行业新闻
开普封层原材料选用与技术要求
1、胶结材料的选择
开普封层常用的胶结料有普通基质沥青、乳化沥青、橡胶沥青、SBS改性沥青和改性乳化沥青等。
橡胶沥青是由基质沥青、废旧轮胎橡胶屑和添加剂等在专用设备中经理化反应后融合而成的。研究表明:橡胶沥青与SBS改性沥青、改性乳化沥青等相比,具有高黏结特性和高弹性恢复,可有效改善沥青温度敏感性和与矿料间的黏结作用,提高抗老化性能。SBS改性沥青适合在我国北方地区,特别是温差较大的地区使用。由于其弹性和韧性较好,高温稳定性和低温抗裂性强,路面抗疲劳、抗车辙性能强,特别是在大流量、超载严重的公路上展现了较好性能。另外,SBS改性沥青具有较好的黏结能力,可改善浸水后路面的水稳定性和抗拉拔能力。改性乳化沥青可降低因车辆负荷过重造成的路面疲劳,提升路面负荷能力,延长路面使用寿命,在施工过程中具有方便使用、节约时间等优点。
选用同步碎石封层胶结料时应根据裂缝严重程度合理确定。整治尚处于延伸期的裂缝时,建议优先选用橡胶沥青;对于整治已经稳定的裂缝,建议选用改性沥青;对于裂缝宽度大于3mm且裂缝处于稳定的情况,以选择改性乳化沥青为宜。
上封层(磨耗层)的选用上要充分考虑封闭施工对交通的影响。在重载交通道路,特别是交通繁忙的路段,微表处在快速施工、降低交通环境影响、开放交通时限等方面较稀浆封层有明显优势。实践表明:MS-3的微表处在气温24℃、湿度小于50%的情况下可在施工后1h开放交通。研究表明:该沥青对酸、碱性骨料均有良好的黏附性,与骨料拌和和易性好,可为施工拌和与摊铺提供充足时间,快速成型、较早开放交通。
碎石
施工所用集料应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2017)的相关要求,控制其针片状含量和洁净程度,确保集料与沥青裹覆效果。施工经验表明:开普封层应选用以立方体或四棱形为主的坚硬、粗糙、耐磨、洁净且不含风化颗粒的碱性石料。为有效控制石料针片状含量(通常在15%以内),石料加工处理应采取反击式破碎机。实践表明:同步碎石封层的碎石宜选用9.5~13.2mm单一粒径的石灰岩、白云岩等碱性石料;微表处/稀浆封层的集料宜选用4.75~9.5mm的级配石灰岩碎石。施工中必须将超粒径颗粒筛除,避免摊铺过程中出现划痕和颗粒脱落。另外,稀浆封层/微表处所使用的集料还应严格控制砂当量指标。当集料砂当量较低时,会增加沥青用量和施工成本;而集料砂当量过大时,则会影响石料与沥青的裹附效果。规范规定:微表处通过4.75mm筛的合成矿料砂当量不得低于65%,稀浆封层不得低于45%。
填料
为有效改善开普封层稀浆混合料的施工性能和路用性能,应在混合料中添加一定数量的填料。开普封层所用的填料应干燥、疏松、无结团,满足相关技术规范的要求。通常使用的填料有矿粉,主要作用是改善矿料级配,也可以使用水泥和消石灰等来调整稀浆混合料拌和时间、成浆状态与成型速度。在施工中应特别***引气剂和早强水泥的使用数量,尽可能减少沥青与填料“抱团”现象的发生。
添加剂
添加剂可用来调节混合料拌和时间,加快沥青破乳速度,缩短开放交通的时间,改善混合料的耐久性和路用性能。施工中应该严格控制添加剂的使用剂量,未经验证的添加剂不得在施工中采用。
配合比设计
开普封层配合比设计内容分为下封层同步碎石的设计和上承层微表处或稀浆封层的设计。经验配比法和理论计算法是同步碎石封层的两种主要设计方法,而微表处/稀浆封层设计尚处经验设计阶段,主要是根据相关规范和具体试验来确定施工参数。
同步碎石封层配合比设计
同步碎石封层配合比设计必须综合考虑原有线路的交通流量、路面技术状况、施工工艺水平和施工现场环境等因素。碎石层的设计应着重考虑碎石粒径和碎石撒布量:如果碎石撒布过多,碎石层就会出现重叠,导致上层石料与沥青膜裹附面积减小,黏结力下降;如果碎石撒布过少,会导致沥青膜局部覆盖效果不佳,压路机碾压出现严重的卡轮,甚至无法施工。经验表明:撒布碎石用量存在一个小用量值,施工中必须保证碎石撒布量大于该值且撒布均匀,否则石料不能完全覆盖,封层质量难以保证。
沥青用量的设计主要是确定沥青洒布量的大小,用每平方米洒布基质沥青的质量来表示。合理的沥青洒布量是保证石料裹附率和黏结力的关键因素。沥青洒布量大小应根据路面状况、气候条件和交通流量等因素确定。若洒布量过大,则工后易出现泛油等病害;若洒布量过小,沥青爬升高度不足,裹覆石料效果不佳,易出现脱粒掉料等病害。
当采用乳化沥青充当同步碎石封层胶结料时,乳化沥青裹覆碎石的高度应超过碎石直径的2/3。乳化沥青同步碎石封层需经多次反复碾压成型后,方可保证碎石稳固在摊铺层上,不产生泛油和脱粒等病害。
开普封层下封层使用橡胶沥青的效果优于其他种类的沥青。橡胶沥青对病害发展期的路面具有显著封水特性和抑制反射裂缝的效果。但由于橡胶沥青施工工艺复杂,现场生产控制难度大,故在选用时要优先考虑资金与技术条件,避免大幅度地超出工程原有预算。
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