乳化沥青稀浆封层混合料配合比设计研究

刘开俄，邱成江，余明坤

(云南省建筑科学研究院，云南 昆明 650223)

0 前言

近年来沥青混凝土路面在公路工程中以行车舒适、噪音低、扬尘少、养护维修方便等优点得到了广泛应用。国外大部分高等级公路路面采用沥青混凝土面层，我国高等级公路建设中，沥青混凝土路面占主导地位。而随着大量的热拌热铺沥青混凝土的使用，不仅浪费了资源，而且也对环境造成了污染。为了解决这一系列的问题，经过无数人不断的探索，乳化沥青稀浆封层混合料以耐磨、抗滑、防水、节能、环保、经济、用途广、施工方便等优点在公路工程中得到了迅速的发展。随着各等级公路的大量建设，对乳化沥青稀浆混合料的要求也越来越高，此时乳化沥青稀浆混合料配合比就显得尤为重要。本文以在公路工程建设中如何对稀浆封层(ES－2 型)混合料进行配合比设计为例，进行简单的探讨。

1 稀浆封层混合料配合比设计步骤

1.1 乳化沥青稀浆混合料及稀浆封层

稀浆封层的稠度较稀，形态似浆状，铺筑厚度一般在2.5 ～10 mm 之间。

1.2 稀浆封层混合料配合比设计步骤

1)根据选择的级配类型，按规范或设计要求确定矿料的级配范围。计算各种集料的配合比例，使合成级配在要求的级配范围内。

2)根据以往的经验初选乳化沥青、填料、水和外加剂用量，进行稠度试验和粘聚力试验。可拌和时间的试验温度应考虑最高施工温度，粘聚力试验的温度应考虑施工中可能遇到的最低温度。

3)根据上述试验结果和稀浆混合料的外观状态，选择1 ～3 个认为合理的混合料配比，按稀浆封层混合料规定的技术要求试验稀浆混合料的性能，如不符要求，适当调整各种材料的配合比例再试验，直至符合要求为止。

4)当设计人员经验不足时，可将初选的1 ～3个混合料配比分别变化不同的沥青用量(沥青用量一般在6.0%～8.5%之间)，按稀浆封层混合料规定的技术要求重复试验，并分别将不同沥青用量的1 h 湿轮磨耗值及砂粘附量绘制成沥青用量—磨耗值关系曲线图。以磨耗值接近稀浆封层混合料规定的技术要求的沥青用量作为最小沥青用量，砂粘附量接近稀浆封层混合料规定的技术要求的沥青用量为最大沥青用量，从而得出沥青用量的可选择范围。

5)根据以往经验及配合比设计试验结果，在充分考虑气候及交通特点的基础上在沥青用量的可选范围内选择适宜的沥青用量，综合确定混合料配比。

2 稀浆封层(ES－2 型)混合料配合比设计要求

1)ES－2 型矿料级配应符合规范要求，见表1。

表1 ES－2 型矿料级配技术指标

2)乳化沥青稀浆封层室内试验技术指标见表2。

表2 乳化沥青稀浆封层室内试验技术指标

3 材料的选取

3.1 乳化沥青

乳化沥青在混合料中起粘结作用，它的性质对骨料的裹覆粘结力及破乳成型时间有直接影响，关系到稀浆封层使用耐久性及铺后开放交通时间的长短。本试验通过多次试验最终选用某公司配置的BC－1 乳化沥青，其各项指标均满足相应规范要求。试验结果见表3。

表3 乳化沥青试验结果

3.2 矿料

矿料在稀浆封层混合料中起骨架作用，其最大粒径由稀浆封层的厚度决定，矿料要有良好的级配，材质要坚硬、耐磨、表面粗糙，不含泥土杂物和超粒径颗料。一般按照就地取材原则选用优质石灰岩石料生产的机制砂或石屑，各项指标应满足要求。本次试验采用某厂生产的石灰石集料4#料。试验结果见表4 和表5。

表4 4#集料料筛分结果

3.3 填料

填料的作用主要是:改善级配、调节破乳速度、提高稀浆封层的稳定性和早期强度。一般选用水泥、粉煤灰、矿粉。最常用的填料为普通水泥，也可用石灰粉。使用石灰粉要做筛分试验，小于0.075 mm 的颗粒不小于80%。填料的用量不大于3%(占干骨料的百分比)，在实际应用中有时也不掺填料。本次试验矿料的级配良好，在此不选用填料。

