乳化沥青在水稳基层养生中的应用

乳化沥青在水稳基层养生中的应用

白利虎

山东省枣庄市公路管理局应急抢险中心山东省枣庄市277100

摘要：目前在公路施工中，由于工期、资金等诸多因素，工程进程中往往多在水稳基层完成后就需要铺筑沥青混凝土面层，然而在沥青混凝土取芯时发现，有不少沥青混凝土面层芯样底面（与水稳基层接触面）不平整，沾有水泥碎石颗粒，观察发现水泥碎石基层顶部受损，不仅影响了路面的寿命，而且影响到路面平整度。为克服和抑制水稳基层上沥青铺筑后出现基层顶部松散、破坏的病害，我们研究在碾压成型并质检合格的水稳基层上采用喷洒乳化沥青养生。本文分析了乳化沥青在水稳基层养生中的应用。

关键词：乳化沥青；水稳基层养生；应用；

随着我国交通基础设施建设投资的加大,全国修建了一大批高等级公路,水泥稳定碎石半刚性基层在公路工程中得到了越来越广泛的应用。它具有强度高、承载力高、整体性好、刚性大的优点,适合作为各种路面的基层,但也有自身不足,其抗温、抗湿变形能力差,易形成反射裂缝导致路面开裂,影响路面使用质量。

一、作用

乳化沥青是加热的沥青与加入一定数量活性剂水溶液的混合体,通过机械剪切而生成的一种含有相当数量水的常温筑路材料,它同水泥一起与符合级配要求的骨料拌和,经铺筑碾压后,通过一定时间的养护会形成具有一定强度的水泥、沥青、碎石混合物结构体,同时由于乳化沥青的加入,对于保证水稳基层在优良的温度和湿度环境下完成水化反应过程和骨料间的相互粘结稳定起着一定的作用。主要有以下几点作用:一是具有填充性。乳化沥青稀浆具有较好的流动性,很容易进入水稳混合料中的微观空隙中,将稳定基层填充密实而成为整体。二是具有良好的粘结性和防水性。稳定基层混合料中,集料级配合理,各集料间能均匀、牢固、密实地粘结在一起,具有较好的水稳性,并能够防止水分蒸发,对于基层养生有着一定的好处。三是具有良好的粘结抗滑性能。乳化沥青与集料拌和后,沥青能适量而均匀地分布在集料表面,能够避免和减轻水稳基层施工后出现表面松散、破损的病害现象。

二、水稳基层强度增长要素和病害分析

对沥青砼路面面层进行钻芯取样发现，有不少比例沥青砼面层芯样底面不平整，沾有水稳碎石颗粒，发现水稳基层顶部结构受损，存在不同程度疏松状，是形成沥青砼路面出现早期破损的一种重要原因。用水泥做胶结材料将碎石混合料胶凝成整体结构，通过水化和凝聚硬化过程形成具有一定强度的结构整体。如在过程进行当中，水分、温度和时间三个重要因素受到影响，其水稳基层强度会随着水泥混合物整体结构的损害和破坏而降低或丧失。一是水的影响。水泥是水硬化材料。因而“水稳”强度的产生离不开水，适当的水分和潮湿的环境，是保证水稳强度形成，形成结构完整的基层整体的重要条件之一。二是温度和湿度的影响。通常情况下，温度20℃、湿度90度是水泥混合物水化作用发生的最佳环境。如果温度升高且没有足够的湿度环境配合，造成混合物由表及里失水，水化反应因失水而破坏，不仅不产生强度，混合物的整体结构也会产生结构缺陷。三是养生龄期。“水稳”基层受施工条件限制，应选用超过终凝时间较长的低标号水泥。据资料介绍，矿渣水泥制品和标准养生的抗压强度仅相当于R28标准强度的20%-40%和40%-60%。这说明7天后的水稳水化作用过程仍在继续发生，还存在着结构强度和稳定性提高过程。在这过程中温度、湿度环境骤变，必然影响和破坏水化作用过程，从而影响强度。如在7天左右龄期的养生期内的水稳基层上铺筑摊铺、碾压超过130℃的沥青砼时，使水稳顶部混合料经受高温，而失去应有的温度、湿度，破坏水化过程中的三大因素，造成水稳顶部强度不足和整体结构破坏。

