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1、浅谈半刚性基层沥青路面透层及封层施工摘要:笔者结合工程实例详细论述了半刚性基层上的透层、封层的作用机理、材料要求、施工工艺、施工质量控制要素等，强调指出透层重在“透”、封层重在“防水”的关键所在，通过加强其施工质量管理，做到两层紧密结合，提高层间粘结结合，从而使半刚性基层沥青路面施工收到良好效果。关键词:沥青透层;SBS改性乳化沥青封层;作用机理;施工技术及工艺1 概述目前，我国高等级公路建设正突飞猛进地向前发展，因沥青路面具有对路基及基层形变的适应性强、养护和使用性能的恢复较容易、行车舒适、噪音小、磨擦系数大、防尘等特点，被广泛用于高速公路路面结构层。这种结构层通常由沥青混凝土混合料面层、无
2、机结合料稳定粒料半刚性基层以及垫层组成。这种多层次结构在设计与施工时，其层间结合尤其是面层与基层的结合十分重要。近年来，一些新建的高速公路过早地出现结构性病害，虽然造成这种病害的因素较多。其根本原因应为“水破坏”和层面不连续所造成。所以基层表面质量及功能层(即下封层)质量的好坏，将直接影响到路面的质量和使用寿命。而在我国现行的沥青路面施工规范中，对于无机结合料基层和沥青混合料面层间的处治工艺的具体说明很少。另外，通常施工单位对像下封层这样的功能层也不作一单独的结构层予以重视。因此，为了使高等级公路路面多层组合体具有更好的结构承载力、耐久性和抗水害能力，对层间结合的功能层业界应给予足够的重视。透
3、层和封层是目前采用较广泛的两种性质沥青的不同结构型式，必须有针对性地加强施工工艺管理，全面提高施工技术水平，从而达到预期的效果。2透层2.1 定义根据公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)中规定，为了使沥青面层与无机结合料的基层结合良好，在基层上洒布乳化沥青、煤沥青或液体石油沥青而形成的透入基层表面的薄层称为“透层”。可见，透层主要应该突出“透”字。洒布的透层油要渗透下去，基层顶面不残留油膜。也就是说透层只有渗透深度，而没有独立厚度。透层油渗透深度应该不小于3-5mm。经过透层油渗透成型以后的基层表面，其开口空隙被填充，因而将得到一个渗透深度上的防水层。该功能层既有基层无机结合材料
4、的强度和抗变形能力，又有其面层有机结合料良好的粘韧性和一定的水密性，因此也可视为从无机结合料到有机结合料的过渡偶合层。2.2 作用机理透层是适用于无机结合料基层表面的有机结合料渗透层，用于一般路段的下面层与基层的层间处理，其主要作用如下：（1）透入基层表面孔隙，增强了基层和沥青面层间的粘结；（2）有助于结合基层表面集料中的细料；（3）在完成基层的铺装后，适时喷洒透层油还可以减少基层的养生费用，提高养生质量；（4）经过透层油渗透成型以后的基层表面的开口空隙被填充，从而得到一个渗透深度上的防水层；（5）在由于某种原因推迟铺筑面层的情况下，透层可向基层提供临时性防护，防止降雨和临时行车的破坏。2.3
5、材料要求在所有的层间处理方式中，透层对材料有着其特殊的要求。理想的透层深度应透入基层510mm，为此透层油一般采用低粘度的煤油稀释沥青或改性乳化沥青。但煤油稀释沥青具有一定的缺陷，其中的轻油油分完全挥发需要时间较长，挥发后的沥青粘度低，很难保证基层与面层之间的粘结强度，对环境亦产生不良影响。改性乳化沥青在应用于透层时，应符合公路沥青施工技术规范中对应用于透层的乳化沥青的破乳速度和粘度的规定。粘度太大则透层和面层之间形成夹芯，破坏上下层间的连接。因此改性剂的用量不应使乳化沥青的粘度增加过大，宜控制在3%以下。对于级配碎石基层可适当加大。2.4透层质量控制要素2.4.1 掺配比例透层油一般有稀释沥