表5 集料4#料试验结果

3.4 外加剂

外加剂一般起缓凝、速凝等调节破乳速度的作用。根据实际情况选用一种，用量多少根据室内试验确定。在此次配合比中不做探讨。

3.5 水

水在稀浆封层混合料中主要起稀释作用，用改变加水量来保证稀浆封层混合料要求的稠度，保证良好的摊铺状态。水量不足稀浆流动性差。水量过多，稀浆则离析流淌，影响封层质量。混合料中的水包括骨料中的水、乳液中的水和外加水，外加水的用量为干骨料的6%～11%，而混合料总的含水量为干骨料的12%～20%之间。混合料稀浆的含水量应由坍落度试验确定，一般为2 ～3 cm 之间。

4 稀浆封层ES－2 型混合料配合比试验

1)矿料级配组成见表6;合成级配曲线见图1。

表6 矿料级配组成

2)稀浆封层混合料稠度试验结果见表7;稀浆封层混合料稠度与用水量的关系见图2。

图1 ES－2 型合成级配曲线图

表7 混合料稠度试验结果

图2 稠度与用水量的关系图

从表7 和图2 中可得出稀浆封层混合料的用水量范围为5.3%～6.6%，其用水量以6.0%较好。

3)湿轮磨耗WTAT 试验。

不同乳化沥青用量的试件，进行1 h 的磨耗试验，其试验结果见表8;湿轮磨耗值与乳化沥青用量的关系见图3。

表8 湿轮磨耗试验结果

从表8 和图3 中可以得出稀浆封层混合料的最小乳化沥青用量不得小于10.7%。

4)粘附砂量LWT 试验。

用不同乳化沥青用量的试件，进行负荷轮粘砂试验，其试验结果见表9;粘附砂量LWT 与乳化沥青用量的关系见图4。

图3 湿轮磨耗值与乳化沥青用量关系图

表9 粘附砂量试验结果

图4 粘附砂量与乳化沥青用量关系图

根据表9 和图4 中可以得出稀浆封层混合料的最大乳化沥青用量不得大于15.0%。

5)最佳乳化沥青用量的确定。

根据规范要求及以上试验结果，可取10.7%～15.0%为乳化沥青用量容许范围，取中值为最佳用量。即乳化沥青用量12.9%为最佳用量，见图5。

图5 最佳乳化沥青用量图

6)拌和时间与粘结力试验。

用最佳乳化沥青用量为12.9%，用水量为6.0%的混合料进行拌和时间与粘聚力试验，试验结果见表10。

表10 拌合时间与粘聚力试验结果

5 试验结果

通过上述试验，确定乳化沥青稀浆封层混合料的配合比设计结果如下:

矿料∶最佳乳化沥青用量∶水=100 ∶12.9 ∶6.0。

6 结论

1)要做好一组稀浆封层混合料配合比设计，首先要保证原材料的质量，其次要提高试验人员的操作技能，保证仪器的精度，严格按试验规程操作，将试验误差减到最小。稀浆封层混合料配合比设计，是从理论到实际的关键阶段，只有这样，稀浆封层的质量才能得到有效的保障。

2)在现场施工时，由于施工时的季节与气候条件以及路面温度等的变化，对其施工操作性产生变化;因而在实际施工中，对水泥、水、破乳调节剂等原材料要进行微量调整。这种因施工条件的变化，而进行的现场配合比调整是很重要的，也是必要的。在实际施工过程中，以现场实际调整的稀浆封层混合料的配合比为准。

3)对于稀浆封层的施工质量的好坏，取决于施工地段气候、道路交通载重量、材料质量、乳化沥青质量、施工工艺等多种因素。

［1］陈 军，孙吉华，茅梅芬.稀浆封层混合料配合比设计探讨［J］.江苏交通科技，2005(4).

［2］南雪峰.浅谈改性稀浆封层混合料配合比设计［J］.北方交通，2006(3).

［3］陈 华.公路养护稀浆封层施工技术探讨［J］.江苏交通科技，2012(3).

［4］张海英;李国锋.浅谈乳化沥青稀浆封层在公路养护中的应用［J］.江苏建材，2006(1).

［5］徐万荣.浅谈改性稀浆封层施工技术的发展与应用［J］.湖南交通科技，2002(1).