高等级公路路面双层微表处及其施工方法 【技术领域】
本发明属于现场铺筑道路或飞机场的凝结性铺面技术领域，具体涉及到用几层不同材料在现场铺筑的铺面。
背景技术
稀浆封层是在常温条件下将乳化沥青、级配矿料、填料、水及添加剂按一定的比例拌成糊状流动的混合料，并及时摊铺在路面上而形成的一定厚度的路面薄层，起到防水、防滑、耐磨及恢复路面使用功能的作用，主要用于普通公路沥青路面的维修养护，目前在高速公路沥青路面的养护中应用较少。这种封层能提高路面的防水性和抗滑性能，根据稀浆混合料中骨料的最大粒径分为细封层、中封层、粗封层。细封层，宜用于填补裂缝、填充空隙和轻交通量的路面封层；中封层，宜用于预防性的养护，以修补沥青面层的松散、开裂和老化，改善中等交通量道路和重交通量道路的抗滑能力，并可用作沥青路面或水泥混凝土路面的磨耗层或者稳定类基层的封层；粗封层，宜用于多层式封层的底层，并可用于面层，提高道路抗滑能力。传统的稀浆封层混合料有较高的含粉量和油石比，具有很好的防水性能，但由于集料中粒径较小，耐磨差，易泛油，故满足不了高速公路的路用要求。乳化沥青稀浆封层作为冷态的沥青混合料，沥青经乳化后其路用性能均有不同程度的下降，尤其是粘弹性指标下降较多，其应用始终受到结合料乳化沥青地制约，使得稀浆封层到目前为止，仍局限在二级以下低等级道路的面层上使用。对于高等级道路，因其路用性能要求和交通荷载大等特点，普通稀浆封层仅适用于高等级公路的下封层。
近年来，在普通稀浆封层的基础上又研制成功改性稀浆封层，掺入高分子聚合物对普通乳化沥青材料进行改善，这种改性乳化沥青稀浆封层被称为“表面精细处治”，简称“微表处”。微表处采用专用设备将聚合物改性乳化沥青、集料、填料、水和添加剂按一定配比拌和成稀浆混合料并迅速摊铺到原路面上，在摊铺后可在较短时间内开放交通的薄层结构，简称MS。微表处的不足之处主要是对路面的养护和维修有局限性，由于微表处往往采用一次摊铺成型的施工方法，使得摊铺厚度很难保证均匀，在施工过程中，一次摊铺成型的微表处往往在封层表面容易出现“亮光带”，这种现象很难在实际施工过程中得到有效的改善。在一些重交通量的路段，由于高负荷的行车，路面的构造深度已完全丧失，路面太滑，不挂料，如果进行微表处处理，则很难保证摊铺厚度的均匀性，极易发生剥落现象。
【发明内容】
本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述稀浆封层和微表处的缺点，提供一种设计合理、防水性能好、耐磨性能好、成型速度快的高等级公路路面双层微表处。
本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种高等级公路路面双层微表处的施工方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是在公路路面上铺筑防水层，在防水层上铺筑抗滑磨耗层，防水层由下述原料及其重量份或体积份配比制成：
集料 100份
聚合物改性阳离子乳化沥青 8～16份
水 6～11份
硅酸盐水泥或消石灰 1～4份
添加剂 0.1～0.5份
上述防水层配比中的集料是粒径为3～5mm的中粗石屑料与粒径为0.075～3mm的细石屑料的混合料，在其配比中，中粗石屑料与细石屑料的重量份或体积份比为1∶2～5。上述配比中聚合物改性阳离子乳化沥青的商品名称为施保妙SS3。上述配比中的添加剂是硫酸铝或氯化钙或聚乙烯醇或羧甲基纤维素或阳离子丁苯聚合胶乳PC-1468。
抗滑磨耗层由下述原料及其重量份或体积份配比制成：
