一、前言
要想富先修路,公路建设随着我国的经济建设的发展,沐浴了良好的发展机遇。公路交通已成为衡量国家和地区经济实力和现代化水平的重要标志之一。近年来,我市的公路交通取得了可喜的成就,到2003年底我市的公路总里程已达5447.762公里(其中沥青路面1661.682公里,占30.5%;水泥路面1717.771公里,占31.5%),1979年底为1593公里,2000年底为4879.9公里。在加快建设小康社会和加快实现基本现代化的步伐中,人们对出行的要求,对公路交通的要求也越来越高,不仅要走的了,还要走的好。这就将逐渐突出公路养护的重要性,公路交通的大建设后必将迎来大养护的时代。建设是发展,养护也是发展。然而目前由于重建轻养,再加上交通量的迅猛增长,超限、超载车辆不断增多,路面损坏严重。如何使有限的公路养护经费有效地维护和管理现有公路,以延长其使用寿命,就成了当前的一个重要课题。乳化沥青稀浆封层技术的产生和发展在这方面作了有益的尝试,并对我市的公路养护起到了一定的积极作用。
二、 乳化沥青稀浆封层技术及其发展
乳化沥青稀浆封层是将适当级配的骨料、填料、乳化沥青、水、添加剂等几种原材料,按一定比例掺配拌和,制成均匀的稀浆混合料,并按要求的厚度和宽度摊在路面上,乳化沥青稀浆封层的施工主要是通过稀浆封层机来完成。稀浆封层施工无论是对低等级公路或高等级公路,无论是城市道路或郊区道路,都可以产生显著的经济效益和社会效益。稀浆封层可以使磨损、老化、裂缝、光滑、松散等病害,迅速得到修复,起到防水、防滑、平整、耐磨、防尘、加宽路面、美化路容、降重减噪等作用。在目前主要用于旧沥青路面的维修和养护,新铺沥青路面的封层,砂石路面上的磨耗层,水泥混凝土路面和桥面的维修养护等几个方面。
稀浆封层技术发明于德国,在20世纪40年代开始应用,在欧、美得到了迅速推广。我国于20世纪80年代引进此项技术,最早应用该技术是在1981年,当时在援建赞比亚赛曼公路上铺筑了乳化沥青稀浆封层双层表处层,“九五”期间特别是2002年以后,得到了前所未有的发展。现在主要发展方向是添加改性剂改善阳离子乳化沥青性能,使其成为改性乳化沥青,达到用于大交通量,控制施工和通行时间,改善温度和湿度等施工条件,延长使用寿命等效果。
乳化沥青稀浆封层在实际应用中较多的是沥青路面的养护,它是一种既经济,又方便的路面快速养护方法,在公路养护中,采用稀浆封层,具有施工速度快,造价低,用途广,无污染等优点,能满足二级以下公路的沥青路面养护和技术要求,是路面预防性养护的有效措施,有一定的经济效益和社会效益。
三、乳化沥青稀浆封层在沥青路面养护中的应用
几年来,乳化沥青稀浆封层技术在我市的公路养护特别是沥青路面的养护中得到了较广泛的应用。其中2003年投入约100万元对分泰线、学院线、坦五线等省道或重要县道实施乳化沥青稀浆封层,共计20.86公里。从该项技术实际的施工和使用情况来看,效果较好。
(一)适用范围和施工条件
针对乳化沥青稀浆封层的特点,结合我市沥青路面养护实际应用中的情况,乳化沥青稀浆封层一般应用在二级公路以下的路面养护中,并且要求:
1、进行稀浆封层的路面应具有强度高、刚度强、整体稳定性好的底基;
2、原路面表面要平整、密实、清洁,并要在路面干燥的情况下进行;
3、由于用油过多而引起泛油或油包的沥青路面应在处理后才能施工;
4、稀浆封层能填充路面小缝隙,但不能阻止路面反射性开裂的发生,对于大的裂缝须先用稀浆混合料填补然后再封层;
5、当在已有破损的旧路面上铺筑乳化沥青稀浆封层时,施工前应先修补坑槽、整平路面(旧路上平整度一般应在6mm以下);
6、乳化沥青稀浆封层需要早期养护,不能单副封闭交通的路段不宜进行,在我们2003年实施的几条路线,6~7米的路面宽度,交通量为300~900辆/昼夜;
7、施工时,其施工、养生期内的气温应大于7℃,并不得在雨天施工;
(二)施工程序
第一步:修补、清洁原路面;
第二步:放样划线;
第三步:湿润原路面或浇晒乳化沥青,并待路面干燥后再开始施工;
第四步:上料;
第五步:拌和、摊铺稀浆混合料;
第六步:初期养护,必须封闭交通,混合料粘结力达到200N/cm时,养护结束;
第七步:开放交通,在我们的实际应用中,夏天晴朗天气中午时一般1~2小时,阴天时须3~4小时。
(三)乳化沥青稀浆封层应用时要把握的几个环节
1、乳化沥青稀浆封层的类型和选择
乳化沥青稀浆封层按初凝和开放交通时间的不同,可分为:慢凝慢开放交通型(SS/ST型)、快凝慢开放交通型(QS/ST型)、快凝快开放交通型(QS/QT型),由于目前的材料、机械和技术的限制,并采用人工施工的因素,我们在应用中一般选用慢凝慢开放交通型(SS/ST型)。
