同步碎石下封層在柔性基層路面中的應用

劉紀鋒

（邯鄲市交通運輸局公路工程一處，河北 邯鄲 056000）

瀝青面層與基層之間的層間接觸狀態會顯著地影響道路的使用性能。為了使得柔性基層瀝青路面的結構達到理想的承載能力，并獲得較長的使用壽命，柔性基層與面層之間必須具有良好的聯結。柔性基層級配碎石屬于散粒體，沒有粘結料，表面松散，容易受到沖刷，因此，必須通過一定的技術途徑改善層間接觸狀況，例如，在級配碎石層上面鋪灑透層油和設置下封層有利于提高級配碎石層的抗沖刷能力，增強瀝青層與級配碎石的粘結力，從而提高整個路面結構的整體性能。本文結合實體工程，研究同步碎石封層作為下封層在柔性基層路面中的應用。

1 下封層作用機理

根據定義，下封層應該具有以下基本性能［1］：

a）提供一層瀝青防水膜，用來封閉基層表面，防止水份從基層表面蒸發和阻止外界水份的入侵，下封層同透層一起能夠在基層頂面形成一個密封層，防止內部水份從基層表面蒸發，使基層水化作用充分進行，保證在最佳含水量情況下形成強度，從而能提高基層的整體強度，同時，阻止外部水份入侵，使水從封層中排走，在很大程度上阻止了水對基層的沖刷，減少水了對基層的破壞；

b）能夠為基層與瀝青面層之間提供粘結，面層與基層間的良好結合對于提高瀝青路面的使用質量是非常重要的，如果面層與基層結合良好，就既可以減少面層底部由行車荷載和溫度變化引起的拉應力和拉應變，又可以使瀝青面層不發生滑動、脫層等破壞，另外，由于下封層具有面層瀝青混合料的特性，更易與面層緊密粘結，因此達到了較理想的弱結合層作用，增強了路面的整體強度；

c）能夠保護基層，降低施工機械和車輛對基層的損害施工機械和車輛在穩定類基層上行駛是不可避免的。當發生臨時交通時，具有一定厚度的瀝青封層在經過輪胎的磨損后仍能保證較高的完好率，從而能夠保護基層。

2 下封層材料技術性能

本文試驗中，下封層使用SBS改性瀝青、SBS改性乳化瀝青兩種材料，石料使用3～5mm、5～10mm兩種類型，通過對比試驗，確定適合于該柔性基層路面結構的下封層瀝青材料及石料粒徑。

2.1 封層瀝青

SBS改性瀝青技術性能見表1。

表1 SBS改性瀝青技術性質

2.2 石料

考慮到石料的來源和加工技術，以石灰巖石料（5～10mm、10～20mm）為主（見表2、表3）。

表2 粒徑5～10mm石料篩分結果

表3 粒徑10～20mm石料篩分結果

3 試驗設計方案

3.1 方案設計

下封層的作用主要是防水，形成一層瀝青膜。室內試驗研究主要采用SBS改性乳化瀝青與SBS改性瀝青作為下封層瀝青材料，通過滲水試驗，確定封層效果。再根據不同灑布量進行剪切試驗確定最佳灑布量。

3.2 試件方法

碾壓成型柔性基層車轍板，表面鋪撒封層之后進行滲水試驗。然后利用自制大馬歇爾試模首先靜壓成型級配碎石基層試件，然后在基層試件上灑布下封層瀝青與碎石，養生后在其上靜壓成型下面層材料ATB-25。

4 試驗結果分析

4.1 滲水試驗

根據《公路瀝青路面施工技術規范》（JTGF40—2006）的要求［2］，下封層要能保證滲透率為零，因此，本文試驗根據路面結構類型成型雙層車轍板進行滲水試驗。上層采用ATB-25，下層采用級配碎石，下封層瀝青分別采用SBS改性瀝青與SBS改性乳化瀝青，試驗結果如表4所示。

表4 下封層滲水試驗結果

試驗結果表明，兩種瀝青材料作封層，滲水系數均為零。主要原因是瀝青能夠與級配碎石發生較好的粘結，形成瀝青層薄膜，有效地阻止了水份的下滲，使得封層以下的柔性基層受到保護，整個路面結構的穩定性得以保證。

