橡膠瀝青同步碎石下封層施工技術(shù)吳祖德（常州市建設(shè)工程施工圖設(shè)計審查中心，江蘇 常州 213002） 內(nèi)容摘要 同步碎石技術(shù)用專用設(shè)備將瀝青和碎石同步鋪灑/撒在路面上，碾壓形成“一膜一石”的單層瀝青碎石應(yīng)力吸收層，是目前公認的路面抗反射裂縫較為有效的技術(shù)措施。橡膠瀝青同步碎石下封層，經(jīng)采用新一代施工技術(shù)，使其性能更顯優(yōu)越；據(jù)此，從材料選擇、施工機械和檢測儀器、橡膠瀝青生產(chǎn)、施工工藝要求，以及質(zhì)量檢驗控制等方面加以闡述。關(guān)鍵詞 橡膠瀝青 同步碎石 應(yīng)力吸收層 施工技術(shù)城市道路瀝青路面大多采用半剛性基層，面層普遍存在由于基層開裂而形成的反射裂縫。應(yīng)用同步碎石封層技術(shù)，在基層頂面設(shè)置一層約1 cm厚的橡膠瀝青同步碎石應(yīng)力吸收層，替代0.6 cm厚的稀漿封層，再加上另增的黏層油，造價增加10元/m左右，就可以有效地吸收裂縫部位的集中應(yīng)力，阻隔基層裂縫穿透該層向上蔓延，延長路面的使用壽命，提高道路服務(wù)功能。1 同步碎石封層技術(shù)概述同步碎石封層技術(shù)是法國賽格瑪（SECMAIR）公司在40多年的道路鋪筑養(yǎng)護經(jīng)驗中總結(jié)發(fā)明出來的一種道路建設(shè)和養(yǎng)護技術(shù)，由北京埃蒙泰公司于2002年引入中國，已在國內(nèi)完成多項工程2。同步碎石是指采用專用設(shè)備即同步碎石封層機（圖1），將符合要求的瀝青和碎石鋪灑/撒在路面上（圖2），碾壓形成“一膜一石”單層瀝青碎石層的技術(shù)（圖3、圖4）。其最大優(yōu)點是同步鋪灑/撒瀝青和石料，落地時差不大于1 s，實現(xiàn)噴灑到路面上的高溫瀝青，在不降溫度的情況下立即與碎石結(jié)合的效果，從而確保瀝青和碎石之間的牢固結(jié)合。同步碎石封層具有持久的防水性，高度的防滑性和良好的經(jīng)濟性等優(yōu)點，呈現(xiàn)較強的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性，以及抗老化、抗疲勞、抗水損壞等特性，可以阻滯基層溫縮和干縮裂縫向上反射，有效防止路面病害的進一步擴展，是目前公認的抗反射裂縫較為有效的技術(shù)措施。同理，同步碎石還適用于“白+黑”復(fù)合型路面結(jié)構(gòu)中，以及在用碾壓式混凝土替代半剛性基層的瀝青路面和其他原因產(chǎn)生微小的、能被吸收的裂縫的情況下應(yīng)用。 圖1 同步碎石封層機 圖2 同步碎石封層施工根據(jù)鋪設(shè)的位置不同，同步碎石封層可分為上封層和下封層兩種。用作上封層時，起封閉水分及抵抗車輪磨耗作用，主要用于道路養(yǎng)護及雨水較多地區(qū)的封水層；用作下封層時，鋪設(shè)于基層之上，用于防止基層溫縮和干縮裂縫反射到路面，同時防止水分滲入基層，達到保護基層的目的。作為下封層，碎石在瀝青中嵌入0.7 H厚度，類似于“白改黑”的橡膠瀝青應(yīng)力吸收層，但各項性能要優(yōu)于后者；由于碎石上面還有0.3 H沒有被瀝青浸沒（圖5），所以還應(yīng)灑黏層油，以保證層間結(jié)合牢固。 圖4 一膜一石結(jié)構(gòu)2圖3 膠輪壓路機 圖5 碎石0.3H沒有瀝青2同步碎石封層將瀝青黏結(jié)劑的噴灑與集料撒布兩道工序集中在一臺車上同時完成，可以使碎石顆粒立即與剛噴灑的瀝青相接觸，此時，由于熱瀝青或乳化瀝青流動性較好，能使碎石較容易地埋入瀝青內(nèi)。