沥青路面不粘轮乳化沥青防水粘结层施工工法

1沥青路面不粘轮乳化沥青防水粘结层施工工法我国修建的高速公路建设无论是设计标准还是施工工艺，总体水平都有显著的提高，然而往往通车不到不久就出现早期损坏，其中危害最大、最常见的就是水损害。对于沥青路面，由于其孔隙率较高，没有防水作用，于是水的渗入和滞留，在温度和荷载综合作用下，不仅造成面层的松散、剥落和坑槽破坏，而且，渗入水会造成基层软化、强度降低，进而诱发面层更加严重的破坏。乳化沥青作为防水粘结层在公路工程中得到广泛应用，并对预防水损害问题起到主要作用。但是，通常乳化沥青喷洒一层后，在施工摊铺沥青时，车轮、摊铺机碾压在薄薄一层破乳后沥青粘结层上，沥青粘附在车轮上，从而造成对防水粘结层的破坏，达不到理想的防水效果，特别是要求高的桥面防水粘结层，会影响到施工质量，进而影响路面的耐久性。为了解决上述问题，开发与路面粘结强度高且抗施工损伤的不粘轮乳化沥青，具有较高的应用价值。本公司的合作单位中路交科科技股份有限公司在调研国内外研究基础上，采用高比例聚丁二烯弹性体作为调节沥青低温性能的改性剂，制备的不粘轮乳化沥青蒸发残留物软化点高、针入度大、延度大，改善了由于添加助剂导致沥青针入度和延度遭到损失的缺陷,十分适合我们国情的低温性能优异的不粘轮乳化沥青。并获得了发明专利《一种粘层用不黏轮乳化沥青的制备方法及应用》（专利号：ZL201610412636.6）。通过杭州湾跨海大桥南岸连接线路况提升工程、明州大道（洞桥至云龙段）工程第Ⅱ合同段施工中的应用，取得了良好效果，研发编制了本工法。2特点（1）不粘轮乳化沥青低温性能好：15℃延度可达到80cm，远高于市售不粘轮乳化沥青；粘结强度高：25℃的拉拔强度是普通乳化沥青2倍以上；造价低：可替代热喷SBS改性沥青加碎石。（2）不粘轮乳化沥青存储稳定性优异，久置后搅拌均匀即可洒布施工，无性能变化，洒布设备无要求，常用乳化沥青洒布车均可施工，通设备通用性高；施工现场周边道路的清洁，环保节能。（3）不粘轮乳化沥青固化速度快：破乳速度快，10min内即可破乳，可显著提高施工效率；可达到60℃不粘轮，施工过程中不易被施工车辆带走，无需补撒，提高不粘轮乳化沥青的撒布效果，降低施工期间粘层损伤，提高沥青路面层间粘接力，进而显著提高沥青路面的耐久性。23适用范围本工法适用于新建、改扩建桥（路）沥青路面防水粘结层及其他粘层的洒布施工，也适用于桥（路）面病害的维修和水泥混凝土桥面防水粘结层施工。4工艺原理不粘轮乳化沥青，是一种聚合物改性乳化沥青，是一种高分子复合材料，采用石油沥青为主要原料，加入增强增韧剂和弹性体改性剂进行改性，再乳化而成的一种新型材料。不粘轮乳化沥青60℃条件下施工可不粘轮（图1），主要加入能与沥青中芳香分发生反应增大芳香分柔性的增强增韧剂和弹性体改性剂，通过改性剂以及增强增韧剂与沥青之间的相关作用导致的。增强增韧剂和乳化沥青喷洒后，增强增韧剂由于密度小于乳化沥青，在破乳初期，增强增韧剂会由于密度差的作用漂浮在乳化沥青上面,待乳化沥青和增强增韧剂破乳后，增强增韧剂会在沥青表面形成一层较为薄地隔离膜，隔离膜隔离了车轮与沥青，起到不粘轮的效果。而上面层热沥青混合料摊铺上增强增韧剂上，增强增韧剂会发生软化，由于增强增韧剂分子量较小，而且具有较强的亲油性，很容易与通过分子迁移和相似相容原理分散到乳化沥青蒸发残留物和上面层沥青中，增强了两个界面的界面强度，因此粘结性能较好。而弹性体改性剂作用是分散到乳化沥青中，增加了沥青的韧性，减低沥青中沥青质和胶质的韧性，因此可以大幅度提升沥青的延度，粘结强度是普通的乳化沥青2倍以（a）不粘轮乳化沥青（室内试验）（b）普通乳化沥青（室内试验）(c)施工现场粘手试验和不粘车轮机械准备技术准备图4-1不粘轮乳化沥青与普通乳化沥青粘手情况对比（60℃)机械准备技术准备5工艺流程及操作要点5.1工艺流程施工准备材料准备下承层处理乳化沥青洒布接缝处理养生及开放交通质量检测工序验收图5-1工艺流程图5.2操作要点5.2.1施工准备技术准备在开始施工前，技术负责人对所有参与人员进行上岗前的技术培训，熟悉规范要求和施工技术标准。