乳化瀝青水泥混凝土特性及施工工藝研究

張玉會

（駐馬店市公路工程開發有限公司，河南 駐馬店 463000）

在我國， 目前的使用的主流路面類型以瀝青穩定類面層和水泥穩定類面層為主，其中瀝青穩定類路面結構具有路面平整度好，施工機械化程度高，開放交通早、行車噪聲小等優點，但也存在溫度敏感性差等缺點， 水泥混凝土路面具有強度高，穩定性好，耐久性好等優點，但也存在修復困難，行車噪聲大，開放交通遲等缺點。

以上典型的柔性路面和剛性路面的使用功能和和力學性能、工作特性上都有各自的特點，但同時也具有了一定的互補性，本文通過研究柔性路面和剛性路面的可能性，并分析其特性，以求開發出強度適宜、溫度敏感性相對較低、耐久性好，抗老化能力強的路面材料，并提出合理的材料拌各及路面施工工藝。

1 原材料組成

1.1 粗集料采用石灰巖破碎后并經篩分的碎石， 要求強度高，清潔、干燥、表面粗糙，針片狀含量和壓碎值符合《公路瀝青路面設計規范》和《公路瀝青路面施工技術規范》。 細集料可采用天然砂、機制砂，細集料應潔凈、干燥、無風化、無雜志，并有適當的顆粒級配。

1.2 水泥采用PO42.5 號普通碳酸鹽水泥，根據施工工藝選擇適合的凝結時間，不建議采用快硬、早強水泥，水泥安全性要符合要求。

1.3 乳化瀝青采用慢裂型陽離子乳化瀝青和慢裂型陰離子乳化瀝青，乳化瀝青的質量應符合《道路用乳化瀝青技術要求》等規定，制備乳化瀝青的基質瀝青應選A、B 級要求，并在貯存期間保持不離析、不凍結、不破乳。

1.4 消泡劑采用磷酸三丁消泡劑，化學純等級。減水劑采用高效減水劑，主要成份為萘磺酸鹽甲醛縮全物，呈褐色粉狀，使用比例以水泥用量的質量比1%計。

1.5 拌和用水采用潔凈的生活用水。

2 各原材料對混合料的影響

按上以材料制做試件，經試驗得知：

2.1 水泥強度直接影響著乳化瀝青水泥混凝土的抗壓和抗折強度，強度較高時抗彎拉模量有所增長，但增長的幅度沒有抗壓強度增長的幅度大，水泥標號的提高使乳化瀝青水泥混凝土的強度相應提高同時還不降低期韌性。 但乳化瀝青水泥混凝土抗壓強度高并不代表其抗折強度高。

2.2 理論上講， 外加劑會對乳化瀝青水泥混凝土的力學性能造成很大的影響，如果同時摻入消泡劑和減水劑，其抗折強度較高；只摻加減水劑的彈性模量較高，說明減水劑改善了混合料的力學特性。 且摻入外加劑后，混合料的和易性有所改善。

2.3 水灰比對于水泥基的強度有著決定性影響， 水灰比大，乳化瀝青水泥混凝土的強度降低，抗彎拉彈性模量減小；水灰比小，乳化瀝青水泥混凝土的強度提高，抗彎拉彈性模量增大。

2.4 消泡劑的作用是消除各種外加劑在混合料中產生和引入的氣泡，可以增加成型后混合料的密實性，從而提高強度，但另一方面氣泡的減少也會引起混合料和易性相對降低，實踐中，瀝青材料中加入消泡劑，可以通過減小應力集中，增強應力分布的均勻性，以提高成型試件的強度。

2.5 試驗表明， 陰離子乳化瀝青在乳化瀝青水泥混凝土中，并不能形成強度較高的混合料，相同比例的瀝青摻加量情況下，其強度明顯小時于陽離子乳化瀝青形成的混合料試件。

2.6 乳化瀝青水泥混凝土的抗壓彈性模量比普通水泥砼的明顯偏低，但抗彎拉彈性模量的降低要比抗壓彈性模量的幅度小。

2.7 相對于普通瀝青混合料， 乳化瀝青水泥混凝土混合料由于加入了水泥，其抗壓強度和抗折強度都有一種隨著時間增長而增強的趨勢。

3 乳化瀝青水泥混凝土特性

3.1 由于水泥混凝土中加入了乳化瀝青材料以及其它外加劑，使得試件相比水泥混凝土試件來講，弱化了明顯的屈服階段，乳化瀝青這種柔性材料的存在，使其應力重新進行了分布，韌性有了較好的改善，使外力超過了試件的極限屈服強度，而水泥材料凝結體破壞后，乳化瀝青凝結體還可以保持一定的應力，以提高路面的承載能力。 從試驗數據分析，水泥混凝土進行破壞試驗時，其在明顯屈服點之后，沒有了承載能力，而乳化瀝青水泥混凝土試件在承受了極限應力后，還有一個較長的應力基本保持不變而應變繼續增加的過程，這個過程就是提高路面承載能力和耐久性的基礎。

3.2 由于混合料中加入了乳化瀝青這種憎水性材料，且乳化瀝青在混合料中的柔性作用， 在整體試件或試件破壞后，其還能夠阻止水分子的滲透，起到抗滲作用，從而提高路面防水性能。

3.3 同理， 由于在混合料中加入了水泥， 水泥分散在水泥、碎石的相擠嵌空間中，在混合料中形成了一定的強度，從而弱化了瀝青這種材料對溫度敏感性的影響，提高了混合料整體的穩定性，從一定程度中解決了瀝青穩定類混合料的高溫敏感從而對道路行車不利的影響。