按骨料级配的粗细分为:细封层(I型)、中封层(Ⅱ型)、粗封层(Ⅲ型),其级配情况见表1。
中封层(Ⅱ型)的用途最为广泛,它含有足够的细料,有相当的渗透能力,粗粒料足以在基层和交通荷载间构成直接的承载体,与I型封层相比,更能起到填补表面空隙、修补更大幅度的表面病害的作用。在我们的实际应用中,均选用中封层(Ⅱ型),它宜用于预防性的养护,以修补沥青面层的松散、开裂和老化,改善中等交通量道路和重交通量道路的抗滑能力。
2、材料的要求
(1)骨料
骨料的选择范围比较广泛,可以是酸性的,也可以是碱性的,一般可就地取材,多数用于热沥青面层的骨料均可使用。级配应符合表1的规定要求;应选择质地坚硬、带有棱角、硬度大、耐磨的骨料;使用天然砂时,应选择坚硬、干燥、无杂质、无风化、清洁的天然砂,且砂当量不低于45;含水量不宜过大,否则会影响输送及拌和。 在施工中严格控制级配,根据工程量大小一次备齐,且要拌和均匀,否则将会造成封层各段外观不一致。如果细料过多,表面易脆裂;粗料过多则与原路面结合不牢,混合料的和易性不好,摊铺时产生离析,影响工程质量。
(2)乳化沥青
乳化沥青的质量技术要求的主要控制指标是粘度,我们实际应用中采用标准粘度C325=12~40S。乳化沥青分阴离子型和阳离子型两种。阴离子型带有负电荷,而骨料和填料多为碱性材,两者不易结合,水份完全靠自然蒸发,破乳的时间较长;阳离子乳化沥青带有正电荷,与骨料拌和产生化学变化,水份被挤出,强度形成较快。因此大多稀浆封层都使用阳离子乳化沥青,我们的实际应用中也采用了阳离子乳化沥青,并采用了慢裂型乳化沥青,以利于有充足的时间拌和和摊铺。
严格控制乳化沥青的油水比,沥青的含量应在55%-60%之间,最佳沥青用量一般由图解法求得,如果沥青含量过低,拌成的混合料含水量不好控制,不能达到要求的油石比。
(3)填料
最常用的填料为普通水泥,也可用石灰粉,使用石灰粉要做筛分试验,小于0.07毫米的颗粒不小于80%。填料的作用主要是:改善级配、调节破乳速度、提高稀浆封层的稳定性和早期强度。填料的用量不大于3%(占干骨料的百分比),在实际应用中有时也不掺填料。
(4)水
稀浆混合料使用的水为洁净水,不得使用含有杂质或受化学污染的脏水。混合料中的水包括骨料中的水、乳液中的水和外加水,外加水的用量为干骨料的6%-11%,而混合料总的含水量为干骨料的12%-20%之间。混合料稀浆的含水量应由坍落度试验确定,一般为2-3厘米之间。
为调节破乳速度,可加入少量的添加剂,我们有时采用OP乳化剂,但低级的稀浆封层机没有这一装置,故不能使用。
3、调整与检验
供料系统检验:将水灌及乳液罐,加入1/2的水,开动发动机,检验水及乳液的循环系统工作是否正常。检查骨料的输送带及填料滚筒工作是否正常。
数据标定与检验:根据稀浆混合料配合比设计的各种材料用量,对稀浆封层的骨料、乳液、水泥的排量进行调整。由于乳液泵的排量是固定的,即额定转速为100l/min,因此只需对骨料和填料进行标定,就可得到符合设计要求的配合比。
数据标定后,还要进行实际拌和,通过所测的油石比来检验所标尺寸是否合适。数据标定和最终验算是相互联系的,验算的方法有两种:一是通过实测稀浆混合料的油石比,判断料门高度是否合适,此种方法不能检验填料的百分含量。二是通过实铺实测各种材料的消耗,判断骨料及填料的排量是否符合设计要求。
(四)效益比较
我们经过对已完成稀浆封层施工旧路面的观察和对比,使用一年来没有发现任何病害,而未做稀浆封层的路段则出现了不同程度的坑槽或破损等,起到了修补原路面,提高路面使用能力的作用。
从2003年我市公路养护情况来看,对病害不严重的沥青路面,我们采用了3cm沥青混合料表面处治(中修)、乳化沥青稀浆封层和养护剂表处等三种方法。从养护费用来看,沥青混合料表面处治(不包括偏侧调整)为15.6元/平方米,乳化沥青稀浆封层为7.59元/平方米,养护剂表处为7元/平方米。而从修复效果来看,沥青混合料表面处治一般3~4年,乳化沥青稀浆封层一般3年,养护剂表处一般为2年。可见乳化沥青稀浆封层对沥青路面的养护起到较好的经济效益和社会效益。
四、结束语
乳化沥青稀浆封层对治理沥青路面早期破坏作了有益的尝试,并发挥了现实的重要作用。随着乳化沥青稀浆封层使用逐年增多,其经济效益和社会效益越来越显著。现在各地对改性乳化沥青的研究也都在如火如荼的进行着,这必将对该项技术的推广和完善起到积极的作用。乳化沥青稀浆封层不仅能应用在沥青路面养护中,还能大量应用在沥青路面的建设中,也能在砂石路面、水泥混凝土路面和桥面的维修养护中发挥积极的作用。
(作者单位:温州市公路管理处)