通过学习施工作业指导书，使所有参与人员掌握不粘轮乳化沥青施工的关键技术要点和施工注意事项，完成技术交底。材料准备（1）宜采用沥青槽罐车和塑料桶等封闭包装，不宜采用铁质桶。（2）运输、贮存时应防冻，避免长期曝晒，贮存温度宜在5～50℃以内。（3）使用前时间超过5d时，贮存时宜定期搅拌或循环，防止不粘轮乳化沥青离析。（4）施工开始前需对不粘轮乳化沥青进行检验，保证其路用性能符合要求。（5）施工前应对不粘轮乳化沥青进行搅拌保证均匀。机械准备（1）不粘轮乳化沥青的洒布宜采用智能型乳化沥青洒布车或者同步封层车喷洒，若施工面积较小，也可采用人工洒布。（2）施工前需彻底清洗洒布车的储料罐，循环泵和喷洒管道，在装载不粘轮乳化沥青前应完全清洗干净，不允许沥青或者其他溶剂残留。（3）施工前调试各喷头，采用自来水对循环泵和每个喷嘴进行检查，要求循环泵能以最高转速运转，确保每个喷嘴没有任何堵塞现象，以保证施工过程正常进行，洒布车严禁加热温度超过80℃,加热时打开循环泵循环不粘轮乳化沥青，防止因局部过热造成不粘轮乳化沥青破乳。（4）施工前应进行试验段试洒，确定不粘轮乳化沥青材料的洒布量、均匀性、破乳时间和实干时间，试验段长度宜不低于100m2，车速控制在5.5～6Km/h。在试验段或正式洒布粘轮乳化沥青前，进行场地洒布量试验（图5-2）。①剪裁并称重10×10cmm毛毯（或其他油料粘附面料）数块的总重，将毛毯数块摆放在使用场地洒布车的不粘轮乳化沥青洒布范围的不同位置，背面用双面胶粘贴在地面上。②洒布车以5.5～6Km/h车速从数块毛毯上方通行并洒布不粘轮乳化沥青。③再次称重10×10cmm毛毯数块的总重。④两次称重之差除以毛毯数块总面积就得到单位面积的不粘轮乳化沥青洒布量。图5-2场地试验乳化沥青撒布洒布量（5）应对周边设施进行防污染保护。（6）另需配置水壶、毛刷、钉鞋等小型器具，以便对机械洒布不到处、洒布不便处、露白破损处及时进行人工补洒。5.2.2下承层处理（1）可采用人工清扫、机械清扫或者水冲等方法，事先将路面上的泥土、灰尘、脏物、松散粒料、杂草、油污以及其他有碍施工的杂物加以清除。如为老路维修加强封层时，原路面不需要的交通标志标线应用小型铣刨机清除。5（2）新建桥面、新建混凝土路面需对下承层进行抛丸处理混凝土桥面板抛丸采用自动无尘式抛丸机（图5-3），抛丸施工适宜的条件为：温度为5～40℃、空气相对湿度小于90%，雨雪天气禁止施工；桥面板应平整，突起物应凿除，以免影响抛丸设备，出现漏砂等现象。对抛丸处置后桥面板暴露出来的裂纹、孔洞及凹凸不平等缺陷，需按规定进行修补。（3）下承层处理能保证乳化沥青粘层洒布的完整性，保证层间粘结效果。污染严重的下承层不经处理，将在后续的使用时导致上层路面结构出现断层、层间推移、坑洞等病害。5.2.3乳化沥青洒布交通管制及天气选择路面抛丸并清理干净（1）喷洒的不粘轮乳化沥青必须成均匀雾状，在全宽度内均匀分布成一薄层。刮大风、浓雾或下雨时不得进行喷洒作业。施工温度不得低于10℃。（2）在不粘轮乳化沥青未完全破乳期间应做好交通管制，禁止任何车辆及人员通过。洒布作业（1）洒布型乳化沥青在正常温度下进行洒布，为了保证洒布的均匀性，在洒布前应先预热并疏通油嘴，且采用人工配合一台沥青洒布车进行洒布，根据试洒的结果选择适宜的喷嘴、洒布速度和喷洒量，且洒布速度和喷洒量保持稳定，不得有洒花漏空或成条状，也不得有堆积（图5-4～图5-5）。图5-4不粘轮乳化沥青洒布（2）喷洒时，需要将不粘轮乳化沥青加热到50～65℃进行喷洒。加热不粘轮乳化沥青时，管线温度需控制在80℃以内进行缓慢加热，并打开内循环。洒布乳化沥青时纵横向搭接宽度为1～5cm。