公路养护中稀浆封层技术的应用

稀浆封层是一项较理想的筑、养路施工工艺，稀浆混合料是一种新型的常温路面材料，稀浆封层施工技术是将两者结合起来最终在路面某个层位形成３－９ｍｍ厚的一个薄层。稀浆封层混合料是以适当级配的石屑为内料，乳化沥青为粘结料，加入适宜的水，以水泥为填充料，必要时以ＡＬ２（Ｓ０４）３饱和水溶液作为缓凝剂，按一定比例拌和而成的流动浆体，将其摊铺于路面上而形成的沥青表面处置层，其成型后的外观、性能、作用均比细粒式沥青砼或沥青砂有较多的优点。在稀浆封层中，由于阳离子乳化沥青对骨料裹覆性好，粘结力强，稀浆与下承层结合牢固，因而封层具有耐磨、抗滑、防水、坚实等特性，并能经济、快速地修补路面裂缝。
为了尽快完善应用阳离子乳化沥青稀浆封层这一新技术，我们在学习国内外有关稀浆封层技术的基础上进行了室内试验研究工作，通过多次沥青稀浆封层室内试验，确定了所用材料较理想的配合比。在国外技术人员的指导下，我们在１０７国道２６５Ｋｍ＋２００ｍ—２６５ｍ＋４５０ｍ处修筑了乳化沥青稀浆封层试验路段，并在石家庄市及石太高速进行了大面积推广，共修筑阳离子乳化沥青稀浆封层６０万平方米（其中包括ＳＢＳ１．２万平方米，ＳＢＲ２万平方米），经过一段时间的观察封层路面良好。
一、室内试验
（一）材料质量要符合要求
１、骨料级配骨料在稀浆封层混合料中起骨架作用，其中最大粒径骨料影响封层厚度。为保证稀浆混合料的密实性、粘结力、耐久性和摊铺时的和易性，必须有一定数量的细粉料。若细粉料过少，稀浆施工拌合摊铺时会出现离析，骨料沉淀不易摊铺，降低封层的密实度，影响热稳定性及强度；粉料过多，必然加大沥青用量，降低沥青混合料的稳定性，若沥青用量不足又会增加沥青混合料的脆性，降低封层使用的耐久性。为保证稀浆混合料使用质量，骨料级配应符合《国际稀浆封层协会推荐的沥青稀浆封层混合料骨料级配要求》。
根据封层路段的实际情况，选用Ⅲ型封料层，骨料采用鹿泉小栈道北场生产的石料，级配标准及筛分结果如下表所示：
２、沥青乳液。乳化沥青是沥青稀浆中主要成分，在混合料中起粘结作用，它的性质对骨料的裹覆粘结力及破乳成型时间有直接影响，关系到稀浆封层使用耐久性及铺后开放交通时间的长短，因此乳化沥青的技术性能，要符合沥青乳液检验项目及标准规定要求。通过多次实验我们选用了美国阿克苏公司和上海维实伟克进口乳化剂ＥＭ７６、Ｃ４５０复配和ＭＱＫ－１Ｍ，沥青用大港９０＃和欢喜岭９０＃道路石油沥青。检测结果表明，沥青乳液各项指标标准及试验结果均满足相关技术标准要求。
３、填料水泥。水泥用作稀浆填料有以下作用：①调解破乳时间，对于ＥＭ７６和Ｃ４５０乳化剂来说加水泥对Ｃ４５０是延长破乳时间，对ＥＭ７６是缩短破乳时间；②提高沥青和骨料的粘结力；③调解骨料级配，改善混合料的和易性。
４、水。水在稀浆混合料中主要起稀释作用，用改变加水量来保证稀浆混合料要求的稠度，保证良好的摊铺状态，不得出现稀浆离析流淌现象，否则会影响封层质量。
（二）稀浆混合料配比设计
稀浆封层在使用前必须进行必要的实验，从而确定骨料、乳液、填料、水、矿粉及缓凝剂的最佳用量，保证封层有足够的强度、耐磨性和固化时间，使稀浆封层有较强的粘结力与原路面连接成为一体。
１、初凝时间确定。用“纸墨迹法”测定稀浆达到初凝所需时间，将稠度符合要求的混合料，倒在２５９ｍｍ的油毡上，摊铺６ｍｍ厚的薄层，在温度２５℃±１℃，相对湿度５０℃±５％的环境中，用一纸巾轻轻按压，每１５分钟一次。如果在潮湿的纸上不见褐色斑点，说明稀浆已达到初凝时间。我们用的进口慢裂快凝乳化剂做的实验，初凝时间一般为１５分钟。
２、稠度试验。该试验确定稀浆混合料的适宜加水量，保证混合料和易性。
３、粘聚力实验。该试验是确定稀浆混合料的初凝时间和开放交通时间。
４、湿轮磨耗和负荷车轮实验。确定沥青乳液用量，湿轮磨耗和负荷车轮是检验稀浆混合料质量的重要指标。沥青乳液是稀浆混合料中主要成分，用它来均匀裹覆骨料，起粘结作用，乳液用量不足，封层表面干涩，粘结力降低，易于松散干裂，降低耐磨性能，缩短封层寿命；用量过多，封层表面光滑，降低粗糙度和热稳定性，影响行车安全。因此封层前，采用室内“湿轮磨耗实验和负荷车轮实验”确定沥青最佳用量。实验结果表明：
（１）由稠度实验选用外加水量为矿料的１０％左右为好，此时的稀浆较好。
（２）由湿轮磨耗实验及图可看出乳化沥青用量大，其磨耗减少；由负荷车轮试验及图可知粘附砂量随乳化沥青增大而增加，结合两个试验确定乳化沥青用量范围为１１．５—１２．５％，我们用１２％乳化沥青做的试件浸泡６日的其磨耗值为３６２．１ｇ／ｍ２，远低于最高限值８０７ｇ／ｍ２，粘附砂量３６８．２ｇ／ｍ２，低于最高限值５３６ｇ／ｍ２，能满足大交通的磨耗需要。
二、稀浆混合料在公路养护中的应用
通过以上反复试验及及分析，我们确定了比较合理的稀浆混合料配合比设计方案。从试验跟踪测定结果可以看出，通过稀浆封层，路面的平整度、透水性能和磨擦系数有了很大提高。试验表明阳离子乳化沥青稀浆封层的混合料具有较好的流动性和渗透性，有利于填充和治愈路面的裂缝，可以提高路面的密实性和防水性，使老化路面反老还新，它不仅适用于一般公路，还适用于高速公路及飞机跑道和停车场等面层。
稀浆封层不仅适用于公路路面预防性养护，也可用于修补性养护。在桥面上采用稀浆封层养护可以减轻桥面的自重和提高抗滑能力。根据国内外研究和实践表明，采用稀浆封层用于公路路面预防性养护可以节约养护资金，并能有效地延长路面使用寿命。