6、青和乳化沥青两种, 煤油与沥青的掺配比例是透层的一个重要参数。掺配比例是否合适在很大程度上决定了另外两个重要技术指标:即粘度和渗透深度是否符合要求。掺入煤油的目的是要降低沥青粘度,以利于透层油渗透。煤油含量过高会造成三个不利影响:1.沥青含量过低,影响透层的粘结作用和防水作用;2.没有挥发的煤油随雨水流失,污染当地环境;3.煤油价格高,提高了生产成本。煤油含量过低，稠度大、粘度高，不利于渗透，因而残留于基层表面，这些浮油由于煤油的存在而软化点较低，将会在结合层间产生不良影响。因而，煤油稀释沥青作透层时，煤油的比例要适中。在能够渗透一定深度的基础上，煤油尽可能少，最终比例和洒布量以路用试验结果为
7、标准。煤油掺配比例不是固定不变的,掺配比例与基质沥青标号和基层密实情况相关。达到相同的渗透深度,沥青标号越高, 煤油掺量就越低;基层越密实,煤油掺量就越高。2.4.2 粘度粘度是透层施工工艺控制指标。根据试验结果表明,当粘度处于812s范围时, 透层油的粘结作用、防水作用及渗透深度均较好。由于煤油掺配量很难测出,而粘度试验非常容易,所以通过粘度指标来控制煤油掺配比例。当粘度值大于12s时,说明透层油粘度大,沥青含量大,煤油掺量低,当粘度值小于8s时,说明透层油粘度小,沥青含量少,煤油掺量高。2.4.3 渗透深度渗透深度是透层施工后的效果指标, 面层与基层之间的联结,就是靠透层的渗透效果。透层油
8、的渗透深度一般为510 mm。影响渗透效果的因素有:粘度,粘度是影响渗透效果的主要因素;基层表面是否清扫干净,如果基层表面留有泥土、灰尘,将会影响渗透效果;洒布温度,洒布温度一般应控制在8090,洒布温度过低时,也将影响到透层的渗透效果。2.4.4 洒布量洒布量也是透层施工的一个重要指标。对于开口结构基层,规定用量为1.01.5kg/m2, 对于封闭结构基层,规定用量为0.60.9kg/ m2,施工时,应保证喷洒均匀。当洒布量不足时,会出现发黄、花白现象,致使渗透深度不能保证;当洒布量过多时,透层油会产生流淌现象,并在表面形成油膜,会影响粘结效果,甚至造成滑动的区域。2.5 透层施工工艺现以江
9、苏地区某一级公路建设工程为例，介绍煤油稀释沥青透层施工工艺。2.5.1 沥青材料经试验检测煤油稀释沥青各项技术指标见表2。2.5.2 及时洒布透层油基层铺装完毕后，及时跟进透层油，这样既可以实现透层油的最佳渗透效果又有利于基层养生，不会对基层强度形成产生影响。因为此时基层水硬性材料的强度还没有形成。而有些施工单位认为：待水泥稳定碎石基层养生到一定龄期后再洒布透层油。该施工方法不仅不利于基层强度增长，而且透层的质量也难以保证。对于存在浮浆和污染的基层表面，喷洒透层油之前必须进行严格的清理，必要时可洒水润湿基层表面，洒水量以控制在使基层表面湿润无积水为宜，通过水的下渗将基层表面孔隙打通，有利于透层
10、油透入。待表面水分蒸发后即可开始喷洒透层。2.5.3 透层油的喷洒喷洒设备采用Autospray-1智能型沥青专用洒布车，车中的微电脑能够准确地控制煤油稀释沥青的洒布量。沥青洒布车以8 km/h 的速度匀速行驶,洒布作业前将数值输入电脑,洒布作业时,电脑即可自动控制。它克服了旧式设备靠车速控制洒布量，在起步时洒布量过多、行进中花白、结束时洒布量过少的现象，保证了洒布量的衡定和均匀性。洒布量能均匀地控制为0.8-1 kg/m2。2.5.4 养生洒布透层油后进行严格的交通管制，严禁车辆通行，直至透层油全部渗透。3封层3.1 定义封层分为上封层和下封层。上封层铺设在沥青混凝土面层上面,起封闭水分及抵
