江阴市鑫海公路机械材料有限公司

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改性乳化沥青在沥青路面层间处理上的应用

发布日期:2015-03-12 |
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       高速公路沥青路面层间处理主要是指基层和面层、面层和面层、面层与构造物之间的过渡连接处理,用以增强层面间的粘接,使沥青路面各层形成一个完整的受力体系,提高路面结构承载力和耐久性;其次,层间处理使路面结构在理论上与路面设计的理论假设(多层连续弹性层状体)相一致,使路面设计更加符合路面实际受力状况;此外,良好的层间处理措施能有效地防止半刚性基层干缩裂缝反射,并阻止地表水下渗和路基水上升。 
  传统的沥青路面层间处理(透层、粘层和封层等)措施,如果使用稀释沥青或普通乳化沥青,在一般公路上可以起到良好作用,但难以适应高等级公路上繁重交通的要求。在此情况下,使用改性乳化沥青成为可行的解决方案。改性乳化沥青是以乳化沥青为基料,以沥青改性剂为外加改性材料,在一定工艺流程下,经过掺配、混溶,制备成具有某种特性的改性沥青混合乳液。改性乳化沥青因其良好的粘接性能、抗变形能力和温度稳定性在应用于高速公路层间处理时取得良好的效果,与普通沥青相比,更能适应当前高速公路大交通量、重轴载的要求。 

  改性乳化沥青性能指标分析 
  技术标准 
  各国对路用改性沥青都制定了不同的技术标准,对乳化石油沥青标准也有相应的规定,但目前我国尚未制定正式的路用改性乳化沥青技术要求和检验标准。不论对于先改性后乳化还是先乳化后改性的沥青,由于改性乳化沥青的各项性能和施工特点更接近于乳化沥青,因此在实际应用中可参照乳化沥青技术要求。 
  参照乳化沥青的技术要求,建议对改性乳化沥青用于透层时进行破乳速度的检验(一般要求采用慢裂慢凝改性乳化沥青),应用于北方地区时还应进行低温储存稳定性(-5℃)的检验,要求无粗颗粒和结块;改性乳化沥青用于粘层时对其粘结性能和抗剪强度要求较高,必要时可进行粘结强度和抗剪强度检验。 

  性能分析 
  广州市北二环高速公路在进行沥青路面层间处理时,采用了鑫海路机在 SBR改性乳化沥青的基础上研制而成的多组分合成乳化材料SBR复合粘接剂。它对沥青混凝土和水泥混凝土材料都有很强的粘接力,且高弹态温度区间大,其原理在于:SBR复合粘接剂在引入高分子弹性体结构化合物的同时引入较多的极性基团,加大了分子定向吸附能力,形成了较强的极性力场,也获得额外的定向能力,因此SBR复合粘接剂不仅具有较强的界面吸附力,材料本身在较大的温度区间内也反映出很强的内聚力(强度)。 
  SBR复合粘接剂中的高分子聚合物相互交连成网状,限制了沥青成分中胶束的自由度,当这种复合材料喷洒在道路表面成型后,不会与行驶中的工程车车轮发生粘连而脱落,也不会引起摊铺机胶轮或履带打滑的麻烦,为交*施工、加快工程进度,保证施工质量创造了必要条件。 
  经过改性后的乳化沥青各项指标都优于未改性的乳化沥青,粘结强度、抗剪强度、粘附性方面都有明显改善。 
沥青混凝土搅拌站

  各处理层对材料性能的要求及施工要点 
  透层 
  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接; 
  (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。 
  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3~5mm,为此透层油一般采用低粘度的煤油稀释沥青。但由于将稀释沥青中的轻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,对环境亦有不良影响,因此宜采用改性乳化沥青作为透层材料。 
  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。粘度太大则透层油不能渗入半刚性基层表面,在基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。 
  基层铺装后,透层油施工要及时跟进,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;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,对于存在浮尘的路段应在清扫后封闭交通,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,有利于透层油透入。待表面水份蒸发后即可开始喷洒透层,洒布量保持在0.6~1.1kg/m2之间,不宜过高。 

  粘层 
  粘层的作用是使各面层之间、面层与构造物粘结成一个整体。粘层主要起胶结作用,对材料的要求也主要在粘结强度和抗剪强度方面,改性乳化沥青较之乳化沥青在这方面有较大地改善。粘层油宜采用快裂型的改性乳化沥青。 
  洒布粘层油时层面间一定要清扫干净,粘层的洒布强调“薄”和“遍”。广州市北二环高速公路沥青路面施工中在各面层间均撒布了由SBR复合粘接剂改性的乳化沥青作为粘层油,一般用量为0.4~0.6kg/m 2,具体用量可根据乳化沥青的浓度(沥青含量)进行调整,调整原则是确保在整个层面提供不大于0.2kg/m2的残留沥青连续封面。从对所取芯样的劈裂试验结果来看,各面层结合处的断裂面均为不规则状,表明结合面的粘结强度大于或等于混合料本身的粘结强度,优于未进行粘层油层间处理的结合强度。 

  路面防水层(下封层) 
  高速公路沥青路面防水层一般是设在有机结合料面层与基层间的有一定厚度的隔水层。防水层与透层结合,在基层和面层之间形成一道抵御水害(包括动水压破坏)的防护层。 
  防水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。与面层和基层不结合的情况相比,它可以减小面层底层由行车荷载引起的拉应力和拉应变(一般情况下可减小50%以上,有时甚至可以减小到25%),并可以明显减小由温度变化引起的沥青面层内的拉应力和拉应变。 
  改性乳化沥青用于沥青路面防水层,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。 
  封层油要在透层油破乳后进行洒布,洒布量控制在0.8~1.6 Kg/m2。在封层油没有完全破乳时及时撒布0.5~1cm 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1~2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撒布的时间,过早或过晚都不能收到良好的效果。 

  桥面防水层 
  由于桥面的各种应变量较大,温度变化剧烈,使用一般的防水措施其效果和耐久性较差。尤其是沥青混凝土面层与水泥混凝土桥面两种材料模量相距较大,这就对兼有防水和粘结过渡作用的防水层材料和工艺方法提出了更高的要求。 
  广州市北二环高速公路大部分桥面防水工程采用SBS热态改性沥青和SBR 乳化改性沥青相结合的方法,效果较好。这种处理方法的优点在于:防水效果好,粘接力强,均匀无接缝,施工进度快。有效的克服了使用防水卷材与多布多涂防水法易出现的空鼓剥离和层间滑动等问题。 
  这种处理方法施工时要求严格控制SBR粘层油的养生时间,在粘层上喷洒 SBS热改性沥青(SBS改性剂含量为4.5%)时的温度应控制在180~200℃之间,洒布量为2.5 Kg/m2。碎石撒布机应及时跟进,撒布覆盖率为60%~70%的2cm 碎石,胶轮压路机直接跟进稳压2~3遍。 

  结语 
  改性乳化沥青的应用,能大幅度改善高等级公路沥青路面层间结合状况,减少使用过程中各种病害的发生。改性乳化沥青应用于高速公路沥青路面层间处理时,因各处理层对材料的要求不同,具体应用时应引起注意,特别是应对透层油在改性后的粘度变化应进行检验。在进行层间处理时,清扫是最为关键的一个环节,下承层的清洁程度将直接影响到层间处理的效果,目前的清扫方式主要是人工以扫帚和钢刷清扫,并辅以高压水枪冲洗。各种层间处理方式要灵活应用,必要时可进行复合处理。机械化施工方面有待增强。

(文章来源:http://www.xhgljx.com/News/jishuwenzhang/228.html 鑫海路机企划部TOM)

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