同步碎石封层技术和 SBS改性沥青防水层

1、同步碎石封层技术和 SBS改性沥青防水层的应用研究谢祥根(湖南省交通科学研究院，湖南 长沙410015)摘 要：论述了聚合物 SBS改性沥青防水层的特点，分析了同步碎石封层技术的优点，结合实例介绍了采用同步碎石封层技术施工 SBS改性沥青防水层的施工工艺和性能检测，实践表明 SBS改性沥青防水层是一种性能优良的防水层和抗裂结构，同步碎石封层技术是一种施工简单、迅速、性能良好的施工技术，二者结合能有效提高防水层 (下封层 )的防水、抗裂效果。关键词： 同步碎石封层技术 SBS改性沥青 防水层目前，我国的沥青路面基本上采用水泥稳定碎石、二灰稳定碎石等半刚性基层结构。不论在施工过程中，还是在通车使用

2、过程中，温缩、干缩、疲劳等原因引起半刚性基层的开裂是不可避免的。沥青面层的低温开裂、疲劳开裂、基层裂缝引起的反射开裂以及沥青面层本身的空隙率，都是导致沥青路面水损坏的重要因素。为防止雨水渗入到面层与基层的交界面上产生冲刷与唧浆损坏，保护基层，同时延缓或减少基层开裂引起的沥青面层反射裂缝，国内高速公路都在基层表面设置下封层 (或称防水层 )。目前，我国高速公路路面结构中常用的下封层 (防水层 )包括沥青单层或双层表面处治、细粒式或砂粒式沥青混合料、乳化沥青或改性乳化沥青稀浆封层，但密水防水、抗裂效果均不太理想。近年又发展了改性沥青防水层，其优越的密水防水、抗裂性能得到了公路界的肯定和重视。但是，

3、我国的改性沥青防水层基本采用 2套设备 1台普通型或智能型沥青洒布车和 1台碎石撒布机来配合完成施工。同步碎石封层技术的发展和优点为改性沥青防水层的推广应用注入了新的动力。在常张高速公路和邵怀高速公路，我省首次采用同步碎石封层技术，首次开展 SBS改性沥青防水层的应用研究，对我省的高速公路沥青路面结构设计和施工提供技术支持。1SBS改性沥青防水层1.1 SBS改性沥青防水层结构在已喷洒透层的水泥稳定碎石基层顶面，洒布用量约为 2.0kg/m2左右的聚合物 SBS改性沥青，然后再在上面均匀撒布一层单一粒径的碎石，碎石粒径的大小应与防水层上铺筑的沥青混凝土粒径相匹配，其撒布面积为满铺的 6070，

4、然后用胶胎压路机稳压 12遍成型。撒布单一粒径碎石的目的是保护防水层在施工过程中不被运料车等施工车辆轮胎和沥青混合料摊铺机履带所破坏，防止改性沥青被高温气候和热沥青混合料熔化后粘轮而影响施工。理论上，碎石之间是互不接触的，当摊铺沥青混合料时，高温混合料进入碎石间隙中，使改性沥青膜受热熔化，碾压密实后，白碎石变成了沥青碎石，并嵌入了该沥青结构层底部与其形成一个整体，并在结构层底部形成 1.5cm左右的“富油层 ”，可有效起到防水层的作用。1.2SBS改性沥青防水层的特点改性沥青防水层采用 SBS改性沥青，与普通沥青(包括乳化沥青、乳化改性沥青和热纯沥青 )相比提高了防水层的高温抗剪强度，改善了防