同步碎石封層技術(shù)縮短了黏結(jié)劑噴灑與集料撒布之間的間隔，增加了黏結(jié)劑與集料的裹覆面積，更易保證它們之間穩(wěn)定的比例關(guān)系，使之提高作業(yè)效率、減少設(shè)備配置，降低施工成本。2 路面裂縫主要防治措施路面出現(xiàn)裂縫不僅影響美觀，而且會削弱面層的整體平整度。在雨雪天氣，雨水從裂縫滲入路面結(jié)構(gòu)且極難排出，在車輛荷載的反復(fù)作用下，基層中的細料和結(jié)合料被沖刷，就會造成表面粒料松散，使得裂縫進一步擴大。基層含水量進一步增大，強度降低，最終將導致局部地段的路面結(jié)構(gòu)遭到損壞。2.1 規(guī)范要求及工程措施為減少半剛性基層瀝青路面的收縮開裂和反射裂縫，城鎮(zhèn)道路路面設(shè)計規(guī)范（CJJ 1692012）第5.3.5條規(guī)定可選擇采取下列措施：適當增加瀝青的厚度。在半剛性材料層上設(shè)置瀝青穩(wěn)定碎石或級配碎石等柔性基層。在半剛性基層上設(shè)置應(yīng)力吸收層或鋪設(shè)經(jīng)實踐證明有效的土工合成材料等。以上第一種措施，增加瀝青厚度，經(jīng)濟造價高，不適用我國國情。第二種措施，如做10 cm瀝青穩(wěn)定碎石，雖有成熟經(jīng)驗，但增加造價約150元/m，不適宜全面推廣。第三種措施，設(shè)置應(yīng)力吸收層。0.6 cm稀漿封層單價約為11元/m，同步碎石單價約在20元/m以上，均有一定應(yīng)用經(jīng)驗，較為經(jīng)濟。尤其是同步碎石技術(shù)，值得研究推廣。2.2 應(yīng)力吸收層工藝比較應(yīng)力吸收層設(shè)置可使用稀漿封層或同步碎石封層技術(shù)，試作兩者比較：1）稀漿封層的缺點。稀漿封層鋪筑后需要一段時間的養(yǎng)護才可行駛車輛。天氣暖和時2 h即可，天氣較冷時則需要612 h以上。除此，其最大的缺陷是稀漿封層固化后為剛性，最怕震動壓路機碾壓乃至碾碎，形成路面上下層之間“夾心餅干”，對質(zhì)量造成影響，所以施工過程中的質(zhì)量控制尤為重要；另外，如果下陷的路面已經(jīng)開裂，車輛駛過以后有移動現(xiàn)象，那么稀漿封層的作用就完全消失了。2）同步碎石的優(yōu)點23。施工后即可進行下道工序施工，固化后仍然有一定的韌性，即使路面上下層在一定限度內(nèi)變形，仍能保持良好的整體性，性能指標不受外界影響。其特性與優(yōu)點歸納如下：（1）抗反射裂縫。在水泥穩(wěn)定碎石基層上鋪設(shè)同步碎石應(yīng)力吸收層，是目前公認的抗反射裂縫較為有效的方案，因為瀝青黏結(jié)劑利用較強的黏性，可有效地解決面層與基層（或原路面）的黏結(jié)問題，同時高用量瀝青（改性瀝青1.82.2 kg/m，橡膠瀝青3.0 kg/m左右）與單一粒徑碎石的強力黏結(jié)，可形成0.81.0 cm厚彈性良好的防裂層，原路面的各種裂縫將難以穿透此應(yīng)力吸收層向上轉(zhuǎn)播。（2）抗水損壞。同步碎石應(yīng)力吸收層也是一道良好的防水層，因粘結(jié)劑用量較大，在原路面上形成約3 mm厚的瀝青膜，可以防止雨水向下滲透，對下面層起到保護作用。（3）抗低溫脆裂。由于粘結(jié)劑本身所具的可塑性和延展性，使得應(yīng)力吸收層低溫延度增大，抗低溫脆裂能力大大增強。（4）抗高溫車轍。