（3）喷洒完全后，剩余不粘轮乳化沥青在70℃槽罐车内储存不能超过24小时，且保证循环加热次数不能超过三次。洒布车洒布完一个车道停车后，必须用油槽接住排油管滴下的乳化沥青，以防局部乳化沥青过多。图5-5不粘轮乳化沥青层成品（4）不粘轮乳化沥青洒布过程中，安排人工紧跟洒布车，检查喷洒过后的路面情况，对于洒布车洒布无法覆盖的部位，如路缘石附近及拐角处、狭小路径、复杂不规则处等喷洒不足的要补洒，喷洒过量处人工刮除或人工洒布细砂吸除。人工处理必须在乳化沥青破乳前完成，进入现场时须穿专用钉鞋。（5）剩余材料贮存时间超过1d宜降至常温贮存，且循环加热次数不宜超过3次。5.2.4接缝处理（1）洒布纵、横向搭接宽度应不少于10cm。（2）为保证纵、横缝的接缝效果，洒布车起步时应在起点和终点设置油毡，桥（路）侧有路缘石的，应采取相应保护措施，如提前铺设土工布或安排人工架设木板跟随喷洒等，以保证铺筑质量和视觉美观。5.2.5养生及开放交通（1）施工过程中，严禁乱踩未干作业面，严防钉子、木棍、钢筋等尖锐物人为破坏作业面。不粘轮乳化沥青洒布完成后（图5-6），立即进行自然养生，封闭交通。（2）不粘轮乳化沥青实干后，即不粘轮乳化沥青破乳后，用刀片或硬物划开，若膜内无粘手现象，方可进行下一道工序。图5-6乳化沥青层不粘轮效果5.2.6工序验收成型后的不粘轮乳化沥青粘结层需及时进行各项外观和性能检测并出具报告（图5-7），业主根据企业自检和监理工程师的验收报告，经审查后组织验收。图5-7试验检测6材料与设备6.1主要材料为U-BOND不粘轮乳化沥青粘层符合设计和有关标准规范要求。6.2主要机械设备见表6-1。表6-1主要机械设备表1辆12台13台24台156把7把8-7质量控制7.1主要质量控制标准(1)交通运输部标准《JTGD50-2017公路沥青路面设计规范》。(2)交通运输部标准《JTJ052-2011公路沥青及沥青混合料试验规程》。(3)交通运输部标准《JTGF40-2004公路沥青路面施工技术规范》(4)住建部标准《CJJ1-2008城镇道路工程施工与验收规范》。(5)交通运输部标准《JTGF80/1-2017公路工程质量检验评定标准第一册土建工程》。(6)交通运输部标准《JTGB01-2014公路工程技术标准》。7.2主要质量控制措施7.2.1原材料（1）不粘轮乳化沥青出厂前厂家应做工厂检验，当材料性能指标符合规范和设计要求后，签发乳化沥青出厂合格证并附检测报告。（2）乳化沥青运抵施工现场后，工地试验室对来料取样抽查乳化沥青的各项性能，合格后才允许使用。7.2.2机械设备（1）施工前应检查沥青洒布车的油泵系统、输油管缝、油量表、保温设备等，并将一定数量沥青装入油罐，先进行试洒，确定喷油速度及洒油量，每次喷油前保持喷油嘴干净，管道畅通，喷油嘴的角度应一致，并与洒油管成15～25度的夹角，使同一地点接受两个或三个喷油嘴喷洒沥青，不得出现花白条。（2）应在不影响施工区域的附近设立冲水点，洒布车进入施工区域前对轮胎上的泥土等杂物进行冲洗并用吹风机吹干，保证施工区域清洁无污染。7.2.3洒布施工（1）不粘轮乳化沥青防水粘结层洒布应均匀，特别注意起步和终止以及搭接处的洒布量应适当增加。施工过程中应自检，随时进行外观检查，发现喷涂达不到要求，应立即查找原因。（2）采取改进措施后再恢复施工，对喷洒达不到要求的部分应及时修补。7.3主要检查和验收标准7.3.1原材料原材料技术要求见表7-1。9表7-1不粘轮乳化沥青技术指标要求— —），%%），℃），%%15于℃注：1.经过试验研究基础上，性能满足要求，其他粒子电荷乳2.中国公路学会团体标准《不粘轮乳化沥青粘层施工技术指南》中附7.3.2成品粘结层不粘轮乳化沥青防水粘结层施工质量控制要求见表7-2。表7-2不粘轮乳化沥青防水粘结层施工技术要求8安全措施8.1主要安全法规和规定（1）《中华人民共和国安全生产法》（2002）。（2）《建设工程安全生产管理条例》（2003）。