5、水层的低温抗裂性与延缓反射裂缝上升的能力。在防水层上撒布单一粒径的碎石，与其它防水层形式相比，在上层沥青混凝土施工过程中经过高温碾压，使防水层改性沥青上浮，将单一粒径的“白碎石 ”变成“黑碎石 ”并与上层沥青混凝土融为一体，消除了面层与防水层之间的软弱夹层，从而可进一步提高面层的整体强度。因此，SBS改性沥青防水层的主要特点有： 采用厚沥青膜 (单位用量达到 2.0kg/m2左右 )，厚度达 2.0mm左右，防水效果好； 采用改性沥青，延性 (弹性恢复 )好，即使基层开裂也不会引起 2mm厚的改性沥青防水层开裂； 厚沥青膜可起到应力吸收层的作用，可延缓基层收缩开裂所造成的反射裂缝； 可采用机械

6、化施工，施工速度快、质量易控制； 防水层与其上沥青面层形成一个整体，不会出现软弱层； 采用改性沥青，不会产生泛油的问题。1 同步碎石封层技术所谓同步碎石封层，就是用专用设备即同步碎石封层车及粘结材料在同一秒钟内同步铺洒在路面上，通过轮胎压路机碾压形成单层沥青碎石层。同步碎石封层可以使用不同类型的沥青结合料： 软化纯沥青、聚合物改性沥青、乳化沥青、聚合物改性乳化沥青、稀释沥青等。同步碎石封层技术和设备是由法国赛格玛 SECMAIR公司发明的。该技术首先被法国公路总署采纳，并应用于整个法国及其它欧洲国家，美国，南、北美洲，俄罗斯，印度，非洲，澳洲等数十个国家和地区，已经实施了成百上千万平方米的同步

7、碎石封层。在 2002年，同步碎石封层设备和技术被引入中国。传统的石屑封层技术，是先洒布沥青结合料、然后撒布碎石，再碾压成型。它是通过使用 2种不同的设备：一辆普通型或智能型沥青洒布车，一辆碎石撒布机车来进行。应用传统石屑封层技术，沥青与骨料结合时，沥青结合料的温度已经降到很低，碎石落入沥青结合料的接触面角为负角，接触面小，沥青结合料与骨料的结合性差，容易引起骨料 (碎石 )流失。同步碎石封层的工作原理是利用专门的施工设备 同步碎石封层机，将高温沥青 (喷洒时热改性沥青的温度应达 170以上 )与洁净干燥的均匀石料几乎同时 (1s内)喷洒在路面上，保证沥青与石料在最短的时间内完成结合，并在外荷

8、载作用下不断形成强度，见图 1。骨料摊铺停止时，沥青结合料的摊铺自动停止，不存在等待骨料的沥青结合层。结合时，喷洒温度为 170的聚合物改性沥青，结合时温度也可保证在 165以上，沥青结合料的流动性仍很好，由于流体沥青的表面张力，使热沥青沿石料表面向上爬升，爬升高度约为石料高度的 2/3，并在石料的表面形成一个半月面，使石料被沥青裹覆的面积达约 70，保证了沥青与石料有足够的结合强度。同时，沥青的毛吸引力可以产生一个凹面，流动性很好的沥青进入骨料表面的微观纹理中，该凹面与骨料间好似镶嵌珠宝，因此不会有骨料流失。同步碎石封层是低能量沥青结合料顺利渗入基层表面微裂缝的技术，起着很好的封缝作用。3S

9、BS改性沥青防水层的应用2005年，我省在常张高速公路 k67+125k68+031右幅的水泥稳定碎石基层顶面，采用赛格玛30通用型同步碎石封层车，首次施工了SBS改性沥青防水层试验段，在密水防水、抗裂防裂等方面取得了明显效果。2006年，邵怀高速公路沥青路面路段的水泥稳定碎石基层顶面全部采用 SBS改性沥青防水层 (共计 1458 099m2 )，并且全部采用赛格玛同步碎石封层车施工，首次在我省大规模推广应用同步碎石封层技术和 SBS改性沥青防水层的应用研究。3.1 机械设备采用同步碎石封层技术施工 SBS改性沥青防水层，需要以下机械设备：1) 同步碎石封层车 1台。虽然我国已有厂家生产出同

