论文聚合物路面基层在公路工程中的应用

1、新材料Soilfix的应用聚合物路面基层在公路工程中的应用李根北京鑫畅路桥建设有限公司，北京 通州 1011012011年11月30日新材料应用Soilfix聚合物路面基层的应用李根(北京鑫畅路桥建设有限公司，北京 通州 101101)摘要：以往的路面结构以刚性、半刚性结构为主，而刚性、半刚性路面有强度高，整体性强，局部破损后维修困难等特点。利用级配碎石与Solfix聚合物拌和，作为柔性路面基层材料，是一种新的尝试，在公路建设市场正在进行尝试性试验，下面就Solfix聚合物柔性路面基层在北京市大兴区东礼路提级改造工程中的应用进行各方面的探讨。关键词：Soilfix聚合物；路面基层；在公路工程中

2、；应用文献标志码：CApplication of Polymer in Highway Engineeringligen（beijing xinchang road & bridge construction co.,ltd, Beijing Tongzhou 101101）1 工程概况 随着公路建设的不断发展，刚性、半刚性路面基层得到了长足发展，由于刚性、半刚性路面具有强度高，整体性强的特点，伴随而来的就是干缩、温缩裂缝，易形成反射的路面裂缝，导致路面结构层进水，在裂缝处荷载应力不连续，使得基层、底基层、路基承载力迅速降低，极易出现更多裂缝、唧浆和坑槽等病害，并且，病害形成后，没有愈

3、合能力，造成病害处理维修困难。在此背景下，欧美科研人员经过数千次的化验和道路应用试验检测，利用聚合物基层处理、冷拌聚合物道路面层、道路表面处理封层等方法，试图利用柔性路面结构，延长道路的使用寿命，解决刚性、半刚性路面破损维修难问题。我国也在很多道路结构上，进行了相应探索。大兴区东礼路（东大路磁大路）提级改造工程位于大兴区魏善庄镇，在建设单位北京市交通委员会路政局大兴公路分局等相关部门的大力支持下，东礼路提级改造工程由设计部门设计为新材料聚合物（Soilfix）柔性路面基层实验路段，Soilfix是澳大利亚Romix公司生产的一种聚合物，实验路段总长1000米，分两种结构方案实施，每种方案各50

4、0米。2 设计原理目前我国的道路设计标准趋于刚性、半刚性结构理论，柔性路面结构设计尚不完善。聚合物稳定结构的设计方法是以国际上的柔性路面设计法为基础发展来的。聚合物（polymer）是指分子间由结构单位(structural unit)、或单体，经由共价键连接在一起，具有非常大的分子量的化合物。聚合物稳定级配碎石（砾石）：由聚合物胶黏剂与粗、中、小碎石（砾石）集料和石屑、水各占一定比例均匀拌和的混合料。聚合物稳定原理：Soilfix聚合物材料是通过采用多种特殊树脂及多种有机添加剂混合而成的共聚物溶液，它可溶于水并以水为传导媒介均匀分散到土石等稳定材料表面。经有效的压实和水分挥发过程，在道路结构

5、层内部的土石固体颗粒表面形成有机粘膜，将其牢固地粘结成整体，并形成强而韧的柔性结构层特性。聚合物道路基层的验算主要是控制永久变形和开裂这两种损坏类型。因此一般选用沥青面层底面拉应变、低温收缩应力、路基顶面竖向压应变、沥青面层永久变形等作为设计指标。施工中材料要求包括砂石料的级配、压碎值和混合料的CBR强度，通过控制聚合物添加量、压实度、结构层厚度等保证结构要求。3 聚合物基层准备及施工3.1 施工前准备 技术工艺准备：n 人员施工前培训：要求施工人员充分了解材料特性和各自工序施工要点。管理人员按工序合理分配施工人员和设备，班组长要掌握各工序施工要领和各个工序间衔接的安排。n 技术准备：根据整体

6、图纸和施工方案以及预算和进度情况确定每天的施工量，并以此计算出每天原料和聚合物（Soilfix）聚合物的使用量。1）确定材料a） 轧制碎石的材料可以是各种类型的岩石(软质岩石除外)、圆石或矿渣。b） 碎石中针片状颗粒的总含量不超过20。碎石中不应有粘土块、植物等有害物质。d） 2）确定材料级配。级配：级配碎石材料应预先筛分成几组不同粒径的碎石，例如37.519mm, 199.5mm, 9.54.75mm的碎石，4.75mm以下的石屑，然后组配而成。Soilfix级配碎石或级配碎砾石的颗粒组成范围通过质量百分率（%） 项目编号基层实际筛孔尺寸（mm）37.510010031.5901009726

7、.579959319.06085791653806413.24874559.54065504.752550302.361840200.6925150.362080.075073液限（%）28无塑性指数潮湿多雨地区塑性指数宜6，其他地区塑性指数宜9。实际：无3）做击实试验测最大干密度和最佳含水量。做承载比CBR试验确定材料掺配比是否符合要求，CBR要求大于160%。实际375%。4）测定混合料的含水量，采用摊铺机摊铺水分散失较小，应按最佳含水量严格控制拌和聚合物（Soilfix）混料含水量。实际5.12%。5）计算施工量，按厚度和松铺系数推导出每日处理聚合物（Soilfix）量，拌和后的混料量。

