橡胶改性沥青应力收层施工工法

'橡胶改性沥青应力吸收层施工工法工法编号：FJGFYJ06-2011完成单位：福建省金泉建设集团有限公司福建省鑫海湾建材科技有限公司主要完成人：尚培东郑海锋林锦森邱觉新黄庆全1前言我国在上世纪80年代开始在公路和城市道路修建了大量刚性的水泥混凝土路面和半刚性基层沥青路面，但旧水泥混凝土路面固有的缩缝、施工缝、胀缝以及本身由于荷载和环境因素作用所产生的裂缝，半刚性基层由于干缩和温缩而产生的裂缝，加铺沥青混凝土面层后在裂缝或接缝处容易产生应力集中，从而使沥青混凝土层产生反射裂缝。反射裂缝一旦产生，不仅影响路面的美观和行车舒适性，更重要的是大大地缩短了路面的使用寿命。用橡胶改性沥青应力吸收层是一种高弹性低劲度的软夹层，其作用为降低基层与加铺层之间的粘附阻力，从而减少反射裂缝。同时，由于隔开了裂缝端部，它可以降低加铺层底面的应力，减少应力集中现象。这种做法主要有三个作用：减少反射裂缝、防水、加强上下层的粘结作用。福建省金泉建设集团有限公司和福建省鑫海湾建材科技有限公司开展科技创新，研发了稳定性橡胶改性沥青，解决了传统橡胶沥青易离析、不容易储存、高温黏度大施工和易性不好等问题，经福建省住房与城乡建设厅科技处组织专家组审定，一致认为该项目提出的稳定型橡胶改性沥青技术指标和道路“白加黑”改造工程的稳定型橡胶改性沥青应力吸收层加铺施工技术具有创新性，填补了国内该项技术空白，达到国内领先水平。采用先进设备沥青碎石同步封层车，依托漳州市漳浦县金浦路道路改造工程、石狮市西环路道路改造工程和厦门火炬园（翔安）产业区横二路、纵五路市政道路工程三项工程总结出复合式路面橡胶沥青应力吸收层这一国内领先施工技术，同时，形成复合式路面橡胶沥青应力吸收层施工工法。2工法特点2.0.1本工法采用一台橡胶沥青碎石同步封层车和一台胶轮压路机即可，施工完毕后即可施工表面铺装层，不需要稀浆封层的养护和固化过程，施工速度快，因此能缩短工期。2.0.2采用本工法施工时，只需严格控制胶结料和碎石的撒布量以及保证撒布均匀即可保证橡胶沥青应力吸收层的施工质量，这些控制均为机械控制，质量更易于控制，因此能有效地保证施工质量。10 3适用范围适用于桥面、隧道路面、旧水泥混凝土等刚性路面加铺沥青面层层间的应力吸收层；旧沥青路面、半刚性路面加铺沥青面层层间的应力吸收层。4工艺原理在刚性、半刚性路面上进行罩面时，如在原有路面与新铺沥青混合料之间，加铺一层应力吸收层，可以消除旧路面裂缝尖端产生的应力集中，使车辆荷载产生的应力在加铺层底部重新分布，能够有效地防止旧沥青路面原有的裂缝反射到新建沥青路面上来。5施工工艺流程及操作要点5.1工艺流程工程工艺流程见图5.1所示。施工断面清理施工前准备橡胶沥青应力吸收层同步喷洒施工吸收层的碾压松动碎石清扫底层沥青混凝土摊铺摊铺碎石加热除尘橡胶改性沥青配制图5.1施工工艺流程图5.2操作要点5.2.1施工清理1下承层的质量检验，按现行公路沥青路面施工技术规范的要求，对下承层的外观质量与内在质量进行全面检查，对局部质量缺陷（例如严重开裂、油污染等）应按规定进行修复。210 当稳定型橡胶改性沥青应力吸收层用于旧水泥混凝土路面加铺时，旧水泥混凝土路面表面应作铣刨拉毛处理，清除浮灰和浮浆，尽量使基面集料颗粒能部分外露，并确保基面的粗糙、干燥，除去过高的突出部位，并清扫干净。3在稳定型橡胶改性沥青应力吸收层施工前应进行认真的清理。施工人员先用扫帚全面清扫下承层表面，再用2～3台森林灭火鼓风机沿纵向排成斜线将浮灰吹净。若不能达到“除净”的要求，则用水冲洗，清除下承层表面的浮灰和污物。4待路面彻底清扫干净后，按现行公路沥青路面施工技术规范的要求撒布透油层或其他粘结材料，干燥后，方可施工。5.2.2施工前准备工作1稳定型橡胶改性沥青的洒布应采用专用、洒布剂量控制精确、加热、保温和搅拌效果理想的洒布设备，建议采用沥青碎石同步封层车。2施工前认真清理洒布设备，储油罐内的残油清除干净。有关施工机械严格清理，严禁将污染物带上施工断面。3正式洒布前应进行试洒，检查喷嘴是否堵塞，检查洒布量是否准确。4有关施工机械设备应进入待命状态，包括沥青碎石同步封层车或碎石撒布车、胶轮压路机等。