10、步碎石封层车，但都是利用法国赛格玛同步碎石封层车的技术进行研制生产的。我省都是利用进口的赛格玛同步碎石封层车，常张高速公路试验段采用 40通用型，邵怀高速公路采用 40通用型(39、40合同段 )和 41通用型 (37、41合同段 )。赛格玛 (SECMAIR)同步碎石封层车的主要技术参数见表 1。2) 50型装载机 1台。主要是给封层车装碎石用。3) 1620 t胶轮压路机 12台。4) 2540 t沥青高温罐罐车 1台。5) 15t以上碎石运料车，具体数量根据运距确定。6) 必要时，需石料 (加工 ) 清洗设备 1台。7) 必要时，6000L以上洒水车 1台。8) 其它小型设备及现场试验设

11、备。3.2沥青材料常张高速公路试验段采用湖北科氏公司生产的成品 SBS改性沥青，其技术要求与邵怀高速公路相同。邵怀高速公路采用现场改性，基质沥青采用中海 36 - 1泰州 70号 A级沥青，其性能指标检测结果见表2，采用韩国进口或岳阳巴林石化国产的星型SBS改性剂，改性沥青的性能指标检测结果见表3。SBS改性沥青封层的沥青用量为 2.0kg/m2。3.3 集料集料采用粒径为 13.219mm的石灰岩单粒径碎石，它应洁净、干燥、无风化、无杂质，具有良好的颗粒形状。常张高速公路采用 AC-25沥青下面层碎石的 13.226.5mm的石灰岩单粒径碎石。邵怀高速公路 AC 25沥青下面层碎石分 5级备

12、料：1926.5mm、13.219mm、4.7513.2 mm、2.364.75mm、02.36mm，2.36mm以上的碎石采用水洗设备清洗干净，下封层 (防水层 )采用水洗过的下面层 13.219mm单粒径碎石，性能指标检测结果见表 4。石灰石单粒径碎石的用量为满铺面积的 6070之间。3.4施工工艺SBS改性沥青防水层施工顺序： 准备工作上料、摊铺碾压养护质量检测。1) 准备工作。施工前，对已喷洒透层的基层顶面进行检查，有破损地方应进行修补；若有其他污染或杂物应进行冲洗或清扫，当用水冲洗时，应等水分蒸发表面完全干燥后才可进行改性沥青封层的施工。对路缘石等两旁结构物或设施采取覆盖措施，以防改

13、性沥青喷洒飞溅污染结构物。确定单位面积碎石撒布量。为了保证施工时碎石能够均匀地满布在原路面上，防止出现“缺料露油 ”现象，要事先确定封层单位面积所用碎石的数量。此项量测用仪器为一带有刻度的容量盒，将施工用碎石按 6070均匀、不重叠地摆铺在盒底面上，然后把盒竖立，使碎石堆集在一侧，通过读取盒盖上的数据，计算出单位面积上所用石料的体积及质量。试验结果表明，邵怀高速公路的 SBS改性沥青防水层的碎石撒布量为 810kg/m2 。2) 上料、摊铺。在施工现场，采用轮式装载机向同步碎石封层车的骨料斗装载 13.219mm单粒径石灰石碎石，从沥青高温罐车泵吸高温改性沥青 (180左右 )到同步碎石封层车

14、沥青储罐内。为防止高温沥青罐车的输油管阀门滴漏沥青，应采用铁质容器接受滴漏沥青。将装好料的同步碎石封层车开至施工起点，操作手调整好各个系统的工作参数；然后指挥驾驶员沿预先设置的控制线起步，行驶速度应控制在 58km/h左右。打开各料门控制开关，使沥青喷出，同时撒布均匀碎石。改性沥青洒布量的参数 2.0kg/m2一旦设定，同步碎石封层车的控制系统就会根据车速自动调节沥青流量，使洒布量控制在 2.0kg/m2，误差控制在±5以内。碎石撒布量应根据现场试验检测，通过控制车速确定。施工时，应注意几点： 为保证雾状喷洒而形成均匀、等厚度的沥青膜，必须保证 SBS改性沥青洒布温度在 170以上。