（3）交通运输部标准《JTGF90-2015公路工程施工安全技术规范》。（4）《公路水运工程安全生产监督管理办法》（中华人民共和国交通运输部令2017年第25号）。8.2主要安全措施（1）在施工现场树立安全宣传牌，宣传安全生产的重要性。在临时用电设施、易燃物品堆放和易出现高空坠落等地方设置明显警示标志。现场配备临时救援物资和设备。（2）发电机和抛丸机等主要操作设备上粘贴安全操作规程和安全施工注意事项，提醒现场人员和设备操作手应严格按操作规程进行操作，严禁操作手疲劳作业。（3）各种机械操作人员和车辆驾驶员，上岗前进行安全培训，实施定机定岗定人，禁止将机械设备交给非专业人员操作，引发意外事故。（4）所有机电设备均应设置漏电保护装置。电闸应用盒安装，电线、开关按规定装置、架设，确保各种开关和接触器状态良好。（5）现场安全员随时检查电气机械设备的接线及插座等装置，提醒操作人员注意可能出现的漏电安全问题。特别在下雨来临时，作业队要及时结束施工操作，断开所有施工电源，收起各种临时接电的电线、电闸开关、插线板等用电设施，保障用电安全。（6）安排专人妥善保管好桥面钢板清洁用的溶剂和汽柴油等易燃材料，把现场防火安全责任并落实到人，禁止任何明火操作，防止引燃胶结料或燃料，发生火灾。9环保措施9.1主要法规和标准（1）《中华人民共和国环境保护法》（2015）。（2）《建设项目环境保护管理条例》（2017）。（3）国家标准《GB3096-2008声环境质量标准》。（4）《浙江省交通建设项目环境保护管理实施细则》（浙交〔2009〕30号）。9.2主要环保措施（1）设立环境保护组织机构，责任到人。定期组织对员工的环保知识培训，普及环保知识的同时提供环保意识，切实将环保措施落到实处。（2）施工废水、生活污水等不能直接排入农田或河道，应采取相应技术措施处理后，再进行排放。（3）安排专人对施工过程中产生的废料及时清理，防止环境污染。（4）安排洒水车经常对生活、施工区域进行洒水，减少扬尘。（5）加强施工现场管理，每日打扫清理环境，物料堆放整齐，机械摆放有序，做到工完场清。（6）做好机械设备维修保养，减少噪音；合理安排施工时间，避免施工噪音扰民。（7）认真贯彻各级政府的有关水土保护、环境保护方针、政策和法令，结合本工程特点，制定相应施工环保要求和措施。10效益分析10.1经济效益不粘轮乳化沥青应用于桥（路）面防水粘结层施工时，洒布量折算成纯沥青用量约为0.35~0.45kg/m2，折合人民币约为7～8元/m2，相比于传统热喷改性沥青+碎石（市场价约为10元/m2）显著降低了使用成本，节省材料。同时施工时乳化沥青所需加热温度大大降低，节省能源。10.2社会效益高性能不粘轮特种乳化沥青可解决层间粘结状态的问题，延长道路使用寿命，减少养护维修次数。节约石料和沥青等原材料的需求量达到保护自然资源的目的，符合我国可持续发展战略的要求；同时降低工程造价，改善道路状况，提高行车舒适安全性能，减少轮胎的磨损，降低运输成本，减少交通事故发生率。不粘轮乳化沥青施工技术，可优化施工步骤，大幅缩短施工进度。同时不粘轮乳化沥青不仅能够改善和恢复原有路面的表面功能，还能增强路面结构强度，延长路面的使用寿命，具有巨大的社会效10.3环境效益不粘轮乳化沥青的施工加热所需温度（60℃)相比传统热喷改性沥青+碎石（180℃)低得多，可节约热能50%以上，同时大大减少了由于加热沥青产生的有害物质。且施工时无需洒布矿料，大大减少了石子装填及洒布产生的尘土污染，改善施工条件的同时实现了节能环保。11应用实例11.1杭州湾跨海大桥南岸连接线路况提升工程杭州湾跨海大桥南岸连接线起自慈溪市水路弯，北接杭州湾跨海大桥南岸引线终点，经庵东、附海、师桥、慈城，止于前洋，南接宁波绕城高速公路，全长约58.7公里，总投资51.9亿元。主线采用双向六车道高速公路标准建设。全线共有特大桥4座、大桥28座、隧道2座、