粘結(jié)劑本身擁有較強的高溫穩(wěn)定性和黏性，可使路面結(jié)構(gòu)中的膠結(jié)料具有高黏性與不易流動性。同時，膠結(jié)料中的大顆粒橡膠粉或改性劑，可產(chǎn)生較大的磨阻力，使集料不易滑動，從而減少車轍形成，保證結(jié)構(gòu)能力。3 橡膠瀝青同步碎石下封層橡膠瀝青同步碎石下封層又稱“橡膠瀝青同步碎石應(yīng)力吸收層”，也有稱“橡膠瀝青+單粒徑碎石應(yīng)力吸收層（AR-SAMI）”，經(jīng)采用新一代道路建設(shè)和養(yǎng)護技術(shù)同步碎石技術(shù)，使其性能更顯優(yōu)越。3.1 材料技術(shù)要求總結(jié)相關(guān)研究成果及應(yīng)用經(jīng)驗，參考路面“白+黑”工程中橡膠應(yīng)力吸收層（SAMI）的設(shè)計、施工經(jīng)驗，對橡膠瀝青同步碎石下封層中的原材料選擇、試驗及驗收提出如下施工建議。（1）基質(zhì)瀝青。橡膠瀝青所用的基質(zhì)瀝青采用70A級道路石油瀝青，其技術(shù)要求見表1。表1 70道路石油瀝青技術(shù)要求檢驗項目單位技術(shù)要求針入度（25oC，100g，5S） 0.1 mm6080延度（5cm/min，15oC）cm 100延度（5cm/min，10oC）cm20軟化點（環(huán)球法）oC46溶解度（三氯乙烯）99.5針入度指數(shù)PI-1.5，+1.0薄膜加熱試驗(163 oC,5h)質(zhì)量損失0.8針入度比 61延度（10 oC）cm6閃點（COC）oC260含蠟量（蒸餾法）2.2密度（15 oC）g/cm3實測值動力黏度（60oC）PaS180（2）橡膠粉。橡膠粉顆粒應(yīng)符合表2的要求。橡膠粉篩分應(yīng)采用水篩法進行試驗，密度應(yīng)為1.150.05 g/cm。應(yīng)無鐵絲或其他雜質(zhì)，纖維比例不應(yīng)超過0.5；要求含有橡膠粉重量4的碳酸鈣，以防止膠粉顆粒相互黏結(jié)。供應(yīng)商應(yīng)提供橡膠粉質(zhì)量保證書，質(zhì)保書應(yīng)說明橡膠粉規(guī)格、加工方式、加工的廢舊輪胎類型，以及橡膠粉的儲存方式。表2 橡膠粉篩分規(guī)格1篩分尺寸（mm）級配范圍1001001.18651000.6201000.30450.07505（3）碎石。封層應(yīng)采用石質(zhì)堅硬、清潔、不含風化顆粒、近立方體、反擊式破碎機軋制的玄武巖碎石，規(guī)格選擇為9.513.2 mm的單粒徑碎石，碎石質(zhì)量技術(shù)要求見表3；其0.0075 mm通過率小于0.4，否則應(yīng)進行拌和樓瀝青預(yù)裹附除塵（裹附溫度120以上），預(yù)裹附的碎石堆放時間不宜超過兩周。 表3 單粒徑碎石質(zhì)量技術(shù)要求檢驗項目單位技術(shù)要求石料壓碎值 24洛杉磯磨耗損失 28視密度 t/m32.6吸水率 2.0對瀝青的黏附性 4級堅固性 12針片狀顆粒含量 15水洗法0.075 mm顆粒含量 0.6軟石含量 33.2 橡膠瀝青生產(chǎn)橡膠瀝青生產(chǎn)的關(guān)鍵因素是溫度控制和充分攪拌。橡膠瀝青的技術(shù)要求見表4。（1）橡膠粉摻量。一般至少選擇3種不同的橡膠粉摻量（如18、20、22）進行試驗，根據(jù)試驗結(jié)果選取合適的橡膠粉摻量。（2）橡膠瀝青拌制。首先將基質(zhì)瀝青加熱到177204高溫，然后加入將橡膠粉。