8、实际1.32。6）摊铺压实现场随机抽取拌合料密封送检再次检测承载比，要求CBR大于160%。压实度控制达到98%。实际248%。3.1.2 组织准备：由施工负责人指挥各部门协调施工，工艺控制派专人负责，配备相应的测量员、试验员，施工员、交通疏导员、安全员等。新材料厂家派现场指导人员进场。3.1.3 施工机械的配备：根据本工程的实物工程量结合工期需要，另外综合考虑本工程的实际情况，现场配置。基本配置设备：无机料摊铺机2台，20吨以上震动压路机3台，胶轮碾1台，运料50吨自卸车15台以上，局部补强震动小碾1台。采用厂拌无机料拌和站1座，存放聚合物水箱（2吨以上）1个，添加聚合物水泵1台并改装好加聚

9、合物阀门和管线，装载机5台（料场4台，现场1台）、挖掘机1台（料场）。3.1.4 水、电、劳动力的配置：保证用水、用电和照明。根据工程及施工进度以及劳动力需用计划，随各阶段施工的用工情况，随时调整、配备人员。满足工程的需要，形成严密的动态管理。3.2 聚合物（Soilfix）稳定基层施工方法 路基的处理1）原有旧路为二级路，由于交通量较增大，大中型，重型车辆较多使原结构被破坏，裂缝，坑槽病害较多，路基变形、局部强度明显不足。注意路基处理要充分压实，目的是达到强路基要求。2）掺灰8%处理土基要求回弹模量应达到40MPa。3)二灰碎石底基层作为对于二灰碎石底基层，应进行压实度检查，弯沉值检验结果可

10、以作为参考数据。凡不符合设计要求的路段，必须根据具体情况，采用措施，使之达到规范规定的标准。符合规范要求。3.2.2 聚合物（Soilfix）实验路结构形式聚合物（Soilfix）稳定级配碎石的施工3.2.3.1本次试验段采用大、小碎石、石屑分仓料掺配而成的混合料。3.2.3.3 聚合物（Soilfix）稳定结合料对施工温度不敏感，施工不受温度影响，对于目前早晚温差增大的北京地区秋季施工较为便利。水的作用是传导Soilfix的介质和保障最大干密度。因此在结合料不产生结冰的气候条件下，随时可以施工即Soilfix稳定级配碎石施工环境温度应在冰点（0ºC）以上。3.2.3.4 聚合物（S

11、oilfix）胶黏剂原液添加量： 按最大干密度的0.5%添加。3.2.3.5 拌和前准备工作并严格按最佳含水量调整合控制。3.2.3.6 拌和1）本次试验路要求使用拌和站集中厂拌法拌制Soilfix稳定料。2）根据CBR检测结果本次分仓料掺配采用10-30碎石,10-20碎石,5-10碎石，4.75mm以下的石屑，按试验室筛分计算并检测合格CBR的掺配比混料。3）不同粒级的碎石和石屑等集料应隔离，分别堆放，分仓添加。4）在正式拌制聚合物（Soilfix）级配碎石（或级配砾石）有机结合料之前，必须先调试所用的厂拌设备，使混料级配、聚合物添加量和含水量都能达到规定的要求。聚合物原液采用水泵按单位流

12、量单独添加，水份单独调节。按500吨电脑计量混料进行批次检查，核实聚合物加入量，并根据实际情况进行增补聚合物或级配碎石料，并用装载机拌合均匀。5）在拌制料场现有的干混料时，如颗粒组成发生明显变化，应重新调试设备。6）配料计量要求必须准确。混合料必须搅拌均匀，作业区内拌和后混料颜色一致。不允许出现粗细颗粒离析现象。7）3.2.3.7 摊铺1）用摊铺机进行摊铺混合料。2）铺20米进行实测摊铺系数，并按摊铺厚度和松铺系数推导出总量（级配碎石松铺系数按实际检测确定，估算值约为1.26-1.35），拌和后未经碾压的混料，在不压实保水堆放情况下存放不宜超过3天。实际当天摊铺，当天成型，松铺系数1.37。3

13、）计划1公里试验路在1日内完成，若出现两个工作日交接，下一个工作日混料要与头一个工作日预留段材料混拌后摊铺压实。当采用人工整型、调整高程时，应采用铁锹与耙，并应先将混合料铺平，用拱板或拉线进行初步整型，再用压路机初压遍后进行第二次整型；在整型过程中，严禁通行任何车辆，并应由人工配合消除粗、细料的离析。设专人跟在摊铺机械后面，及时消除粗细集料离析现象。对于粗集料“窝”和粗集料“带”，添加细集料，并拌和均匀；对于细集料“窝”，添加粗集料，并拌和均匀。7）用摊铺机将料均匀地摊铺在预定的宽度上，表面应力求平整，并具有规定的路拱。应同时摊铺路肩用料。8）应避免纵向接缝。在不能避免纵向接缝的情况下，纵缝必