三、乳化沥青在水稳基层养生中的应用

1.沥青含量。不同沥青含量影响乳化沥青的稠度。虽然规范对适用透层的乳化沥青的固体含量和粘度进行了限定,但实际使用中,由于基层材料和乳化剂不同,乳化沥青的粘度控制最终以使用效果为准。对生产沥青含量50%的乳化沥青,通过手工加水搅拌的方式分别稀释至40%和30%浓度,采用丈量面积,使用雾状喷水壶洒布精确控制洒布量的方法,对比不同沥青含量乳化沥青的透入情况,洒布按照单位面积同样的纯沥青含量进行。基层为骨架密实型级配的水稳,碾压后紧跟洒布。鉴于目前公路施工多为现场加工乳化沥青,施工单位可在施工前进行不同浓度乳化沥青透入效果的对比试验,确认效果后按更有利于透入的浓度生产乳化沥青。

2.拌和。乳化沥青稳定集料必须采用集中厂拌法进行拌和,配料应准确,拌和应均匀,天气炎热或风大干燥时含水量略大于最佳值,在混合料运到现场摊铺后碾压时的含水量略小于或接近最佳值。不同粒级的碎石或砾石以及细集料(如石屑和砂)应隔离,分别堆放。在正式拌制混合料之前,先调试所用的设备,使混合料的颗粒组成和含水量都达到规定的要求。原集料的颗粒组成发生变化时,对集料组成重新进行调整,且重新调试设备。在雨季施工时,采取措施,保护集料,特别是细集料(如石屑和砂等)有覆盖,防止细集料雨淋后过分潮湿。根据集料、乳化沥青和混合料含水量的大小,及时调整加水量。将拌成的混合料尽快运送到铺筑现场。乳化沥青稳定基层施工中,一个比较关键的工艺就是乳化沥青的加入工艺,由于国内目前还没有专门的乳化沥青稳定基层施工乳化沥青加入设备,因此,只有依靠人工或者半自动化的设备进行,根据工艺试验的结果,总结出如下乳化沥青的加入方法:采用能控制流量的水泵或沥青泵。在加水的同时,用能控制流量的水泵或沥青泵将储存在拌和机附近的乳化沥青泵入拌和机。为此,增加能控制流量的水泵或沥青泵和储存罐,在拌和机附近砌两个水池,一个水池是用于水和乳化沥青按一定比例拌和,拌和好后放入另一个水池供泵加入拌和机,为防止乳化沥青沉淀,人工必须不停的在池中搅拌。

3.运输和摊铺。采用流水作业法施工,尽可能缩短从拌和、运输、摊铺和碾压终了的延迟时间,从拌和、运输到摊铺完毕不超过水泥初凝时间和乳化沥青的破乳时间,尽可能延长碾压时间,但必须在水泥初凝时间和乳化沥青的破乳前碾压完毕。基层分两层施工时,在铺筑上层前,在下层顶面先撒薄层水泥或水泥净浆,禁止洒乳化沥青。将拌成的混合料尽快运送到铺筑现场时车上的混合料应该覆盖,减少水分损失,延迟乳化沥青初凝时间。

4.养生。每一段碾压完成并经压实度检查合格后,立即采用双层土工布进行覆盖养生,因乳化沥青破乳时有足够的水量,头两天一般不用洒水,两天后立即洒水并保持土工布处于潮湿状态。养生结束后,将覆盖物清除干净,并立即喷洒透层或粘层沥青。基层完成养生d后可铺筑混凝土面层。

5.基层清扫。基层表面的清扫工序对透层效果的保证至关重要。如果基层表面浮料较多,则洒布后透层油附着在这些浮料表面,不能与基层强力结合,导致基层无法与沥青下面层结合。因此,必须对基层表面的浮料进行彻底清扫。如水稳级配为悬浮密实型,则浮料不多,在紧跟洒布时可使用吹风机吹除表面附着的少量细集料;如为粗集料偏多的骨架密实型,则一定要控制含水量不能偏低,对粗集料聚集的离析处首先补撒细集料碾压,然后再用扫把等工具清扫整个基层表面,再用吹风机吹除表面浮料。

总之，用乳化沥青稀浆封层养生，不论是对水稳基层初期强度增长，还是基层和面层组合结构中的作用，都有不可低估的功能。

参考文献：

[1]公路沥青路面施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2015.

[2]郭兰英.沥青混凝土路面施工质量控制要点.路基工程,2016,(4).

[3]丁中才.浅析沥青路面裂缝成因及防治措施[J].工程与建设,2015,21(2):186-187