高速公路橡胶沥青封层施工工法

'高速公路橡胶沥青封层施工工法广东长大四分公司云罗二标陈瑞礼1前言由于复合式路面兼具柔性路面行车舒适和水泥混凝土路面结构承载能力大的双重优点，因此，在水泥混凝土路面旧路改造时，复合式路面常常成为首选的路面结构形式。然而，复合式路面在使用过程中存在仍然存在一些问题：一是反射裂缝的问题；二是水泥混凝土路面的粘结问题；三是面层混凝土的整体稳定性；四是施工工艺。但主要问题是反射裂缝的防止。深汕西高速公路路面为水泥混凝土路面，由于旧路经过多年的营运，路基已基本稳定，路面结构承载能力较强，同时考虑到工程造价的控制，水泥混凝土路面大修工程设计主要是在原路面上加铺沥青混合料，不可忽略的重要问题是防止反射裂缝。橡胶沥青封层具有吸收应力、减少反射裂缝、防水、粘接力强等优点，在该项目上得到应用，故有明显的社会效益和经济效益。2工法特点由于结合料和集料的特点，使其具备以下四个重要特点：2.1等粒径碎石“顶天立地”，确保了其上沥青层具有良好的基础支承，使沥青面层保持较为有利的受力状态；2.2较厚的橡胶沥青在水泥混凝土板表面形成一个连续的沥青膜，可以有效地阻止水分下渗；2.3在水泥混凝土板上洒布的橡胶沥青既具有一定的厚度，橡胶沥青弹性恢复率大，保证了其上铺装的沥青面层与水泥混凝土板之间存在一定的水平相对位移余量；2.4具有一定粒径的碎石颗粒本身具有一定的转动能力，可以削减传到沥青层底面上的应力。9 3适用范围适用复合式路面，主要用于旧水泥混凝土路面改造。4工艺原理橡胶沥青封层是在水泥混凝土面板上洒布一层橡胶沥青（2～3kg/m2），然后撒布等粒径的预拌沥青碎石（9.5mm左右，15～22kg/m2），最后通过轮胎压路机适度碾压使橡胶沥青上翻（达到碎石高度的50～70%左右）并稳定碎石而形成的一个界面功能层。橡胶沥青封层的作用机理就是，保持沥青铺装受力状态良好的前提下，通过较厚的界面橡胶膜水平剪切变形和碎石的转动，削减和吸收由水泥混凝土板在接缝或裂缝处的相对位移引起的沥青层的应力或应变，达到预防或延缓反射裂缝的作用。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程橡胶沥青生产→施工准备→预拌碎石→洒布橡胶沥青→撒布碎石→碾压→清扫→交通管制。5.2操作要点5.2.1橡胶沥青生产橡胶沥青生产的关键因素是温度的控制。用于喷洒和用于拌和的橡胶沥青的生产方法也不存在区别。生产前，基质沥青需加热到204℃～226℃的高温（橡胶沥青是不能加热的）。橡胶沥青胶结料必须在搅动状态下反应至少45分钟才能达到较为理想的反应效果，反应温度应保持在规定的190℃～218℃。橡胶沥青生产完成后，应将橡胶沥青保温储存，用于储存橡胶沥青和基质沥青的储存罐须有加热和保温装置，以使储存罐能保持在规定的温度，温度范围一般为190℃～226℃。9 表1橡胶沥青生产中的温度控制项目温度基质沥青的加热温度204℃～226℃胶结料的反应温度190℃～218℃胶结料储存温度190℃～226℃橡胶沥青指标参照美国亚利桑那州指标，见表2。表2橡胶沥青技术指标检测项目技术指标粘度，177℃，(Pa.s)1.5～4.0针入度(25℃,100g,5s)，（0.1mm）不小于25软化点，不小于（℃）54弹性恢复，25℃，不小于（%）605.2.2施工准备施工前，基面的处理必须满足规定要求，同时应彻底清除基面上的泥土、杂物，并确保基面的粗糙、干净、干燥。需用的设备应进入待命状态，包括橡胶沥青洒布车、碎石撒布机、胶轮压路机。5.2.3预拌碎石为保证撒布的石料与橡胶沥青的充分粘结,石料需预先采用油石比为0.40～0.60%的普通热沥青进行预裹，拌和温度在150℃～170℃。5.2.4洒布橡胶沥青在处理好的基面上喷洒弹性活化橡胶沥青。橡胶沥青用量2～3kg/㎡9 ，洒布必须均匀，沥青洒布量要严格控制，不宜多也不宜少，喷洒最大偏差量不应超过规定的±0.2kg/㎡。沥青纵向衔接应与已洒布部分重叠10cm左右。5.2.5撒布碎石喷洒橡胶沥青后应立即满铺碎石，碎石撒铺量采用15～22kg/㎡，可用碎石撒布车撒布。根据试铺情况确定，以满铺、不散失为度，对于局部碎石撒铺量不足的地方，应人工补足。最低撒布温度不低于120℃。5.2.6碾压采用25T轮胎压路机进行压实，碎石撒铺后应立即进行碾压作业。根据需要选择压路机的数量，施工中为了确保碾压的温度，要求胶轮紧随碎石撒布车后面碾压，距离不能超过5米，碾压遍数2～3遍为宜。表3碾压时间要求下承层温度完成碾压时间40℃以上20分钟18℃至40℃之间10分钟5.2.7清扫碾压完毕后，清除多余的没有粘结的松散碎石，以避免影响与上层的粘结性能。5.2.8交通管制橡胶沥青应力吸收层的施工应与上面层沥青混凝土紧凑进行，中间不开放交通，若期间必须开放交通，须待碾压施工完成3小时后方可开放交通，但车速不宜超过25km/h。