最大累经验,建立稳定性评判依据。ozꊠ