集料 100份
聚合物改性阳离子乳化沥青 6～11份
水 7～13份
硅酸盐水泥或消石灰 1～4份
添加剂 0.1～0.5份
上述抗滑磨耗层中配比中的集料是粒径为5～10mm的粗石屑料、粒径为3～5mm的中粗石屑料以及粒径为0.075～3mm的细石屑料的混合料，在其配比中，粗石屑料与中粗石屑料以及细石屑料的重量份或体积份比为1∶1∶1～3，所用添加剂与防水层用的添加剂相同。
铺筑本发明防水层所用原料重量份或体积份的优选配比是：
集料 100份
聚合物改性阳离子乳化沥青 10～12份
水 7～9份
硅酸盐水泥或消石灰 2～3份
添加剂 0.1～0.4份
铺筑本发明抗滑磨耗层所用原料重量份或体积份的优选配比是：
集料 100份
聚合物改性阳离子乳化沥青 8～10份
水 8～12份
硅酸盐水泥或消石灰 1～3份
添加剂 0.1～0.4份
铺筑本发明防水层所用原料重量份或体积份的最佳配比是：
集料 100份
聚合物改性阳离子乳化沥青 12份
水 8份
硅酸盐水泥或消石灰 2份
添加剂 0.2份
铺筑本发明抗滑磨耗层所用原料重量份或体积份的最佳配比是：
集料 100份
聚合物改性阳离子乳化沥青 9份
水 10份
硅酸盐水泥或消石灰 2份
添加剂 0.3份
本发明的防水层的厚度为5～8mm，抗滑磨耗层的厚度为10～13mm。
其施工方法如下：
1、清扫路面
清扫路面上的松散材料、泥土、杂草、油污以及其他杂物。
2、放样划线
沿摊铺方向划出控制线。
3、摊铺防水层
将微表处摊铺车开至施工起点，对准控制线，放下摊铺箱，调整摊铺箱使其周边与原路面贴紧，按防水层的重量配比或体积配比将集料、聚合物改性阳离子乳化沥青、填料、水和添加剂注入摊铺箱内，并搅拌成流动状态的乳液砂浆，将乳液砂浆用微表处摊铺车摊铺在路面上，摊铺后防水层的粘聚力大于2.0N·M时，可摊铺抗滑磨耗层。
4、摊铺抗滑磨耗层
按抗滑磨耗层的重量份配比或体积份配比将集料、聚合物改性阳离子乳化沥青、填料、水和添加剂注入摊铺箱内，并搅拌成流动状态的乳液砂浆，一边拌和一边摊铺，摊铺后抗滑磨耗层的粘聚力大于1.2N·M时，用轮胎压路机进行碾压。
5、初期养护
(1)禁止一切车辆和行人通行。
(2)在交叉路口处的封层，进行撒砂保护。
(3)当抗滑磨耗层的粘聚力大于2.0N·M时，开放交通。
(4)现场清理。
6、质量检验
按交通部发布的《公路路基路面现场测试规程》JTJO59-95进行检测，检验合格后移交使用。
本发明与稀浆封层和微表处相比，采用双层或多层铺筑，能弥补单层微表处的不足。本发明的防水层采用的聚合物改性阳离子乳化沥青较稀，使得聚合物改性阳离子乳化沥青中有游离的沥青颗粒，这些沥青颗粒可以形成油膜，与路面粘结，聚合物改性阳离子乳化沥青在流动过程中可渗透到路面内，可增强层间的抗剪力以及粘结力，防止雨水、雪水进入基层，冻胀坏基层，在不能完全封闭交通的情况下，可保护基层，等天气好转后再进行磨耗层的摊铺。在阴雨潮湿的季节，混合料中的水份可快速蒸发，加快了开放交通时间。避免了表面层出现亮光带的弊端，夏季抗车辙、冬天防龟裂性能大于稀浆封层和微表处。本发明具有设计合理、防水性能好、耐磨和抗滑性能好、成型速度快等优点，本发明施工方法具有施工成本低、施工工期短、环境污染小等优点。