4.2 封層剪切試驗

改性乳化瀝青采用2.2kg/m2、2.4kg/m2和2.6kg/m2共3種瀝青用量，SBS改性瀝青采用1.8kg/m2、2.0kg/m2和2.2kg/m2共三種瀝青用量。根據半剛性基層封層的使用經驗，碎石粒徑采用3～5mm和5～10mm兩種，用量采用6kg/m2，碎石的灑布量為60%。試驗結果見圖1～圖3。

圖1 改性乳化瀝青透層剪切強度

圖2 SBS改性瀝青透層剪切強度

圖3 不同粒徑下兩種瀝青材料封層剪切強度

由試驗結果可知：

a）相同碎石粒徑下，SBS改性瀝青在最佳灑布量下的剪切強度大于改性乳化瀝青，可見改性瀝青比乳化瀝青能更好的與級配碎石粘結，SBS改性瀝青的最佳灑布量是2.0kg/m2，改性乳化瀝青的最佳灑布量是2.4kg/m2；

b）在兩種瀝青封層材料下，碎石粒徑為3～5mm的剪切強度均大于粒徑為5～10mm，可見封層的粘結性與碎石粒徑也有一定的關系，所以推薦采用粒徑為3～5mm碎石。

5 試驗路施工工藝和觀測

5.1 施工工藝

5.1.1 在施工起點處或灑布接茬處設置略長于灑布寬度的鋼板或土工膜，長度50cm即可，避免灑布剛剛開始時碎石、瀝青用量不足或在接茬處重復過量灑布。施工過程中對于部分灑布不均的地方人工輔助（用竹掃帚）掃均勻，灑布量不足的地方人工補充灑布。在縱向搭接處，第一幅暫留10～15cm不灑碎石，待第二幅施工時沿預留的瀝青邊緣灑布，避免搭接處碎石重疊灑布。

5.1.2 雨天和大風天氣不得進行封層施工，避免灑布不均，且會導致黏結料和石料溫度迅速降低，影響黏結效果。灑布完成后立即用8t雙鋼輪壓路機緊跟灑布車碾壓兩遍。碾壓時，每次輪跡重疊30cm,壓路機應緩起慢行、穩停、走向要直、速度均勻。要嚴控壓路機碾壓速度，避免因溫度降低過快而壓路機碾壓不及時造成下封層質量缺陷［3］。壓路機的停止位置應在同一斷面，在碾壓過程中不得隨意剎車或掉頭。

5.1.3 級配碎石下封層施工完成后不同于半剛性基層，禁止開放交通，應立即進行下面層的鋪筑，以保護級配碎石的施工質量。

5.2 現場觀測

由于級配碎石屬于無粘結料，所以無法鉆心取樣進行剪切試驗，對于試驗路下封層技術采取現場觀測，并對灑布量進行控制。觀測發現灑布量出現不均勻現象，通過實際測量發現灑布量比設計值略小。因此，同步碎石封層車對碎石的灑布還需要進一步嚴格控制。

6 結論

6.1 下封層不僅要有很強的粘結力，還要有很明顯的防水能力，保證級配碎石基層不受到水損害。試驗研究發現，改性乳化瀝青和SBS改性瀝青兩種材料作為下封層均能較好的防止滲水，從粘結強度上講。SBS改性瀝青優于改性乳化瀝青。從施工工藝上講，改性乳化瀝青施工較為便捷。

6.2 下封層所用的碎石粒徑在一定程度上也影響著層間的抗剪強度，試驗表明，無論采用改性乳化瀝青還是SBS改性瀝青，就抗剪強度而言，粒徑3～5mm的碎石優于粒徑為5～10mm的碎石，最佳撒布量約為6kg/m2。

［1］郭寅川.重交通高等級公路瀝青路面層間處治技術研究［D］.西安：長安大學，2009.

［2］TJJ 034—2000，公路路面基層施工技術規范［S］.

［3］姜娟，趙華.重載交通長壽命瀝青路面層間處治技術研究［J］.西部探礦工程，2011，（4）：179-181.