5其他应注意事项：当采用沥青和碎石分离撒部设备，施工时气温和路面温度低于18℃不宜施工；当采用沥青和碎石同步撒部设备，施工时气温和路面温度低于10℃不宜施工；风速不能影响到沥青的洒布；雨天和即将下雨天气不能进行施工。5.2.3橡胶改性沥青应力吸收层的施工1橡胶改性沥青生产橡胶改性沥青可以在工厂提前生产、储存起来，要施工时将橡胶改性沥青加热到190℃，采用保温的沥青运输罐车将加热的橡胶改性沥青运到施工现场，分批次倒运到同步封层车，进行撒布施工。2预拌碎石为了确保碎石干燥，有利与沥青结合，要求碎石需预先在拌和机内加热搅拌除尘，加热温度150℃-170℃，用运沥青混合料车将预拌碎石运到现场，分批次用装载机倒运到同步封层车，进行撒布施工。3稳定型橡胶改性沥青的洒布1）稳定型橡胶改性沥青的洒布量10 稳定型橡胶改性沥青的洒布量应根据交通量、洒布层位、集料规格等因素综合确定，宜为2.2～2.8kg/m2之间，以石料嵌入沥青大约60～70%为宜。重载、特重交通路段，为避免日后泛油，洒布量不宜过大。沥青洒布量的最大偏差不应超过设计值的±0.2kg/m2。2）稳定型橡胶改性沥青的喷洒稳定型橡胶改性沥青的洒布温度一般控制在180℃～190℃范围内。沥青洒布过程中，撒部车应保持匀速行驶，确保均匀洒布。注重接头处的施工处理，横向接头位置，再次施工既要与前次施工紧密衔接，又要避免断面重叠。可在每次横向接头洒布前以油毛毡或铁皮覆盖住已洒布的路段，洒布车经过后应及时取走油毛毡或铁皮。应调整洒布宽度，使纵向接缝（搭接线）处于中线上或者行车道的中部或边缘，纵向衔接应与已洒布部分重叠10cm左右。沥青洒布后、撒布碎石前禁止任何车辆、行人通过沥青洒布层。4碎石的撒布1）撒布的碎石宜为9.5～13.2mm、13.2～16mm或16～19mm规格的单粒级。为了确保碎石干燥无尘，并有利与沥青结合，碎石洒铺前宜通过拌和楼进行预拌，加热温度150℃-170℃。碎石的撒布温度不宜低于110℃。2）碎石的试撒主要确定撒布车料斗的倾角、车速和标准的撒布量。一般设计中，碎石的撒布要求时按照面积的标准给出的，宜满铺的80%以上，这是通过实际工程中试撒得到的，并经过业主和监理的确认，作为今后工程计量的标准。石料规格为9.5～13.2mm时，撒布量一般为8～12kg/m2；规格为13.2～16mm时，撒布量一般为12～18kg/m2；规格为16～19mm是，撒布量一般为14～22kg/m2。撒布的最大偏差量不应超过设计量的±2kg/m2。3）在稳定型橡胶改性沥青洒布后应立即撒布碎石，以利于沥青和石料能有效粘结，大规模施工时，当采用沥青和碎石分离撒部设备，一般1台沥青洒布车需配备2台碎石撒布车；建议采用沥青和碎石同步撒布设备。4）每台碎石撒布车应再配备1～2名施工人员，跟随在撒布车后，对多撒或撒布不足处进行处理。5.2.4稳定型橡胶改性沥青应力吸收层的成型碾压1碎石撒布完成后，为保证碎石与橡胶沥青之间的粘结，应在碎石撒布后90s内的较高温度下进行碾压，碾压时采用25吨胶轮压路机紧跟撒布车进行，距离不能超过5m。2压路机应采用慢速，速度为（6～10）10 km/h，避免碎石推移，碾压遍数为2～4遍。碾压应在较短的时间内完成，以防止温度下降难于压实，从稳定型橡胶改性沥青的洒布到碾压完成的时间要求如表5.2.4所示。表5.2.4碾压施工时间要求下承层温度完成碾压时间40℃以上20分钟18℃～40℃10分钟5.2.5松动碎石的清扫碾压完毕，待碎石粘附在沥青层中后，可用人工或机械方法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。5.2.6底层沥青混凝土摊铺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，在上面层沥青混凝土施工前须洒布粘层油，洒布量控制在0.3kg/m2左右。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。5.3劳动力组织本工法劳动力需求见表5.3。表5.3劳动力组织一览表序号工序名称技工人数普工人数1施工清理4102施工准备8123稳定型橡胶改性沥青的洒布444碎石撒布465成型碾压226碎石清扫287交通组织246材料与设备6.1材料6.1.1主要材料名称、规格、主要技术指标1稳定型橡胶改性沥青稳定型橡胶改性沥青的生产需用专用加工设备，由熟练人员操作橡胶沥青生产设备，其关键因素是温度的控制。