采用本发明防水层摊铺料和抗滑磨耗层摊铺料以及本发明施工方法在浙江金丽温高速公路路面上和安徽省合徐北高速公路路面上进行了摊铺，摊铺后按照交通部《公路工程质量检验评定标准》进行测试，经测试沥青路面的摩擦系数的平均值、沥青路面平整度、路面的平均构造深度、路面的渗水系数，主要技术指标达到了交通部《公路工程质量检验评定标准》。本发明高等级公路路面双层微表处及其施工可在高等级公路路面上推广应用。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
在公路路面上铺筑防水层，在防水层上铺筑抗滑磨耗层，以100kg集料为例铺筑成厚度为5～8mm的防水层所用的原料及其重量配比如下：
中粗石屑料 25kg
细石屑料 75kg
聚合物改性阳离子乳化沥青 12kg
水 8kg
硅酸盐水泥 2kg
硫酸铝 0.2kg
防水层的中粗石屑料的粒径为3～5mm，细石屑料粒径为0.075～3mm，中粗石屑料与细石屑料混合成集料，在其配比中，中粗石屑料与细石屑料的重量比为1∶3，硅酸盐水泥为325#硅酸盐水泥，也可用425#硅酸盐水泥或其它标号的硅酸盐水泥。
在防水层上铺筑厚度为10～13mm的抗滑磨耗层，以100kg集料为例铺筑成抗滑磨耗层所用的原料及其重量配比如下：
粗石屑料 25kg
中粗石屑料 25kg
细石屑料 50kg
聚合物改性阳离子乳化沥青 9kg
水 10kg
硅酸盐水泥 2kg
硫酸铝 0.3kg
抗滑磨耗层配比中的集料是粒径为5～10mm的粗石屑料、粒径为3～5mm的中粗石屑料以及粒径为0.075～3mm的细石屑料的混合料，在其配比中，粗石屑料与中粗石屑料以及细石屑料的重量份或体积份比为1∶1∶2，硅酸盐水泥为325#硅酸盐水泥，也可用425#硅酸盐水泥或其它标号的硅酸盐水泥。
其施工方法如下：
1、清扫路面
清扫路面上的松散材料、泥土、杂草、油污以及其他杂物。
2、放样划线
沿摊铺方向划出控制线。
3、摊铺防水层
将微表处摊铺车开至施工起点，对准控制线，放下摊铺箱，调整摊铺箱使其周边与原路面贴紧，按防水层的重量配比先将集料装入微表处摊铺车内，依次加入聚合物改性阳离子乳化沥青、325#硅酸盐水泥、水和硫酸铝，搅拌，搅拌成流动状态的乳液砂浆，将乳液砂浆用微表处摊铺车摊铺在路面上，摊铺后封层的粘聚力大于2.0N·M时，可摊铺抗滑磨耗层。
4、摊铺抗滑磨耗层
按抗滑磨耗层的重量配比或体积配比先将集料装入摊铺箱内，依次加入聚合物改性阳离子乳化沥青、325#硅酸盐水泥、水和硫酸铝，搅拌，搅拌成流动状态的乳液砂浆，一边拌和一边摊铺，摊铺后抗滑磨耗层的粘聚力大于1.2N·M时，用轮胎压路机进行碾压。
5、初期养护
(1)禁止一切车辆和行人通行。
(2)在交叉路口处的封层，进行撒砂保护。
(3)当抗滑磨耗层的粘聚力大于2.0N·M时，开放交通。
(4)现场清理。
6、质量检验
按交通部发布的《公路路基路面现场测试规程》JTJO59-95进行检测，检验合格后移交使用。
实施例2
在公路路面上铺筑防水层，在防水层上铺筑抗滑磨耗层，以100kg集料为例铺筑成厚度为5～8mm的防水层所用的原料及其重量配比如下：
中粗石屑料 33kg
细石屑料 67kg
聚合物改性阳离子乳化沥青 8kg
水 11kg
硅酸盐水泥 4kg
硫酸铝 0.1kg
防水层的中粗石屑料的粒径为3～5mm，细石屑料粒径为O.075～3mm，中粗石屑料与细石屑料混合成集料，在其配比中，中粗石屑料与细石屑料的重量比为1∶2，硅酸盐水泥为325#硅酸盐水泥，也可用425#硅酸盐水泥或其它标号的硅酸盐水泥。
在防水层上铺筑厚度为10～13mm的抗滑磨耗层，以100kg集料为例铺筑成抗滑磨耗层所用的原料及其重量配比如下：
粗石屑料 33kg
中粗石屑料 33kg
细石屑料 34kg