11、抗车轮磨耗的作用;下封层铺设在基层和面层之间,与透层油结合在基层和面层之间形成一道抵御水害的防护层。下封层从工艺上可分为石屑封层下封层和稀浆封层下封层。3.2作用机理下封层设在养生后的透层上面，与透层油结合，在基层与面层之间形成一道抵御水害(包括动水压破坏)的防护层。透层沥青材料在基层中的渗透，封闭了基层表面的开口孔隙且使无机结合料基层的亲油性得到改善，同封层材料牢固地熔合在一起。如果不做透层，直接把防水层(无渗透作用)施工于无机结合料基层上就导致了基层与面层的不连续，则明显降低路面的荷载应力扩散和抗动水冲刷性能。面层与基层的良好结合，对于沥青面层的使用质量是非常重要的。如果只做透层，不做封层
12、，虽然透层具有一定的防水功能，但与封层相比，封层更具水密性和消解应力作用。所以完整意义上的下封层应该是透层和封层的有机结合，而不应该把透层和封层分开。3.3 材料要求下封层应使用粘结性和温度稳定性好的材料，它在荷载应力应变作用下不仅要保持良好的水密性，还应使面层和基层间形成足够的结合力，防止薄沥青面层产生滑动、推移等破坏。现仍以江苏地区某一级公路建设工程为例，介绍SBS改性乳化沥青下封层施工工艺。3.3.1 改性乳化沥青乳化沥青类型根据集料品种及使用条件选择。阳离子乳化沥青可适用于各种集料品种,阴离子乳化沥青适用于碱性石料。乳化沥青的破乳速度、粘度宜根据用途与施工方法选择。聚合物改性剂的种类及
13、其最小用量是由混合料的配合比设计确定的。一般情况下，聚合物改性剂剂量（固胶占沥青的质量百分比）不得小于3%；改性剂的总固物含量应该在65%左右。浓度较高的乳液不易流淌，成膜效果较好。SBS或SBR改性剂的掺量以4%6%为佳。经检测，SBS改性乳化沥青的各项技术指标符合技术规范3.3.2碎石下封层集料，可采用天然砂、机制砂及石屑，应洁净、干燥、无风化、无杂质，有适当的颗粒组成，并与沥青有良好的粘结能力，其规格与质量应符合技术要求。通常，碎石材料采用1820mm的单粒径碎石。撒布前要对石料进行除尘处理,经过振动筛将10 mm 以下的石料及石屑筛除, 并除去石料本身裹附的石粉, 确保能良好地粘附在沥
14、青表面。3.4 施工工艺流程封层油要在透层油破乳后进行洒布，洒布量控制在0.81.6 kg/m2。在破乳前及时洒布1820mm的单粒径碎石，覆盖率一般为整个面积的60%70%，然后用轻型胶轮压路机稳压12遍。经稳压后的碎石颗粒浸入深度为粒径的1/2。施工时应注意掌握好石料洒布的时间，过早或过晚都不能收到良好的效果。 改性沥青封层施工工艺流程详见图1。（横排）3.5 下封层施工质量控制(1) S B S改性乳化沥青SBS改性沥青中SBS含量宜控制范围4%-6%、洒布量0.81.6 kg/M2。(2) 碎石1820mm碎石覆盖率60%-70%。(3) 碾压胶轮压路机稳压碎石1-2遍。4 结语根据柔
15、性路面多层弹性理论，公路不同层面的混合料组成设计中，路面承受荷载应力、应变能力自上而下依次减弱。从路面受力来看，如果层面不连续，势必影响荷载应力的扩散与消解，将导致路面过早出现疲劳性破坏。透层和封层共同构成的下封层，在满足阻水和防动水冲刷的同时，提高了路面层间结合力。这个结合力满足了温度以及应力应变的需要。通过取芯检测，由于透层和封层的有机结合，下面层与基层联接成一板体。施工中，面层沥青混凝土的热量使改性沥青再次溶化，并在碾压过程中被压升面层底部15mm左右，从而形成一个具有很好柔韧性的富油层(含油量在15%以上)。由于SBS具备独特的结构，使之具有塑料和橡胶的双重特性。所以SBS作为改性剂的改性沥青具有较大的弹性温度区间和较大的弹性恢复量，由此高分子聚合物定向的高扯拉强度增加了面层底的强度。综合上述，这个具有多种特点富油层的存在，为层间接触面提供弹性连续，新铺设面层与基层在受荷载应力作用时可以差动移动，承受并消解出于面层之间移动所产生的应力、应变，起到防水、吸收应力的作用
