改性沥青粘结防水层在道路工程中的应用

1、改性沥青粘结防水层在工程中的应用北京工程建设有限责任公司 摘 要 改性沥青粘结防水层是一较新型的工艺，通过南友路施工介绍其工艺特点、施工方法及注意事项，实践证明该工艺性能优良、施工方便，具有较好的推广价值。关键词 改性沥青 粘结防水层 工艺 应用南（宁）友（谊关）高速公路是国道主干线衡阳至昆明公路支线，是广西区公路主干线的重要组成部分，也是我国通往越南乃至东南亚地区最便捷的国际运输通道，它起于南宁吴圩镇，与南宁机场高速相连，止于中越友谊关边境，与越南1号公路相连。该公路为世行贷款项目，全长179.2公里，双向4车道，设计行车速度100公理/小时，路面结构为4cmAC13改进型+5cmAC20+

2、6cmAC25，采用煤油稀释沥青透层+稀浆封层，中上面层间采用较新型的改性沥青粘结防水层。该公路是广西区第一条沥青路面高速公路，南友项目办对沥青路面质量高度重视，从路面结构的选型，到路面施工的全过程，通过聘请公路界专家进行讲座、组织人员到高速公路较发达的省份考察、借鉴经验，并聘请长沙交院教授成立专家顾问小组全程进行指导，修筑了不同类型的试验段，优中选优，以达到从设计、施工均完美的程度。其中原设计方案中上面层与中面层之间设乳化沥青粘层，经论证后变更为改性沥青粘结防水层。1 沥青路面水损害分析我国高速公路沥青路面早期水损害现象较普遍，主要表现为唧浆、网裂、形变、最终形成坑槽，严重影响行车舒适和安全

3、。有研究表明，现场空隙率小于7%时，水损害现象不明显，现场空隙率大于8%时，路面很容易发生水损害现象。如果沥青路面防水性能不好（半开式），水进得去出不来，在行车荷载的作用下形成动载水压力冲刷石子表面，长期作用下使沥青与石子表面剥离、松散而形成坑槽，水渗透至哪一层，哪一层将不可避免遭到破坏，如果水通过面层的上、中、下三层到达基层顶面，动压力水冲刷基层顶面，使得基层与面层发生分离，很容易发生推挤现象，水泥浆上浮形成唧浆、网裂，最后形成坑槽。在我们沥青路面结构类型中，密级配沥青混合料设计空隙率在4%左右，规范要求现场空隙率控制在7%以内，由于沥青混合料的不均匀性以及施工产生的不均匀性，沥青路面的现场

4、空隙率经常出现大于7%现象（雨天过后路面局部发黑的地方特别明显），因此单凭路面结构本身不能够防止雨水进入沥青面层，只有通过功能层（防水层）的作用，才能够减少水渗透现象，达到防水的目的。沥青路面结构设计一般为三层，在设计受力计算时为整体受力，为加强沥青面层间的粘结性，在沥青面层之间设置粘层，特别是使用改性沥青粘结层更增加了层间的粘结效果，本工程中面层与上面层之间使用的就是改性沥青粘结层。2 改性沥青粘结防水层的含义及工艺特点2.1改性沥青粘结防水层的含义在基层顶面或沥青混凝土面层之间喷洒一层改性沥青，再洒布适量的单一粒级的石子，稳压后形成一具有防水和粘结作用的功能层。2.2改性沥青粘结防水层设置

5、在中面层顶部的原因在高速公路水损害中，通常产生坑洞的部位有上面层、中上面层，还有三层均破坏的。据有关资料调查显示，由于现在沥青混凝土面层较厚（通常在15cm以上），在雨水尚未透入下面层之前，上面层或中面层就已经出现坑洞破坏，而且大部分坑洞均出现在中上面层，这也再次证明只要水渗透到哪个部位，哪个部位就破坏的道理。因此，与其将粘结防水层设置在基层顶面，不如设置在中上面层之间，使其与表面层形成一个整体，将雨水阻于表面层上不让其下渗，有效地解决沥青面层水损坏现象。2.3改性沥青粘结防水层的特点改性沥青粘结防水层通常采用SBS改性沥青，与普通沥青相比由于其软化点高，提高了防水层的高温抗剪强度，并有效防止

6、泛油现象。同时改善了防水层低温抗裂性和延缓反射裂缝上升的能力。在粘结防水层上方洒布单一粒级的碎石层，在表面层混合料摊铺时，高温混合料将SBS改性沥青烫化，在压路机的柔撮下改性沥青上浮、石子滚动，白碎石裹覆沥青变成黑碎石，并与表面层混合料形成一体，避免其间形成软弱夹层，提高了面层的整体强度。因此，聚合物SBS改性沥青粘结防水层具有如下特点：（1）表面层下部形成富沥青层，同时与中面层间存在一薄沥青膜，二者共同作用形成粘结防水层，有效防止雨水渗入。我们在施工检测时，通过钻取芯样观察，表面层下部1.5cm左右形成富沥青层，骨料间沥青胶泥颜色较黑，而上部沥青胶泥颜色发白，说明下部沥青胶泥沥青含量较多，胶

7、泥在高温时流动性较强，有效地填充了表面层下部空隙，起到了防水的目的。（2）聚合物SBS改性沥青高温性能好、粘结性强；同时施工时洒布的同步碎石嵌入表面层内部，与表面层混合料融为一体，其间不存在软弱夹层，中面层与表面层有效粘结成一体，整体结构强，提高了层间抗剪能力。（3）由于改性沥青软化点较高，改性沥青粘结防水层不会出现泛油问题。（4）由于表面层底部富沥青层的存在，其下部混合料粘结力较强，就象套箍作用将表面层粘结成整体，即使表面出现裂缝等病害，也可大大延长路面的使用寿命。（5）采用机械化施工，施工效率高，质量有保证。3 粘结防水层的施工工艺3.1粘结防水层的材料规格、用量及技术指标基质沥青采用泰普