聚合物改性阳离子乳化沥青 6kg
水 13kg
硅酸盐水泥 4kg
硫酸铝 0.1kg
抗滑磨耗层配比中的集料是粒径为5～10mm的粗石屑料、粒径为3～5mm的中粗石屑料以及粒径为0.075～3mm的细石屑料的混合料，在其配比中，粗石屑料与中粗石屑料以及细石屑料的重量份或体积份比为1∶1∶1，硅酸盐水泥为325#硅酸盐水泥，也可用425#硅酸盐水泥或其它标号的硅酸盐水泥。
其施工方法与实施例1相同。
实施例3
在公路路面上铺筑防水层，在防水层上铺筑抗滑磨耗层，以100kg集料为例铺筑成厚度为5～8mm的防水层所用的原料及其重量配比如下：
中粗石屑料 16.6kg
细石屑料 83.4kg
聚合物改性阳离子乳化沥青 16kg
水 6kg
硅酸盐水泥 1kg
硫酸铝 0.5kg
防水层的中粗石屑料的粒径为3～4mm，细石屑料粒径为0.075～3mm，中粗石屑料与细石屑料混合成集料，在其配比中，中粗石屑料与细石屑料的重量比为1∶5，硅酸盐水泥为325#硅酸盐水泥，也可用425#硅酸盐水泥或其它标号的硅酸盐水泥。
在防水层上铺筑厚度为10～13mm的抗滑磨耗层，以100kg集料为例铺筑成抗滑磨耗层所用的原料及其重量配比如下：
粗石屑料 20kg
中粗石屑料 20kg
细石屑料 60kg
聚合物改性阳离子乳化沥青 11kg
水 7kg
硅酸盐水泥 1kg
硫酸铝 0.5kg
抗滑磨耗层配比中的集料是粒径为5～10mm的粗石屑料、粒径为3～5mm的中粗石屑料以及粒径为0.075～3mm的细石屑料的混合料，在其配比中，粗石屑料与中粗石屑料以及细石屑料的重量份或体积份比为1∶1∶3，硅酸盐水泥为325#硅酸盐水泥，也可用425#硅酸盐水泥或其它标号的硅酸盐水泥。
其施工方法与实施例1相同。
实施例4
在以上实施例1～3中，防水层和抗滑磨耗层配比中所用的325#硅酸盐水泥可用消石灰替换，用量与325#硅酸盐水泥相同。其它原料的用量与相应的实施例相同。
施工方法中将325#硅酸盐水泥替换为消石灰，用量与325#硅酸盐水泥相同。其它施工方法与实施例1的制备工艺步骤相同。
实施例5
在以上实施例1～4中，防水层和抗滑磨耗层配比中所用的添加剂为氯化钙，用量与硫酸铝相同。其它原料的用量与相应的实施例相同。
施工方法中将硫酸铝替换为氯化钙。其它施工步骤与实施例1的施工步骤相同。
实施例6
在以上实施例1～4中，防水层和抗滑磨耗层配比中所用的添加剂为聚乙烯醇，用量与硫酸铝相同。其它原料的用量与相应的实施例相同。
施工方法中将硫酸铝替换为聚乙烯醇。其它施工步骤与实施例1的施工步骤相同。
实施例7
在以上实施例1～4中，防水层和抗滑磨耗层配比中所用的添加剂为羧甲基纤维素，用量与硫酸铝相同。其它原料的用量与相应的实施例相同。
施工方法中将硫酸铝替换为羧甲基纤维素。其它施工步骤与实施例1的施工步骤相同。
实施例8
在以上实施例1～4中，防水层和抗滑磨耗层配比中所用的添加剂为阳离子丁苯聚合胶乳PC-1468，用量与硫酸铝相同。其它原料的用量与相应的实施例相同。
施工方法中将硫酸铝替换为阳离子丁苯聚合胶乳PC-1468。其它工艺步骤与实施例1的制备工艺步骤相同。
实施例9
在以上实施例1～8中，防水层和抗滑磨耗层配比中所用的各原料可按体积比量取。施工方法与相应的实施例相同。
为了验证本发明的有益效果，申请人将采用本发明实施例1配比的防水层摊铺料和抗滑磨耗层摊铺料以及本发明施工方法在浙江省金丽温高速公路路面上进行了摊铺、在安徽省合徐北高速公路路面上进行了摊铺，摊铺后进行了测试，各种试验情况如下：
