【摘 要】稀浆封层技术自八十年代后期引入我国并做为重要技术推广项目已届二十年了，由于这项技术具有快速、省力、节能、无污染等特征，已被市场广泛的认同，但由于区域环境的差异，该项技术的推广与应用呈现出不均衡的态势。本文通过稀浆封层技术在玉元高速公路维修养护专项工程中的实际运用，进一步探讨稀浆封层技术在南方多雨条件下对山岭高速公路养护和维修过程中的使用和效果，积极探求一种合理利用资源、节约资金、保护环境、适应高速公路路面养护维修的新途径。
【关键词】稀浆封层；高速公路；维修养护；运用
1. 前言
高速公路的飞速建设与发展，给经济的发展腾飞奠定了坚实的基础，成为经济发展水平的风向标。然而，高速公路路面通常的设计寿命仅15～20 年，同时受地质条件、超限运输和其他多种因素的影响，必然导致高速公路路面在一定运营期限后发生病害并逐趋严重，甚至形成安全隐患而不能确保高速运营；尤其是我们云南，高速公路大多为山岭公路，地质条件更加恶劣，超限运输更为严重，加之处于南方多水地区以及防排水设计的缺陷，其路面病害更为严重，在路面维修养护过程中，尤其在地质条件恶劣和多水的山岭高速公路的维修养护中，稀浆封层起着不可替代的作用。现就以g8511 昆曼高速公路）元（江）至磨（黑）段（以下简称元磨高速公路）路面预防性养护专项工程中相关情况，浅析稀浆封层在路面维修养护中的应用及效果，积极探求一种合理利用资源、节约资金、保护环境、适应高速公路路面养护维修的新途径。
2. 稀浆封层的的含义、特性和作用
稀浆封层是以级配的砂石材料为集料，选用满足某种技术要求的乳化沥青材料作为结合料，加入适量的水、填料和必要的外加剂，在专用的稀浆封层机内，按设计比例配制成具有一定技术性能且达到某种功能要求的稀浆混合料，该种稀浆混合料的稠度较稀，形态似浆状，铺筑厚度一般在3～10mm之间，主要起防水或改善恢复路面功能的作用，故称之为乳化沥青稀浆封层。
2.1 稀浆封层的主要包括以下几方面的特性：
（1）乳化沥青与矿料的吸附性。当选用阳离子乳化沥青时，由于沥青乳液中的沥青微粒表面带有正电荷，湿矿料表面带有负电荷，乳化沥青微粒与矿料接触时，异性电荷相吸，沥青微粒可透过矿料水膜牢固的吸附在矿料表面上，稀浆固化成型主要靠离子电荷的吸附作用。当选用阴离子乳化沥青时，由于沥青乳液中的沥青微粒表面带有负电荷，湿矿粒表面也带有负电荷，乳化沥青微粒与矿料接触时，表面同性电荷相斥，稀浆固化成型主要靠水分蒸发以后相互吸附。使用阴离子乳化沥青没有阳离子乳化沥青吸附牢固。为此，在使用稀浆封层技术方面，阳离子乳化沥青优于阴离子乳化沥青。
（2）乳化沥青与矿料的裹敷性。沥青乳液与矿料拌合时，沥青乳液的粘度越低其流动性越好，沥青对矿料的裹敷性能也越好。
（3）稀浆封层与原路面的粘结性。稀浆混合料中含有较多的水分，具有良好的流动性。稀浆摊铺时，只要将原路面扫净湿润，稀浆中沥青微粒与原路面上露出的矿料能很好的粘结，稀浆并能渗透到路面缝隙中去，加强了与原路面的结合。
（4）稀浆封层的耐水性。稀浆封层使用的矿料较细，级配则接近细粒式沥青砼的级配，由于混合料很稀，在常温下仍能摊铺，稀浆封层破乳成型硬化后，其耐磨性与细粒式沥青砼相当。
（5）稀浆封层具有良好的防水性。由于稀浆混合料使用密级配细集料，拌合后的稀浆封层混合料密度高，空隙小，铺筑后对路面或基层具有良好的防水作用，使地表水不能渗透，地下水不能迁移，从而保护了沥青路面不受水的浸蚀。