15、 洒布 SBS改性沥青封层的施工气温不应低于 15，大风、浓雾或下雨天不得施工。 喷油嘴高度不同沥青膜厚度不同 (各个喷嘴喷出的扇形雾状沥青重叠情况不同 )，通过调整喷嘴高度使得沥青膜厚度适宜和均匀。 碎石封层车应以适宜的速度匀速行驶，在此前提下石料和粘结料两者的撒布率必须匹配。 改性沥青与碎石洒布后，应立即进行人工修补或补撒，修补的重点是起点、终点、纵向接缝、过厚、过薄或不平处。 派专人手拿竹扫帚紧跟同步碎石封层车后边，及时把弹出摊铺宽度 (即沥青洒布宽度 )外的碎石扫到摊铺宽度内；或加工挡板防止碎石弹出摊铺宽度。 当同步碎石封层车上任何一种料用完时，应立即关闭所有材料输送的控制开关。查对材

16、料剩余量，校核拌和准确性。3) 碾压。刚洒布的防水层不能立即碾压，否则高温改性沥青会粘附胶轮压路机的轮胎并粘走碎石。当 SBS改性沥青温度降至 100左右时，采用胶轮压路机稳压 1个来回，控制行驶速度在 58km/h，使碎石压入改性沥青之中且粘结牢固。4) 养护。封层铺筑后，严禁施工车辆急刹车和掉头。应封闭交通，SBS改性沥青封层的施工与下面层的施工紧密衔接，紧接着施工沥青下面层。摊铺完下面层后方可开放交通。经胶轮压路机稳压形成的防水层表面，碎石和沥青的粘结非常牢固，改性沥青的延性 (弹性恢复 )大，发挥应力吸收层作用，能有效延缓和减少基层裂缝在面层上的反射裂缝。5) 现场质量检测。外观检测

17、改性沥青封层的改性沥青洒布：SBS应均匀无漏洒和油层过厚现象。改性沥青封，SBS层的单粒径碎石撒布应均匀 不重不漏。洒布量检测分总量检测和单点检测。前者控：制施工路段的总体洒布量，对碎石和沥青过磅称重，根据洒布路段的长度和宽度计算洒布面积，然后计算施工路段的总体洒布量。后者控制单点洒布量和均匀性，检验项目与检验标准见表5。 单点检测采用摆盘子法： 用钢卷尺测量方盘 (搪瓷盘 )的上口面积，准确至 0.1cm2，称取方盘的质量准确至1g；在洒布正常路段随机选择测点，在洒布宽度内摆放 3个方盘，但应躲开封层车车轮轨迹，3个方盘间距 35m，该处的测点桩号以中间方盘的位置表示；同步碎石封层车按正常施

18、工速度和洒布方法施工；将已经接受样品的方盘取走，及时对空白处补洒沥青和碎石，称取方盘和沥青、碎石的重质量，准确至 1g；计算方盘内沥青和碎石的质量；用镊子等工具取出碎石，用三氯乙烯浸泡溶解沥青，干燥碎石并称重，计算方盘内碎石和沥青的质量；计算单位面积洒布量，计算 3平行试验的平均值 (kg/m2)。检测结果表明，同步碎石封层车的沥青洒布量比较稳定，不受车速影响。碎石撒布量受车速影响比较大，要求驾驶员保持一定车速匀速行驶。4 结 语聚合物 SBS改性沥青防水层，提高了防水层的高温抗剪强度，改善了防水层的低温抗裂性与延缓反射裂缝上升的能力，对保护基层免受冲刷破坏和13沥青面层早期损坏具有非常现实的重要意义。同步碎石封层技术将高温改性沥青与洁净干燥的均匀石料几乎同时 (1s内 )喷洒在路面上，保证沥青与石料在最短的时间内完成结合，保证了沥青与石料有足够的结合强度。同时，同步碎石封层