生产前，基质沥青需加热到200℃～210℃的高温。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℃～200℃10 。橡胶沥青生产完成后，应进行保温储存。用于储存橡胶沥青和基质沥青的储存罐配有加热和保温装置，使储存罐能保持在规定的温度，温度范围一般为180℃～190℃。导热油温度和配料比例要进行严格控制。橡胶沥青应满足表6.1.1-1的技术要求。成品橡胶沥青要通过各项检验合格后才可使用。表6.1.1-1稳定性橡胶改性沥青技术指标检测项目技术指标检测方法针入度（25℃，100g，5s）0.1mm60～80T0604延度（5cm/min，5℃）cm＞8T0605软化点（环球法）℃≥55T0606闪点（开口）℃≮230T0611针入度指数PI＞0.0T0604177℃表观粘度Pa.S≯1.0T0625135℃表观粘度Pa.S≯8.0T0625离析，软化点差（165℃，48hr）℃＜7.0T0661弹性恢复25℃%≥70T0622薄膜烘箱试验质量变化%≯±1.0T0609针入度比%≥70T0604延度5℃cm≥5T0605PG分级PG76-28AASHTODesignation2碎石应力吸收层应采用石质坚硬、清洁、干燥、不含风化颗粒、近立方体颗粒的玄武岩或灰质岩碎石，应选用反击式破碎机轧制的碎石。为了确保碎石干燥，有利与沥青结合，要求碎石需预先在拌和机内加热搅拌除尘，加热温度150℃-170℃。碎石级配范围和质量要求如表6.1.1-2、表6.1.1-3：表6.1.1-2碎石性能指标检测项目技术指标检测方法集料压碎值不大于%15T0316洛杉矶磨耗损失不大于%28T0317对沥青的粘附性不小于5级T0616坚固性不大于%12T0314细长扁平颗粒含量（混合料）不大于%15T0312水洗法<0.075mm颗粒含量不大于%1T0310软石含量不大于%3T0320表6.1.1-3碎石规格10 石料粒级范围（mm）通过下列筛孔（mm）的质量百分率（%）191613.29.54.752.360.07516～191000～15———0～50～0.513.2～161001000～15——0～50～0.59.5～13.21001001000～15—0～50～0.56.2设备本工法所需用机具设备如表6.2.1。橡胶沥青的洒布应采用专用的、可有效控制洒布量的，具有加温、保温和搅拌功能的洒布设备。橡胶沥青应力吸收层的施工所需应具备的设备如表6.2-1。表6.2.1机具设备一览表序号机具或材料名称单位数量备注1橡胶沥青加工设备台12洒水车台13吹风机个64沥青碎石同步封层车套15胶轮压路机台16油毛毡卷27清洗工具套1扫把、水桶等同步封层车胶轮压路机7质量要求7.1质量控制标准施工时，工程质量控制与验收应严格按照《公路沥青路面施工技术规范》（TJGF40-2004）执行。7.2质量保证措施7.2.1稳定型橡胶改性沥青应力吸收层施工应根据全面质量管理的要求，建立健全有效的质量保证体系，对施工各工序的质量进行检查评定，达到规定的质量标准，确保施工质量的稳定性。10 7.2.2施工前应对沥青碎石封层车、胶轮压路机等各种施工机械和设备进行调试，对机械设备的配套情况、技术性能、传感器计量精度等进行认真检查、标定，并得到监理工程师的认可。7.2.3正式开工前，各种原材料的试验结果，应在规定的期限内向监理工程师提出正式报告，待取得正式认可后方可使用。8安全措施8.0.1认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。8.0.2施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。8.0.3建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。9环保措施9.0.1在施工过程中必须遵守国家、省市关于环保的相关文件。9.0.2现场的各类材料要按照施工平面图布置标示清楚并码放整齐。9.0.3清洗修己的液体及机械设备的油料要及时回收统一处理，不得随意倾倒。9.0.4施工产生的废弃沥青，要及时回收统一处理，不得随意倾倒。