2.2 稀浆封层技术是是一项材料、设备、工艺三结合的技术产物，它不仅具有快速节能等基本特点，其用途也十分广泛：用于沥青路面可以封阻地表水，减少水患，可以改善路面摩擦力，治理一般网裂；用于填充和调平，改善公路基层的平整度；用于道路下封层，形成沥青防水膜，封闭基层表面，阻止外界水分入浸和水分从基层表面蒸发，增加半刚性基层与底面层间的抗剪强度；用于对路面早期病害进行及时维修养护和对在建公路以及大修路面下封防水的有效措施，是一项既经济、迅速，又可起到防水的作用，而且还能有效地治理沥青路面的早期病害的工程实用技术。
3. 稀浆下封层施工运用机理
（1）透层、粘层
及稀浆下封层的应用区别。 透层一般设置在基层顶面，其作用是为了增加基层与沥青面层之间的结合。 粘层一般设置在沥青面层之间，其作用是为了加强面层之间的结合。 稀浆下封层设置在泡沫沥青冷再生基层顶层，与透层几乎处于同一位置，但其作用却与透层不尽相同，主要是为了防止水分入浸，保护基层强度不受水的浸浊和影响。
（2）下封层的作用。 首先，从沥青路面的设计理论上来看，它的各结构层间是完全连续的弹性体系，沥青层与基层间需要紧密结合，不能够产生滑移现象，否则沥青面层在基层上不均匀滑移，会造成沥青面层的断裂，产生扒裂。因此，在基层与沥青面层间设置联结层进行层间联结是非常必要的；其次，稀浆做为下封层，将在泡沫沥青冷再生基础上形成一道沥青防水膜，封闭基层表面，阻止外界水分入浸和水分从基层表面蒸发，增加半刚性基层与底面层间的抗剪强度，从而保护和延长路面的使用寿命。
（3）基层与封层良好结合的条件。 我们知道，干净的石料（一般指碱性石料）都与沥青具有很好的粘附性能，但如果石料表面有粉尘，哪怕是很少量，沥青都会先吸附粉尘再与石料进行粘附，从亲合力角度来讲也是质量小的优先。所以基层表面越接近于干净石料的效果，封层沥青与基层表面的结合就越牢固。
（4）因此，基层表面越是粗糙、干硬，越有利于沥青粘附，基层顶面石料露出的面积多，封层的粘附性越好。泡沫沥青冷再生基层细小粉尘含量虽多，但受沥青和水泥的共同作用，其表面的粉散悬浮细颗粒物质却相当少，十分有利于封层的粘附，因此也就能更好地保证封层与基层的结合。 4. 稀浆封层技术在元磨高速公路预防性养护专项工程中的施工运用
在元磨高速公路路面维修养护专项工程，做为下封层的稀浆封层，其施工运用过程如下：
4.1 稀浆封层的类型及选择。
（1）按骨料级配的粗细分为：es-i型、es-ii型、es-iii型，其级配情况如表1。
（2）我们在元磨高速公路路面预防性养护专项工程中，主要选择es-ⅱ型稀浆封层，因为它含有足够的细料，有相当的渗透能力，粗粒料足以在基层和交通荷载间构成直接的承载体；同时，因为它有足够的厚度和密封性，因此有能力阻止外界水分入浸和水分从基层表面蒸发，从而满足其防排水功能。
4.2 材料要求。
（1）集料。拌制乳化沥青稀浆混合料采用碱性集料，对集料中的超粒径颗粒必须筛除。集料应坚硬、粗糙、耐磨、洁净、棱角较多，不含任何杂质，并有适当的颗粒级配，通过4.75mm筛的合成矿料中的砂不得低于60%，其集料性能应符合下表要求（见表2）。为提高乳化沥青稀浆封层的稳定性，混合料要加入一定数量的矿粉，矿粉要求为碱性岩石磨制而成，亲水系数小于1，通过0.075mm颗粒不少于80%（见表3）。
在施工中严格控制级配，根据工程量大小一次备齐，且要拌和均匀，否则将会造成封层各段外观不一致。如果细料过多，表面易脆裂；粗料过多则与原路面结合不牢，混合料的和易性不好，摊铺时产生离析，影响工程质量。
