同步碎石封层技术研究

文／怀来县公路工程管理站 王志强

关键字:道路工程；路面；同步碎石封层；施工技术

1 引言

近年来，我国高速公路的建设速度与水平得到了极大的提升，而低等级公路也是我国道路网组成中极其重要的一部分，为社会经济发展的基础设施提供保障。鉴于目前我国低等级道路的等级水平较低，且道路网的广度和深度远远不够，交通的不便利已无法更好适应当前新农村经济的发展需求。碎石封层技术作为一项经济有效的路面新技术，广泛应用于新建道路磨耗层或用于新建交通量较小的道路面层及路面预防性养护中，按结构可以分为单层、双层、倒装、嵌挤、帽封层和三明治封层。碎石封层技术不仅可以对普通公路的沥青路面进行预防性养护，作为新建公路沥青路面的表面磨耗层，还可以应用于低等级、轻交通量道路的建设工程中，一方面其施工技术简单，可以大幅降低筑路成本，有效缓解公路建设资金短缺问题，另一方面可以迅速增加公路网的覆盖范围，对于经济发展相对落后的农村地区和中西部地区具有重要意义。同步碎石封层在低等级公路采用单层碎石封层时可以缓解公路建设中资金的不足，作为一项经济实用的路面技术，在未来必将得到较为广泛的应用。

2 同步碎石级配设计及优点

碎石封层的类型以及性质与所采用的胶结料的种类及石料选择有很大的关系，根据其结构的不同，各类碎石封层的应用范围也有所不同，具有改善路表抗滑性能、降低碎石脱落率、密实岩石等一系列优点，能有效的增强路面的抗滑性能，同时防止水分进入路面结构层，提高路面防渗水性能，减少路面反射裂缝的发生，用于道路养护可延长路面的使用寿命。总体而言，具有以下优点：（1）具有良好的防水性能，铺洒于路面表面形成的沥青薄膜能有有效隔绝水的侵蚀，同时沥青渗入原路面的微小裂缝处，提高了路面的防水性能；（2）具有优秀的抗滑性能，因裸露在外的集料与行驶车辆轮胎直接接触，轮胎与路面摩擦力增强，使得路面抗滑系数、构造深度增强；（3）具有较高耐久性，相较于铺洒石屑，集料在压实后能较好嵌入沥青，在形成作用下不易发生骨料的脱落及流失；（4）与沥青具有较好结合性，因集料形状均一性好，且粒径单一，能保证集料空隙完全由沥青填充。用于实体工程当中，可作为预养护路面，缓解路面裂缝、磨光、脱落、泛油等病害，延长路面使用寿命。同时用于低等级路面新建层，又具有施工简易、成本较低等优势。

同步碎石封层现常采用McLeod级配设计方法，该方法首先通过确定碎石尺寸中值、碎石针片状指数、平均最小尺寸、单位质量、密度、孔隙率、碎石对沥青的吸收率、交通量修正因子、路面状况修正因子计算得出沥青与碎石的用量。单层同步碎石封层多采用单一级配，通常为4.75～9.5mm；双层同步碎石封层上层常采用4.75～9.5mm，下层通常采用9.5～13.2mm及13.2～16mm。集料多采用玄武岩、石灰岩耐磨碱性和中性集料。沥青多采用70、90号基质沥青及SBS改性沥青。

3 同步碎石预裹覆技术

对于同步碎石封层，研究表明对碎石进行预裹覆能增加集料与沥青的粘附性，防止集料脱落，这是由于该技术能在一定程度上减少石料撒铺过程中灰层的影响，同时预先裹覆在集料表面的沥青在撒布时能大幅提升与沥青的黏附性。对于双层同步碎石封层，下层碎石的预裹覆还能提高与上层碎石的黏附性，提高上下两层碎石之间的粘结能力，提高碎石封层的整体性能。预裹覆技术就施工而言，还能提高碎石撒铺时的温度，但总体而言都是为保证碎石与沥青能有效充分黏附。

在进行预裹覆时，需对碎石进行清洗，保证集料的干净无粉层等杂志，同时还需对集料进行加热，温度控制一般为140～150℃左右，一般时间控制为30s左右。预裹覆施工时，在单位石料用量保持不变的情况下，沥青用量过多会导致整体石料泛油，造成后期路面其他问题；沥青用量过低，会导致石料的流动性较差，裹覆效果减低。因此在进行预裹覆时，需对沥青及石料用量进行精准控制。

4 工程概况

本研究选用某试验路段，该路段长1km，路面面层为AC-13沥青混凝土。如表1所示，进行双层同步碎石封层施工。

表1 钻孔机械数据

在进行双层同步碎石施工时，首先需对原路面进行清洁打扫，以减少灰层等杂志对封层铺筑的影响；然后需进行下层SBS改性沥青碎石封层的施工，改性沥青铺洒时应将温度控制在175~～185℃之间，石料和沥青的撒铺量由电脑进行控制，以达到封层碎石及沥青的精准控制，但施工过程中需对喷撒装置进行人为控制，从而确保沥青、碎石撒铺的均匀性，防止漏撒及撒布重叠等现象；撒布结束后需对其进行认为检查，对撒布不均的地方需进行人工修补，对于重叠部分也需进行人工处理；确保整个施工路段撒布均匀后，需采用碾压机对试验路段来回碾压2-3次，在碾压过程中，应由两边向中间碾压；碾压结束后，需对路面多余石料进行清理，待下层SBS改性沥青碎石封层至常温时，重复上述操作进行上层同步碎石封层操作；最后等上层碎石封层至常温状态后，完成整个封层施工，方可开放交通。施工过程中，需保证沥青、石料等材料的质量，同时进行避免在低温、雨天及大风等不利天气环境下施工，最后在未完成同步碎石施工前，严禁开放交通，以避免对施工区域造成污染。

为研究试验路段双层同步碎石封层抗滑性能，现就原路面、施工完成后封层路面、3个月封层路面及6个月封层路面进行摆式仪法测定其路面摩擦系数，随机抽取7处，结果表2及图1所示所示。

表2 双层同步碎石及原路面摆置检测表

图1 双层同步碎石及原路面摆置

如图1所示，双层同步碎石封层施工完成后至6个月后的BPN均值均较原AC-13路面摩擦系数高，这主要是因为碎石封层表明集料的耐磨性能好，排列紧密，增大了轮胎与路面的接触面积。但随着时间的推移，双层同步碎石封层的BPN逐渐降低，约为14.5%，这主要是因为轮胎与碎石封层长久的磨耗使得部分集料发生脱落，同时还会造成集料表面纹理的消耗，使得轮胎与路面接触面积减少。但总体而言，施工完成后双层同步碎石封层的BPN较原路面提高约20.6%，6个月后BPN也较原路面高。故双层同步碎石封层具有良好抗滑性能。

5 结语

同步碎石封层因其优异的抗裂缝、防水、抗滑、耐磨等性能，不仅能够用于高等级路面预养护，同时也可用作低交通量、低等级公路面层。本研究就同步碎石封层的优点、级配设计方法、预裹覆技术进行施工技术探讨，基于试验路进行原路面、0个月、3个月及6个月后利用摆式仪法对同步碎石封层进行抗滑摆值测定，结果表明同步碎石封层具有良好抗滑性能。其结论如下：

（1）施工0、3、6个月期间，同步碎石封层的抗滑摆值均高于原AC-13沥青混凝土路面；

（2）施工完成后，同步碎石封层抗滑摆值较原路面提升约20.6%；

（3）随着时间的推移，同步碎石封层的抗滑摆置逐渐降低，施工完成6个月后降低约14.5%。