為達到比較好的生產(chǎn)效果，應(yīng)在保持規(guī)定的溫度及攪動狀態(tài)下，使橡膠瀝青膠結(jié)料反應(yīng)至少1 h以上。（3）應(yīng)由熟練人員操作橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備，采用間歇式方法生產(chǎn)。操作人員準確控制導熱油溫度，準確控制配料比例。對成品橡膠瀝青及時進行各項指標檢驗。表4 橡膠瀝青技術(shù)要求1檢測項目單位技術(shù)要求黏度（177） Pas1.54.0針入度（25，5s，100g）0.1mm25軟化點54彈性恢復(fù)（25）603.3 主要施工機械及檢測儀器（1）主要施工機械。橡膠瀝青生產(chǎn)設(shè)備1套。同步碎石封層車1臺。8 t以上灑水車1臺。森林滅火鼓風機2臺（路面除塵）。25 t膠輪壓路機2臺。50 t裝載機1臺（主要給封層車裝碎石用）。25 t瀝青運輸車1臺。15 t以上碎石運料車（視運距而定）。（2）主要檢測儀器。瀝青針入度儀。瀝青延度儀。瀝青軟化點儀。布氏旋轉(zhuǎn)黏度計。標準篩（方孔篩）。3.4 施工工藝要求1）為保證施工質(zhì)量，橡膠瀝青同步碎石下封層采用同步碎石封層車。灑/撒布前，應(yīng)檢查校對機械設(shè)備的各項工作性能，并預(yù)熱疏通噴嘴，確保灑布的均勻性。2）用于半剛性基層頂面時，應(yīng)等養(yǎng)生結(jié)束后，采用空壓機吹除塵土，清掃干凈；用于水泥混凝土橋面鋪裝或水泥混凝土路面加鋪瀝青混合料時，為了加強黏結(jié)，需要對水泥混凝土板面裸化、打毛處理，采用6 m3以上空壓機吹除塵土。陰雨天及雨后路面潮濕情況下不得施工。5）橡膠瀝青灑布。在灑布橡膠瀝青前，應(yīng)注意檢查天氣溫度和地面溫度都不得低于15，下承層必須干燥，路緣石防護良好，風速不影響橡膠瀝青灑布效果；需用的設(shè)備進入待命狀態(tài)，包括同步碎石封層車、壓路機等。（1）橡膠瀝青灑布量約2.1 kg/m2，必須均勻灑布，瀝青撒布量要有嚴格控制，不宜少也不宜多。噴灑最大偏差量不應(yīng)超過規(guī)定量的0.1 kg/m。采用預(yù)裹覆的集料時，瀝青用量可適當減少。橡膠瀝青的灑布溫度一般應(yīng)控制在180190上下；行駛速度控制在58 km/h之間，由現(xiàn)場橡膠瀝青灑布量測試后確定。（2）橡膠瀝青灑布量校正方法。當灑布車勻速前進時，將四五個已知重量、面積（0.1 m左右）的金屬盤放在灑布車經(jīng)過的地方，只灑布橡膠瀝青不撒布碎石，待灑布車過后，稱取金屬盤和橡膠瀝青的重量，計算灑布量。不同速度時重復(fù)上述過程，繪出要求灑布量和灑布速度關(guān)系曲線。（3）瀝青灑布車起步和終止位置應(yīng)放置寬于撒布寬度50100 cm、長度不小于2 m的紙片或隔離布，以保證起止位置邊線垂直。在保證不漏灑/撒的情況下盡量不使接縫重疊過多，避免橫縫處出現(xiàn)不平整或油包。（4）瀝青灑布縱向接縫重疊控制在10 cm左右。應(yīng)在先做封層一側(cè)暫留10 cm左右寬度，只灑橡膠瀝青不撒布碎石；待進行另一側(cè)封層時，沿預(yù)留瀝青邊緣進行同步碎石灑/撒布。6）撒鋪碎石。撒鋪碎石前禁止任何車輛、行人通過橡膠瀝青層。（1）再噴灑橡膠瀝青的同時撒鋪碎石，碎石撒鋪量推薦采用1214 kg/m2，根據(jù)試鋪情況確定，碎石用量為滿鋪面積的80。（2）碎石撒布量與橡膠瀝青灑布量校正方法類似，只撒布碎石，不灑布橡膠瀝青。（3）對于灑/撒布材料不均勻的地方和灑/撒布量檢測點，應(yīng)人工及時補灑/撒橡膠瀝青和碎石。