（2）乳化沥青。 乳化沥青的质量应符合下表的技术要求。乳化沥青分阴离子型和阳离子型两种。阴离子型带有负电荷，而骨料和填料多为碱性材，两者不易结合，水份完全靠自然蒸发，破乳的时间较长；阳离子乳化沥青带有正电荷，与骨料拌和产生化学变化，水份被挤出，强度形成较快。因此大多稀浆封层都使用阳离子乳化沥青（见表4）。
（3）水。 稀浆混合料使用的水为洁净水，不得使用含有杂质或受化学污染的脏水。混合料中的水包括骨料中的水、乳液中的水和外加水，总含水量应控制为集料质量的 12%～20%。外加水视集料干湿状态控制在集料质量的6%～11%范围内，混合料稀浆的含水量应由坍落度试验确定，一般为2～3厘米之间，控制外加水量对于稀浆封层的质量至关重要。
（4）乳化沥青稀浆混合料室内试验指标应符合下表要求（见表5）。
4.3 配合比设计的步骤及内容。
4.3.1 选择符合质量要求的乳化沥青、矿料、矿粉、填料等，将各种集料进行筛分，乳液测定其沥青含量。
4.3.2 根据各种集料的矿料组成，确定符合级配要求的各种集料的配合比例。
4.3.3 做混合料的稠度试验，以确定稀浆混合料的用水量。
4.3.4 做初凝时间试验。当粘结力达到120n.cm的时间，应确定为混合料的初凝时间。 <
br> 4.3.5 做固化时间试验。当粘结力达到200n.cm的时间，应确定为混合料的固化时间及开放交通时间。
4.3.6 确定最佳沥青用量：（1）进行湿轮磨耗试验，根据试验结果绘出沥青用量与磨耗量关系曲线，确定沥青用量最小值；（2）进行轮荷压砂试验，根据试验结果绘出沥青用量与粘附砂量关系曲线，确定沥青用量最大值；（3）确定沥青用量范围，并以最大值为准，以3个百分点的范围定为容许范围；（4）采用图解法确定沥青用量范围、容许范围和容许范围中值。
4.4 施工过程控制。
4.4.1 稀浆封层施工。
（1）人员配备及分工：稀浆封层施工质量的好坏，有赖于一支高素质的施工队伍，取决于他们的知识、经验和技巧。稀浆封层施工队的人员组成包括：队长一名、操作手一名、驾驶员四名（稀浆封层、装载机、油罐车和水罐车驾驶员各一名）、工人6人/组。
（2）交通管制与控制：刚摊铺的稀浆封层，必须有一段养护成型期。在养护成型期内，做到禁止任何车辆和行人进入。
（3）施工条件：a、施工前的准备工作，包括材料、机械设备、原路面补强与清扫、交通管制等都已按要求完成；b、施工队伍人员配备整齐，对道路上的各种附属设施都已采取保护措施。
（4）稀浆封层施工程序：原路面检测——修补原路面病害——封闭管制交通——清扫路面——放样放线——摊铺——修补修边——养护成型。
4.4.2 正式施工。
4.4.2.1 放样画线。根据铺筑的泡沫沥青冷再生基层的宽度，调整摊铺箱宽度，使施工车程次数为整数。
4.4.2.2 装料。将符合要求的矿料、乳化沥青、填料、水、添加剂等分别装入摊铺机的相应料箱，一般应全部装满，并应保证矿料的湿度均匀一致。
4.4.2.3 摊铺。
（1）将装好料的摊铺机开至施工起点，对准走向控制线，并调整摊铺箱厚度与拱度，使摊铺箱周边与原路面贴紧。
（2）操作手再次确认各料门的高度或开度。
（3）开动发动机，接合拌和缸离合器，使搅拌轴正常运转，并开启摊铺箱螺旋分料器。
（4）打开各料门控制开关，使矿料、填料、水几乎同时进入拌和缸，并当预湿的混合料推移至乳液喷出口时，乳液喷出。
（5）调节稀浆在分向器上的流向，使稀浆能均匀地流向摊铺箱左右。
（6）调节水量，使稀浆稠度适中。
（7）当稀浆混合料均匀分布在摊铺箱的全宽范围内时，操作手就可以通知驾驶员启动底盘，并缓慢前进，一般前进速度为1.5～3.okm/h，混合料摊铺后，应立即进行人工找平，找平的重点是：起点，终点，纵向接缝，过厚，过薄或不平处，尤其对超大粒径矿料产生的纵向刮痕，应尽快清除并填平。