8、勒AH-70型道路石油沥青，采用SBS改性剂，设计洒布量为1.62.0ml/m2；碎石采用石灰岩，粒径为1619mm，石子应洁净、干燥，设计洒布量为覆盖率50%左右（见下表）。材料名称规格/型号洒布量备注SBS改性沥青AH-701.62.0ml/m2泰普勒碎 石1619mm覆盖率50%石灰岩实践证明，为避免形成碎石隔离层，石子洒布量以覆盖率4050%更佳。技术指标SBS改性剂（I-D）针入度(25、100g、5s)0.1mm最小40针入度指数PI最小±0.2延度5，5cm/min(cm)最小25软化点TRB（）最小70运动粘度135（Pa·S）最大3闪点（）最小230溶解度

9、%最小99离析软化点差（）最大2.5弹性恢复25最小85RTFOT后残留物质量损失%最大1.0针入度比25%最小65延度5（cm）最小153.2粘结防水层施工工艺及要求清扫路面喷洒SBS改性沥青洒布单一粒级碎石胶轮压路机碾压（1）路面清扫优先选用清扫机配合空压机进行，路面确实污染严重需要用水冲洗时，路面必须经充分干燥后方可进行沥青喷洒。（2）SBS改性沥青必须喷洒均匀，沥青洒布车须配备自动加热系统、自动测速装置和自动控制喷洒量，且各个喷嘴能够单独自动控制，喷油管具有回路，能严格控制喷洒量。洒布量为1.62.0ml/m2，喷洒时两幅重叠1.01.5cm，并采取防护措施防止对路缘石等结构物造成污染

10、。洒布沥青时气温不应低于10，风速适度，浓雾或雨天路面潮湿时不应施工。（3）碎石洒布须紧跟进行，有条件可采用同步碎石车进行洒布。石子覆盖率为50%左右。（4）采用轮胎压路机进行碾压，使碎石与沥青层粘结稳定。已施工完成的SBS改性沥青粘结防水层3.3粘结防水层施工注意事项（1）喷洒SBS改性沥青前，路面必须充分干燥、洁净才能进行，避免路面清扫不净影响粘结效果，严禁将水份封闭在中面层空隙中。我们在施工中，曾出现一块约1m2大小的鼓包现象，压路机无法压实，我们用螺丝刀插入检查，一股水蒸气从表面层底部泄出，鼓包消除。分析原因，我们认为该处在洒改性沥青时，水分被封闭在中面层的空隙中，表面层施工时高温混合

11、料将水分气化向上蒸发，又无法泄出，故形成鼓包现象。（2）沥青必须洒布均匀，并严格控制沥青洒布量，一般按设计下限至中值之间控制。经验上以石子表面上1.01.5mm厚度油膜为宜，不可以高限控制，避免出现施工中泛油现象。在施工中如出现带状的、非全段面的泛油现象（碾压时混合料发软、表面较光、发亮，轮胎压路机有明显轮迹），经分析，带状的宽度基本与沥青喷洒车洒布宽度相符，而同一段面上其它地段无泛油现象，这说明不是混合料拌合不均造成的，而是由沥青洒布量偏大造成的，因此沥青的洒布量和洒布的均匀性必须严格要求，必须采用先进的设备、调试到最佳状态、精心组织施工，并做好施工检测工作。（3）沥青喷洒时避免出现带状重叠

12、，造成沥青洒布量过大；另在喷洒开始和结束时采取必要措施，避免油量过大或出现沥青油包，同时派专人对洒布后的工作面进行排查，对发现油包处进行清除（用热混合料烫化混合后铲除，或用火烤化铲除），以免在表面层施工时油包被烫化出现泛油现象，我们在施工中曾多次出现过类似现象，处理起来很困难，也影响路面平整度和路容美观。（4）碎石洒布均匀，覆盖率为50%左右，碎石粒径为1619mm的单一粒级，石子表面应干燥、洁净无粉尘，有利于与沥青粘结；碎石的洒布量及粒径要求要严格控制，原因如下：洒布碎石层的首要目的是保护沥青膜不被施工车辆和摊铺机破坏，同时吸收一部分沥青，避免泛油。石子覆盖率50%左右的目的有二：其一是避免

13、（或减少）石子重叠现象，留50%的空隙让表面层混合料来填充，使防水层与表面层形成整体。如果碎石洒布量过大，表面层与中面层之间将形成一白色隔离层，危害性较大；其二是让热混合料落入石子空隙中，将改性沥青油膜烫化，在碾压时自由沥青上浮裹覆白石子，同时自由沥青在毛细作用下与表面层下部1.5cm左右混合料混合形成一富油层，融为一体。石子粒径为1619mm单一粒级，其目的是石子之间形成的空隙与表面层石子的最大粒径相适应，有利于混合料中石子嵌入其中，避免大石子架空现象；同时洒布的石子粒径亦不能过大，因为表面层设计厚度为4.0cm，石子粒径过大将对表面层混合料形成干涉，影响表面层结构。（5）采用轮胎压路机碾压，目的是将重叠的石子重新排列为单层，与沥青油膜充分粘结、稳定，避免搭接形成空隙；同时使石子重新定位，使其较稳定的面朝下与沥青粘结。大吨位的双钢轮压路机容易将石子压碎，故一般不予采用。4 结语改性能沥青粘结防水层是一个较新的工艺，其设置在中面层与表面层之间，与表面层下部形成富沥青层，既有效地将雨水阻于中面层之上，又有效保护了表面层不被破坏，具有十分重要的意义。采用较先进的设备机械化施工，施工进度、质量均