14、须垂直相接，不应斜接。3.2.1）至少使用18t以上光面压路机配合碾压，并配合15吨以上胶轮压路机联合碾压。2）水分挥发至最佳含水量时进行碾压。在压实过程中随时检查有无软弹、起皮、推挤、波浪及裂纹等现象，如发现应及时采取处理措施。3）边缘碾压：采用双钢轮和钢轮边缘较胶轮外侧宽的单钢轮。对于无侧限边缘要求充分压实，可采用强夯机边部补强，同时对于边缘外侧要求人工锹镐或夯板整形。4）碾压方法：摊铺整形后，当聚合物（Soilfix）级配碎石的含水量等于或略大于最佳含水量时，立即用振动压路机或轮胎压路机进行碾压。直线和不设超高的平曲线段，由两侧路肩开始向路中心碾压；在设超高的平曲线段，由内侧路肩向外侧路

15、肩进行碾压。碾压时，后轮应重叠13轮宽；后轮必须超过两段的接缝处。后轮压完路面全宽时，即为一遍。碾压一直进行到要求的密实度为止。一般需碾压6遍以上，应使表面无明显轮迹。压路机的碾压速度，头两遍以采用1.51.7kmh 为宜，以后用2.02.5kmh。5）路面的两侧应多压23 遍。6）严禁压路机在己完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车。7）用压路机在已初平的路段上快速碾压一遍，以暴露潜在的不平整。8）施工放样在压实过程中检测设计高程。 图3 聚合物基层施工 图4 现场质量控制3.2.3.9 养生1）压实后封闭交通养生。 2）日照养生5-7天，表面干燥后进行面层施工，实际养生14天。3）聚合物（S

16、oilfix）有机结合料为水分蒸发养生，不需要洒水，要求日照通风干燥养生。4）在养生期间可以开放交通。但应限制重车通行，其他车辆的车速不应超过30km/h。开放交通势必牺牲表面平整度，而薄沥青面层对基层平整度又要求十分严格，因此对开放交通或淋雨后路面出现的表面松散和轻微坑槽要及时碾压修补处理。及时开放交通对整体强度不会有影响，反而会使基层更密实。5）养生期结束后，其上为沥青面层，先清扫基层，并立即喷洒透层或粘层沥青。4 聚合物（Soilfix）稳定基层试验检测和验收项目标准值时间安排备注路床土基层弯沉不大于设计要求底层施工前符合设计要求压实度95%抗压回弹模量符合设计要求平整度20垫层压实度9

17、5压实后符合设计要求平整度20施工过程中厚度不小于设计聚合物Soilfix稳定层CBR大于140%施工前20天试验所选材料掺配比CBR材料、掺配比控制施工中抽检混料CBR现场混料控制弯沉无要求铺筑面层前与原设计数据比较动态回弹模量无要求压实度（灌砂法）代表值89%极值96%聚合物铺筑后3天之内摊铺碾压后检测，水分过高是，可挥发2-3天后再追加碾压检测厚度代表值 -10合格值 -20施工过程中摊铺面层前平整度12未封闭交通需适当修整沥青混凝土或聚合物混凝土 面层马歇尔试验面层施工完毕符合行业规范弯沉无要求动态回弹模量无要求厚度代表值 -8%H合格值 -15%平整度2.5mm4.2 聚合物柔性路的

18、验收指标 加州承载比CBR 衡量路基强度的重要指标，聚合物稳定级配碎石浸水96小时要求CBR大于140，通常需要根据各道路实际交通重载情况适当提高CBR指标要求，大于160为优质。以上两项施工控制指标为必检指标。 针对Soilfix柔性基层沥青路面整体检测：施工过程中通过对配合比、拌和均匀度、水分控制、压实度控制来确保施工质量，并对路床土基尤其是回填土的控制和检测，边沟排水质量的检查是达优的关键。 图5 渗水试验 图6 弯沉检测 图7 沥青面层摊铺后效果 图8 现场考察5 结语5.1聚合物材料的应用特点1）具有环保性：聚合物材料是一种无毒无害不腐蚀无重金属的环保产品，对水源和土壤无任何破坏。 2）具有经济性：聚合物的性价比优于常规沥青混凝土路面，聚合物只用沥青混凝土造价的一半就达到了全厚式沥青路面的效果。聚合物结构只需对其上的薄磨耗层进行养护，可以避免开膛破肚式的养护和翻修，又不出现裂缝，显著降低养护成本。再加上工期缩短，寿命延长，附加价值是巨大的。 3）工期是半刚性基层的一半，施工快捷设备简单，高等级道路采用厂拌法和摊铺机摊铺可以更好的提高效率和铺筑质量。聚合物稳定层经日照，稳定层表面干燥后即可铺筑沥青面层