（8）当摊铺机上任何一种材料用完时，应立即关闭所有材料输送的控制开关，让搅拌缸中的混合料搅拌均匀，并送入摊铺箱摊铺完后，即通知驾驶员停止前进。 （9）将摊铺箱提起，然后把摊铺机连同摊铺箱开至路外，清洁搅拌缸和摊铺箱。
（10）查对材料剩余量。
4.4.3 一些特殊问题的处理。
（1）预湿水。天气过于干燥气温又很高时，对原路面进行预洒水，有利于稀浆与原路面的牢固粘结，量的控制以路面无积水为宜，洒水后可立即摊铺。
（2）接缝。横向接缝过多过密总是会影响外观和平整的，因此应尽可能减少横缝的数量，提高接缝的施工水平。首先是在起点处，当摊铺箱的全宽度上都布有稀浆时，就可以低速缓慢前移，这样可以减少箱内积料过多而产生的过厚起拱现象，并对起点进行人工找平。一般情况下，摊铺终点的外观影响不大，因为下一车将在该终点处，倒回一段距离。从上一车终点倒回3～5m的距离开始下一车的摊铺，是一个可采纳的办法；驾驶员应该使机械的运行线形，与上一车相吻合。当该路段进行最后一车施工时，其终点的处理应该采取人工整平，并做出一条直线。
（3）加水量的控制。某一种石料和乳化沥青，当外加水量为某一范围时，可以成为稳定的稀浆。机械作业时的外加水量，可以采取允许范围的中值。成功的稀浆封层应建立在稀浆中沥青分布均匀的基础上，因此必须以合适的水量加到稀浆混合料中，因为加水量的多少关系到施工的和易性、与原路面的粘接强度、封层表面的泛油及混合料的沥青分布等，对施工质量影响极大。
（4）养护成型。乳化沥青的任何一种施工方法，施
后都有一个破乳成型过程，稀浆封层也不例外。养护的时间，视稀浆混合料中水的驱除及粘结力的大小而变化，通常认为，当粘结力达到120n.m时，稀浆混合料已初凝，当粘结力达到20on.m时，稀浆混合料已凝固到可以开放交通的状态。刚摊铺的稀浆封层，在养护成型期内，应严禁车辆和行人进入，否则将带来不良的外观。如交叉口等确需立即开放交通，必须进行撒砂保护。
4.5 施工质量控制。
4.5.1 施工前须提供材料的试验报告，在确认符合要求后，方可使用。
4.5.2 施工前须提供混合料试验报告，在确认材料没有发生变化和符合要求后，方可施工。
4.5.3 在施工中应对稀浆混合料性能进行抽样检测，并符合下列表格的要求（见表6）：
4.5.4 稀浆封层施工外观质量应符合下列要求：（1）表面平整，密实，无松散，无轮迹；（2）纵、横缝衔接平顺，外观色泽均匀一致；（3）与其它构造物衔接平顺，无污染；（4）摊铺范围以外无流出的稀浆混合料；（5）表面粗糙，无光滑现象。
5. 结束语
乳化沥青稀浆封层是应公路维修养护技术发展而产生的一项新技术。通过玉元高速公路路面维修养护专项工程的实践证明，稀浆封层技术的应用既可以节省材料与资金，又可以加快施工速度，提高工作效率、产生显著的经济效益和社会效益。稀浆封层可以使路面磨损、老化、裂缝、光滑、松散等病害迅速得到修复，起到防水、防滑，耐磨等作用。特别是稀浆封层作为下封层，能起到防止地表水渗透，地下水上穿和连接基层与面层的作用，从而延长南方多水路面的耐久性，保证路面的完好性。因此，稀浆封层技术在公路工程中有着广阔的发展前景。
参考文献
[1] 《交通世界、建养、机械》 2009年第11期，谭会艳《稀浆封层技术在公路维修中的运用》.
[2] 《乳化沥青稀浆封层技术和稀浆封层机的应用》刘峻薇，芒市养路总段.
[3] 《彩云之南大路宽——云南高速公路建设综述》王家凯 李文圣著.