7）碾壓。采用25 t的膠輪壓路機進行壓實。碎石撒鋪后應(yīng)立即進行碾壓作業(yè)，兩臺膠輪壓路機應(yīng)同時碾壓，緊跟同步碎石封層車。碾壓速度控制在610 km/h，碾壓遍數(shù)來回2至3遍為宜，碾壓過程中壓路機不得隨意剎車或調(diào)頭。8）在鋪筑上層瀝青混合料前，應(yīng)對橡膠瀝青同步碎石封層進行清掃，以清除沒有黏結(jié)的松散碎石，避免影響橡膠瀝青同步碎石封層與瀝青混合料的黏結(jié)性能。9）橡膠瀝青應(yīng)力吸收層施工應(yīng)與上層瀝青混合料緊湊進行，中間不開放交通；若期間必須開放交通，須待橡膠瀝青同步碎石封層施工完成后3 h方可放行，但車速不宜超過25 km/h。在上層瀝青混合料施工前需灑黏層油。3.5 質(zhì)量檢驗控制1）橡膠瀝青灑布量和碎石撒布量控制。（1）外觀檢測。橡膠瀝青應(yīng)灑布均勻，無漏灑和油層過厚現(xiàn)象。（2）灑/撒布量檢驗。灑/撒布量分總量檢測和單點檢測：控制施工段的總體灑/撒布量。對碎石和瀝青過磅稱重，根據(jù)灑/撒布路段長度和寬度計算灑/撒布面積，然后計算施工路段的總體灑/撒布量。控制單點灑/撒布量和均勻性。單點檢測采用擺盤子法，用鋼卷尺測量方盤（搪瓷盤）的上口面積，準確至1 g。在灑/撒布正常路段隨機選擇測點，在灑/撒布寬度內(nèi)擺放3個方盤并避開封層車車輪軌跡，3個方盤間距35 m，該處的測點樁號以中間方盤的位置表示。同步碎石封層車按正常施工速度和灑/撒布方法施工，將已經(jīng)接受樣品的方盤取走（及時對空白處補灑/撒瀝青和碎石），稱取方盤和瀝青、碎石的質(zhì)量，準確至1 g；用攝子等工具取出碎石，用三氯乙烯浸泡溶解瀝青，干燥碎石并稱重，計算方盤內(nèi)碎石和瀝青的質(zhì)量，檢算出單位面積的灑/撒布量。灑/撒布量檢驗標準見表5，檢查頻率為每次3處，計算平行試驗的平均值（kg/m）。表5 橡膠瀝青同步碎石封層的檢驗標準橡膠瀝青用量（kg/m2）單粒徑碎石撒布面積（）重量（kg/m2）2.100.18012142）施工階段的檢驗項目。包括橡膠瀝青性質(zhì)，橡膠瀝青、碎石灑/撒布量，剎車試驗，外觀檢查等，施工質(zhì)量控制標準見表6。表6 橡膠瀝青同步碎石封層施工階段的質(zhì)量控制標準項目質(zhì)量要求檢查頻率試驗方法橡膠瀝青177 oC黏度1.54.0 Pas每生產(chǎn)一批檢查一次旋轉(zhuǎn)黏度計橡膠瀝青量設(shè)計量1 kg/m2 每半天1次測定面積計算橡膠瀝青量碎石量在規(guī)定范圍內(nèi)每半天1次用集料總量與撒布面積算得剎車試驗瀝青層不破裂1處/2000 m2（僅試鋪段做剎車試驗）7 d后用BZZ-60標準車以50 km/h車速急剎外觀檢查外觀均勻一致隨時全面用硬物刮開觀察，與基層表面牢固黏結(jié)，不起皮、無油包和基層外露現(xiàn)象4 結(jié)語同步碎石封層技術(shù)采用同步碎石封層車和橡膠瀝青進行封層施工，能大大提高瀝青路面下封層的施工質(zhì)量、防水密水和抗裂性能。由于施工簡便迅速、提高工作效率，可以節(jié)省材料、設(shè)備成本，降低工程造價；同時由于施工設(shè)備的高精確度、高效率，也使得勞動強度大大降低：因此性價比較高。對于長期以來半剛性基層瀝青路面存在的反射裂縫問題，國內(nèi)外許多研究機構(gòu)對此及水損壞問題展開了大量研究，對裂縫防治應(yīng)從以下幾個方面來考慮：（1）從基層自身設(shè)計著手，選用合理的基層材料。對半剛性基層材料，應(yīng)通過試驗