6材料与设备6.1材料6.1.1基质沥青9 应用于橡胶沥青封层结构的沥青应符合交通部《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)中道路石油沥青70号沥青的技术要求，如表4所示。表4道路石油沥青70#沥青技术要求：试验项目70#针入度(25℃，100g，5s)0.1mm60～80延度(5cm/min，10℃)cm≥30延度(5cm/min，15℃)cm≥100软化点(R&B)℃≥45闪点℃≥230动力粘度60℃Pa.s≥160含蜡量(蒸馏法)%≤2.2密度15℃g/cm3实测记录溶解度%≥99.0薄膜烘箱试验163℃×5h质量损失%≤0.8针入度比%≥57延度10℃cm≥8延度15℃cm≥206.1.2集料集料的石质坚硬、清洁、不含风化颗粒，推荐使用近立方体颗粒的玄武岩碎石。所使用的石料应满足表5的技术要求。表5橡胶沥青封层石料技术要求项目技术指标试验方法坚固性≤12%T0314压碎值≤10%T0316针片状颗粒含量≤10%T0312橡胶沥青封层的碎石级配要求见表6。表6橡胶沥青应力吸收层级配要求9 筛孔或关键性筛孔尺寸（mm）通过率（％）13.21009.50～152.360～50.0750～0.56.2设备主要设备如下：橡胶沥青加工设备一套、一台橡胶沥青洒布车、一台碎石撒布车、胶轮压路机、空压机一台7质量控制7.1工程质量控制标准施工阶段的质量检查标准见表7表7施工阶段的质量检查标准项目检查频率质量要求或允许误差试验方法橡胶沥青177℃粘度（Pa·s）每生产一批检查一次1.5～4.0旋转粘度计橡胶沥青量每半天1次设计量±0.2kg/m2称定面积收取橡胶沥青量集料量每半天1次在规定范围内用集料总量与撒布面积算得刹车试验1处/2000m2（仅试铺段做刹车试验）沥青层不破裂7天后用BZZ—60标准汽车以50km/h车速急刹外观检查随时全面外观均匀一致，用硬物刮开观察，与基层表面牢固粘结，不起皮，无油包和基层外露等现象。7.2质量保证措施9 7.2.1将要撒布沥青时，在标准尺寸矩形容器内置沥青油毡，称其重量并置于撒布车前5～10m，待撒布车经过容器后立即取出再称其重，以此计算实际撒布量，再结合沥青撒布车电脑调节装置直到设计撒布量为止。7.2.2将要撒布碎石时，取一标准尺寸矩形容器称其重量并置于撒布车前已洒布沥青路面的路段最尾处，待撒布车经过容器后立即取出再称其重，以此计算实际撒布量，然后通过调节装置直至调到设计撒布量为止7.2.3橡胶沥青施工时间关键点控制（以沥青车装载13t为例）Ø沥青车预热准备时间约为2小时Ø沥青撒布车泵满13吨沥青的时间约为30分钟Ø橡胶沥青每升1℃的时间约为2分钟，185℃升到200℃需要30分钟Ø正常的工作时间，撒布完13吨橡胶沥青的时间为2～3小时。8安全措施8.1施工前必须做好交通管制方案，禁止非施工车辆进入施工现场，对于旧路改造工程必须提前与路政、交警的沟通，办好施工手续，在手续完善并得到批准后方进行施工，必要时请路政、交警协助。8.2加强施工人员安全意识，施工前进行安全交底。8.3施工人员必须穿带劳保用品，特别是必须穿带高温鞋和手套，防止高温沥青灼伤。8.4施工必须对机械设备进行全面检修，保证性能良好，施工机械必须有专业操作人员操作，定机定员，不得将机械设备交给无本机械操作证的人员操作。8.5施工时不得出现人机混合作业。碎石人工补撒应紧跟碎石撒布车进行，完成后再进行胶轮压路机碾压。9环保措施9.19 橡胶沥青生产过程的有害气体必须符合国家和地方相关标准要求，生产场地必须远离居民居住区，并选择在空旷位置。9.2检查沥青洒布车的管道开关是否良好，避免运输过程漏洒造成污染。9.3剩余的沥青严禁随意排放，应及时灌回存储罐。沥青车必须在指定的位置清洗，清洗的废水必须经过处理后才可排放。10效益分析10.1橡胶沥青是利用普通70#道路沥青作为基质沥青，添加橡胶屑经过加工设备生产而成。橡胶屑是采用废旧轮胎生产的再利用材料，由于废旧轮胎中含有丁苯橡胶、天然橡胶等多种高分子聚合物有益于改善普通沥青性能的材料，因此，利用废旧轮胎改性沥青对提高沥青路面的使用性能，降低造价，以及在节约社会资源方面有较大的社会意义。10.2由于作为试验路段，洒布橡胶沥青封层路段并没有进行沥青面层优化设计，因此造价有所增加，但参照美国设计规范，1cm橡胶沥青封层的防反射裂缝能力相当于5cm普通重交沥青混合料，这将极大减少沥青面层的设计层厚，从而减少施工造价和缩短施工工期。11应用实例在2009年11月3日在汕深西大修工程施工过程中进行橡胶沥青封层试验路施工，具体施工桩号为：K316+800～K317+800右幅，试验路施工面积10500m2,集料约130m3，橡胶沥青沥青约27.3t。9 ①橡胶沥青洒布②碎石撒布③胶轮压路机碾压④封层效果9'