1、路面抗滑值检测
测试仪器：摆式仪，由江苏省沭阳科兴公路仪器有限公司生产；橡胶片、标准量尺、路面温度计市售、皮尺，市售。
(1)检测方法
按交通部《公路工程质量检验评定标准》进行检测。
(2)检测结果
检测结果见表1。
表1浙江金丽温高速公路施工现场路面抗滑值检测结果表 检测范围及桩号 K71+200-k71+400 摆值 测试路段 测试次数 路况描述 单个值 平均值 K71+200- 1 良好 64 63 2 良好 62 3 良好 64 4 良好 63 K71+300 1 良好 66 65 2 良好 65 3 良好 64 4 良好 65 K71+400 1 良好 63 62 2 良好 63 3 良好 61 4 良好 62
由表1可见，沥青路面的摩擦系数符合国家部颁标准，其摩擦系数的平均值达到了63BPN，远远大于国家部颁标准的大于45BPN。
2、路面构造深度测定
测试仪器：人工铺砂仪，由江苏省沭阳科兴公路仪器有限公司生产；量砂，粒径0.15～0.3mm；钢板尺、钢卷尺，市售。
(1)检测方法
按交通部《公路工程质量检验评定标准》进行检测。
(2)检测结果
检测结果见表2。
表2浙江金丽温高速公路施工现场检测路面构造深度结果表 检测范围及桩号 K64+800-k65+000 铺砂直径(mm) 测试路段 测试次数 路况描述 单个值 平均值 K64+800- 1 良好 0.90 0.82 2 良好 0.75 3 良好 0.80 K64+900 1 良好 0.65 0.73 2 良好 0.80 3 良好 0.75 |k65+000 1 良好 0.90 0.85 2 良好 0.80 3 良好 0.85
由表2可见，沥青路面的平均构造深度达到了0.80，符合国家部颁标准。
3、平整度检测
测试仪器：3m直尺，市售；楔形塞尺，市售。
(1)检测方法
按交通部《公路工程质量检验评定标准》进行检测。
(2)检测结果
检测结果见表3。
表3浙江金丽温高速公路施工现平整度检测结果表 检测范围K56+000-k56+500 检测仪器 3m直尺 起讫桩号设计值最大间隙 实测值 K56+000-≤32.0 1.8 1.6 1.4 2.0 1.7 1.4 1.2 1.6 1.6 1.8 K56+100≤32.7 2.0 1.4 2.3 1.3 1.9 2.0 2.7 1.5 1.7 1.6 K56+200≤31.9 1.8 1.1 1.6 1.9 1.7 1.6 1.5 1.8 1.8 1.7 K56+300≤32.4 1.6 2.0 1.7 1.8 1.6 1.8 2.2 2.4 1.7 1.9 K56+400≤32.6 2.4 2.6 1.5 2.3 1.6 2.2 2.3 1.7 1.4 2.0 K56+500≤32.5 2.2 2.5 1.9 1.7 1.5 1.9 2.5 1.6 1.8 1.6
由表3可见，修复后的沥青路面平整度得到了有效的改善，其平整度最大达到了2.7，在国家部颁标准≤3范围之内。
4、渗水系数测试
测试仪器：渗水系数仪。
测试结果见表4。
表4安徽合徐北高速公路施工现场渗水系数测试结果表 检测范围及桩号 K51+000-k53+000 测试路段 测试次数 路况描述 单个值(ml/min) K51+000- 1 良好 6 2 良好 4 3 良好 7 K52+000 1 良好 3 2 良好 7 3 良好 6 K53+000 1 良好 8 2 良好 5 3 良好 4
由表4可见，路面的渗水系数符合国家部颁标准。