9.0.5运料的汽车斗门严密不漏料，经常检查，防止漏料造成对道路的污染，运料时车厢堆料不得高出车厢边板，保证无落料。9.0.6保持生活区内环境整洁卫生，生活垃圾运到规定的垃圾池丢弃；生产、生活污水处理后按工程师指定的地点排放。晴天施工、施工道路要洒水保湿，防灰尘污染空气。10效益分析10.0.1经济效益分析本工法施工应力吸收层下封层的初期费用以工程实际投资为依据。将胶粉改性沥青应力吸收层、加铺土工格栅应力吸收层和SBS改性沥青封层这三种材料的成本费用进行计算和对比，结果如表10.0.1所示。其中基质沥青单价为4000元/t，橡胶粉单价为2500元/t，橡胶粉掺量取20%，外加剂单价为12000元/t，外加剂掺量取0.5%，橡胶沥青撒布量按2.2kg/m210 进行计算，SBS改性剂单价为20000元/t，SBS改性剂掺量取5%，SBS改性沥青撒布量按2.2kg/m2，碎石单价为0.07元/kg，碎石洒布量为12kg/m2，土工格栅采用满铺和防水卷材按施工缝上加铺，土工格栅单价为9.5元/m2，防水卷材平均到每米单价为6元/m2。表10.0.1应力吸收层材料费用表（1000m2）项目单价（元）橡胶沥青应力吸收层SBS改性沥青应力吸收层加铺土工格栅和防水卷材定额总额（元）定额总额（元）定额总额（元）基质沥青（kg）41804721620908360//橡胶粉（kg）2.5396990////外加剂（kg）1211132////SBS改性剂（kg）20//1102200//碎石（kg）0.071200084012000840//土工格栅（m2）9.5////10009500防水卷材（m2）6////3001800合计//9178/11400/11300从上表可看出橡胶沥青应力吸收层比加铺土工格栅应力吸收层和SBS改性沥青封层这两种材料的成本费用低，可有效降低工程造价，从而使道路使用者获得巨大的经济效益。10.0.2社会效益分析稳定性橡胶改性沥青是采用废轮胎加工成胶粉掺加到沥青中，经过特种设备和特种工艺生产出具有高路用性能的产品，属于废旧轮胎循环再生利用的产品，具有利于推进废旧轮胎循环再生利用，可大面积推广使用的技术。11应用实例本工法成功应用于福建省漳州市漳浦县金浦路改造工程、福建省石狮市西环路、南环路道路改造工程、厦门火炬园（翔安）产业区横二路、纵五路市政道路工程，工程质量满足规范和合同要求，在确保工程质量的前提下，取得了良好的社会效益与经济效益。现以上述三项工程为实例说明本工法应用情况。11.0.1工程概况1福建省漳州市漳浦县金浦路改造工程为漳浦县金浦路（一期）道路改造工程，道路长约3.0km，路幅宽度30m，道路等级为城市主干道。总加铺面积约为79000m2。于2010年9月25日开工，2010年10月8日橡胶沥青应力吸收层施工完工。2福建省石狮市西环路、南环路道路改造工程，道路长约3.0km，路幅宽度30m，道路等级为城市主干道。于2010年12月5日开工，2010年12月15日竣工。10 3厦门火炬园（翔安）产业区横二路、纵五路市政道路工程，为火炬园（翔安）产业区的道路，道路长约1.0km，路幅宽度12m，道路等级为城市支干道。于2010年10月10日开工，2010年10月15日竣工。11.0.2施工情况1福建省漳浦县金浦路改造工程，应用本工法完成70000m2橡胶沥青应力吸收层施工。2福建省石狮市西环路、南环路道路改造工程，应用本工法完成5000m2橡胶沥青应力吸收层施工。3厦门火炬园（翔安）产业区横二路、纵五路市政道路工程，应用本工法完成约10000m2橡胶沥青应力吸收层施工。11.0.3工程评价为了保证橡胶沥青应力吸收层的施工质量，从施工准备到摊铺碾压，都严格按照我国现行《公路沥青路面施工技术规范》（TJGF40-2004）实施，对工程所用的原材料、材料生产等施工全过程进行了认真的质量控制，确保工程质量符合设计和有关规范的要求。为了评价橡胶沥青应力吸收层的路用效果，对橡胶沥青应力吸收层进行了取芯调查，芯样包括沥青混凝土面层、橡胶沥青应力吸收层和水泥混凝土基层。通过取芯试件可以看出，橡胶沥青应力吸收层的粘结性能良好。旧路面水泥混凝土基层与沥青混凝土面层能够通过橡胶沥青应力吸收层很好地粘结成一个整体。10'