3.4 通過試驗數據分析， 乳化瀝青水泥混凝土相比普通混凝土來講，其溫縮要小，因此，在乳化瀝青水泥混凝土結構層次中，其溫度應力小時于普通混凝土的溫度應力，在一定程度上方便了施工。

3.5 路面材料使用性的要求之一就是有一定的抗疲勞性能，本試驗騎過梁式試件三分點加載彎曲疲勞試驗，通過控制加載模式，試件、試驗溫度、高低應力比、靜載彎拉強度等指標，得出乳化瀝青水泥混凝土的抗疲勞強度優于變通水泥混凝土。

4 乳化瀝青水泥混凝土的施工工藝

4.1 實際施工中，采用配合比如下：水泥：水：集料：乳化瀝青：消泡劑：減水劑=1∶0.45∶6.67∶0.2∶0.004∶0.008。

4.2 恢復中線，并檢查下承層，保持下承層的清潔，對下承層松散表面進行清理，在鋪筑前對基底灑水，保持一定的濕度。

4.3 混合料拌制。拌和設備采用強制式拌和機拌和，以改善由于乳化瀝青的加入而引起的粘性增大而產生的不均勻性。在拌和機的上部位置，設置乳化瀝青、外加劑等的存儲、加入和計量裝置，以保證方便、準確的添加。

加料順序如下：先將集料、水泥、減水劑加入拌和機中不加水干拌，隨后加水攪拌，最后加入乳化瀝青和消泡劑。 拌和時間要保證陽離子乳化瀝青破乳之前結束，否則將因陽離子乳化瀝青的破乳使得混合料的施工和易性降低，從而增加了施工難度。 在保證乳化瀝青與集料拌和均勻的前提下，拌和時間不宜過長。 適宜的拌和時間應根據施工現場使用集料級配情況、乳化瀝青破乳速度、拌和機械性能、施工時的氣候等具體條件通過試驗確定，拌和時間確定后不宜隨意變動。 一般拌和時間控制在30 秒以內。

4.4 混合料的運輸。從出料到攤鋪時間不宜過長，盡量控制在30 分鐘以內，因保持瀝青水泥混凝土水分不致過分散失，從而保證保證在攤鋪前乳化瀝青不被破乳， 提高施工的和易性，保證工程質量，運矩過長或運輸時間長建議采取覆蓋措施。

4.5 混合料的攤鋪。 攤鋪水泥乳化瀝青混合料宜采用瀝青混合料攤鋪機攤鋪，且宜全幅一次攤鋪成型，盡量減小接縫，以確保保證平整度，機械鋪筑的松鋪系數一般控制在1.10～1.2之間。 當出現小坑洞和麻面時，由人工用鐵锨進行補料。

4.6 混合料的壓實。 碾壓效果是保證路面密實的重要環節，根據相關施工規范并結合本材料施工工藝，碾壓應分為穩壓，復壓和終壓三個階段。

（1）穩壓。 其作用是穩定尚未進行碾壓的材料，使材料保持初步擠嵌，具有一定的壓實度，以避免可能產生擁包、推移等擾動。 穩碾時應采壓路機靜碾，次數以兩遍為宜，碾壓速度宜慢，以減少對材料的擾動。 碾壓時應勻速直線進退，避免在碾壓路段上制動、起動、轉彎、調頭。

（2）復壓。 此工序是保證材料碾壓密實的著急環節。 宜采用激振力大的振動壓路機。 碾壓時輪跡宜重疊1/3～1/2，以便消除壓痕，提高路面平整度；碾壓遍數1～2 遍為宜，不可過分碾壓，以免發生推移。 碾壓速度不大于3km/h。

（3）終壓。 水泥乳化瀝青混合料達到一定密實度后，若繼續采用大功率振動壓路機碾壓，會使路面表層形成一些淺的裂縫，對路面正常使用造成影響，因此宜采用氣壓式輪胎壓路機進行終壓。 終壓時由于混合料已有一定的壓實度，因此可采用噸位較大的壓路機或膠輪壓機進行作業，碾壓遍數視表面情況而定，一般在5～6 遍，碾壓速度4km/h～5km/h。

4.7 養生。為了保證施工質量，減少水泥有強度形成期間的裂紋，在成型后隨后就應該開始養生，以保證強度形成。 為了提高路面的密實性、穩定性和耐磨性，在鋪好的路面上應立即覆蓋養生，養生時間不少于七天。 在此期間，應封閉交通，并派專人灑水養生，保持面層的潮濕狀態。

4.8 切縫。 為了保證不斷板，在強度形成后，就應該考慮切縫，用紅縫機按板厚的1/3-1/4 厚度進行切割。

4.9 施工縫。施工接縫部位是路面的薄弱環節，施工接縫處理不好，在行車荷載的作用下易造成的早期損壞,且影響路面平整度。 在施工中，每天施工結束后將端部做成斜坡狀，并進行碾壓。 第二天開始施工時，將局部松散的地方人工刨去，然后攤鋪新料。

養生期過后，強度形成即可開放交通。

5 結語

由于乳化瀝青水泥混凝土施工應用少，其特性、施工工藝還有待于進一步根據材料、現場環境、路面使用要求進行確定，宜先鋪筑試驗段進行對比，并留取室內試件，以更好的控制施工質量，確保道路壽命。