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沥青路面下封层施工工艺详细介绍

        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(包括面层上层、面层中层、面层下层)、无机结合料稳定粒料半刚性基层或水泥混凝土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。无论是采用开级配还是密级沥青混凝土面层,在半刚性或刚性基层上面加做下封层,对增强路面结构层的强度、稳定性与防水能力将起到相当大的作用。
  
  一、下封层作用原理
  
  1、 层间联结
  沥青面层与半刚性、刚性基层在结构、组成材料、施工工艺与时间等方面有着明显的差异,面层与基层之间客观上形成了一个滑动面。增设下封层后,能使面层与基层有效的连成一体。
  
  2、传递荷载
  沥青面层与半刚性、刚性基层在路面结构体系中分别起着不同的作用。沥青面层主要起着防滑、防水、防噪声、抗剪切滑移与裂缝和向基层传递荷载的作用。而要达到传递荷载的目的,必须使面层与基层之间有着较强的连续性,这种连续性可通过下封层(粘层、透层)的作用来实现。
  
  3、提高强度
  沥青面层与半刚性、刚性基层的回弹模量不同,其组合在一起受荷载作用时各层应力扩散方式不同、形变也不同,在车辆的竖向荷载和横向冲击力的作用下,面层将产生相对于基层的位移趋势。如果面层本身的内部摩阻力和粘结力以及面层底部弯拉应力抵抗不了这种移应力时,面层将出现推拥、辙槽甚至松散、剥落等病害,必须有一个力来阻止这种层间的移动。增高下封层后,层间就产生了了阻止移动的摩阻力与粘结力,承担着刚柔之间的粘结、过渡任务,使面层与基层、垫层和土基一起抵抗荷载作用,从而达到提高路面整体强度的目的。
  
  4、防水抗渗
  高速公路沥青路面多层次结构中,至少有一层必须是Ⅰ型密级配沥青混凝土混合料,其目的是为了增强面层密实度,防止地表水对路面及路面基层的侵蚀、破坏。但仅仅如此还不够,因为除设计因素外,沥青混凝土的施工还受沥青质量,石料性质,石料规格与配比、油石比、拌和与摊铺设备以及碾压温度、碾压时间等多种因素的影响。本来密实性应该很好,透水率几乎为零的面层,往往会由于某一环节的不到位而使透水率偏大,从而影响沥青路面的防渗能力。影响沥青路面本身、基层及至土基的稳定性。因此,《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)明确规定。位于多雨地区且沥青面层空隙较大、渗水严重时,应在沥青面层下铺筑下封层
  
  二、 下封层施工方案
  
  随着高速公路建设经验的不断积累和人们认识的不断提高,国内高等级公路,如杭甬、金丽温高速公路等工程项目里,都把下封层(粘层、透层)设计在结构里,但也有把下封层施工完全等同于透层油、粘层油施工。这种做法与封层在路面结构体系中的作用机理相去较远。实际上,下封层是一种细粒式沥青混凝土薄层施工技术。其矿料级配应是连续的,应通过拌合、摊铺、碾压等步骤,使沥青混合料在基层表面形成为密实均匀的结构层。
  
  1、 层铺法热沥青表面处治
  加热沥青至150℃--170℃后,用机械喷洒至半刚性或刚性基层表面,然后均匀撒布S14集料,沥青与集料用量分别按最大量1200kg/km2、9 m3/km2控制。按此方案施工,沥青喷洒度要求高,沥青与集料用量难经准确控制,因而难以形成平整均匀的沥青混合料薄层。
  
  2、 拌和法热沥青表面处治
  所有材料数量与层铺法大体相同,但对拌和、摊铺、压实的设备要求较高。同时,规范要求摊铺厚度只能控制在1cm以内,因此摊铺施工较为困难。按此方案施工,虽然能形成较为均匀的下封层,但密度不易掌握,且与层铺法施工一样,受环境制约明显,雨天或低温季节不能施工,夏季高温明易泛油并被车辆和摊铺机履带粘带,起不到真正意义上的下封层作用。
  
  3、 乳化沥青稀浆封层
  稀浆封层是将级配石料、乳化沥青、水、添料、助剂通过稀浆封层机按比例投料、拌和并完成摊铺的一种细粒式沥青混凝土薄层施工工艺。其有密级配、大油量的特点,使封层有着很好的粘结性和密实性,而且这种密实性还将随着碾压次数的增多以及面层的高温摊铺碾压而进一步提高,真正起到粘结、封水作用。特殊情况下,这种封层可保持2年~3年的时间而不使基层损坏,并且不需要做粘层处理就可摊铺上层。稀浆封层的机械化程度很高,一台封层机可摊铺2000m2/h以上,摊铺1小时后就可开放交通,因而速度很快。稀浆封层用作下封层,厚度只需3mm~6mm,较热沥青表面处治薄,其费用成本也与之大体相当。
  
  三、注意事项
  
  1、 下列情况适宜下封层施工
  新建高速公路半刚性、刚性基层表面;水泥混凝土旧路面(含桥面铺装层)改建成沥青混凝土路面时;多雨地区沥青面层实度难以掌握,空隙率较大时;基层施工结束后,短时间内不能摊铺面层且需要开放车辆交通时;
  
  2、 材料需精选
  沥青材料,应采用符合《公路沥青路面施工技术规范》中“重交通道路石油沥青技术要求”规定的沥青,品种来源宜与面层相同。
  乳化沥青的类型应根据使用目的,矿料种类,气在低温下施工时,宜采用阳离子乳化沥青;对碱性石料,或当石料处于干燥状态或水泥、石灰、粉煤灰共同使用时,宜采用阴离子乳化沥青。透层、粘层和稀浆封层施工时宜分别采用慢裂型、快裂型和慢裂快凝型乳化沥青。
  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规范要求。
  
  3、 封层施工前应首先处治基层表面
  新施工的基层应在养生期结束并质量验收后,方可安排下封层,旧路面改造工程在封层前首先要将坑槽、裂缝等病害处治结束;封层施工前要彻底清扫基层表面,做到洁净无尘,并对路缘石、人工构造物予以适应防护,同时要封闭交通、减少干扰以保证成型质量。
  
  四、结束语
  
  1、多层式沥青混凝土混合料路面与半刚性、刚性基层相结合的路面形式,决定了下封层施工在这个结构体系中必不可少并需不断加强的重要地位。
  
  2、高速公路沥青路面下封层施工的方案多种多样,但从密实性能、粘结能力、防水特性、强度指标、施工条件,造价比选等诸角度综合考虑,乳化沥青粘、透层和乳化沥青浆封层应是比较合理的选择。如果乳化沥青中掺入适量SBR、SBS等改性剂,则封层效果将更加理想。
  
  3、下封层施工采用何种工艺,要立足具体工程实际确定,但不论采用何种工艺,都要严格掌握封层施工的关键节,做到质量与安全并重,达到效益与效能的高度统一。

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