乳化沥青水泥混凝土特性及施工工艺研究

张玉会

（驻马店市公路工程开发有限公司，河南 驻马店 463000）

在我国， 目前的使用的主流路面类型以沥青稳定类面层和水泥稳定类面层为主，其中沥青稳定类路面结构具有路面平整度好，施工机械化程度高，开放交通早、行车噪声小等优点，但也存在温度敏感性差等缺点， 水泥混凝土路面具有强度高，稳定性好，耐久性好等优点，但也存在修复困难，行车噪声大，开放交通迟等缺点。

以上典型的柔性路面和刚性路面的使用功能和和力学性能、工作特性上都有各自的特点，但同时也具有了一定的互补性，本文通过研究柔性路面和刚性路面的可能性，并分析其特性，以求开发出强度适宜、温度敏感性相对较低、耐久性好，抗老化能力强的路面材料，并提出合理的材料拌各及路面施工工艺。

1 原材料组成

1.1 粗集料采用石灰岩破碎后并经筛分的碎石， 要求强度高，清洁、干燥、表面粗糙，针片状含量和压碎值符合《公路沥青路面设计规范》和《公路沥青路面施工技术规范》。 细集料可采用天然砂、机制砂，细集料应洁净、干燥、无风化、无杂志，并有适当的颗粒级配。

1.2 水泥采用PO42.5 号普通碳酸盐水泥，根据施工工艺选择适合的凝结时间，不建议采用快硬、早强水泥，水泥安全性要符合要求。

1.3 乳化沥青采用慢裂型阳离子乳化沥青和慢裂型阴离子乳化沥青，乳化沥青的质量应符合《道路用乳化沥青技术要求》等规定，制备乳化沥青的基质沥青应选A、B 级要求，并在贮存期间保持不离析、不冻结、不破乳。

1.4 消泡剂采用磷酸三丁消泡剂，化学纯等级。减水剂采用高效减水剂，主要成份为萘磺酸盐甲醛缩全物，呈褐色粉状，使用比例以水泥用量的质量比1%计。

1.5 拌和用水采用洁净的生活用水。

2 各原材料对混合料的影响

按上以材料制做试件，经试验得知：

2.1 水泥强度直接影响着乳化沥青水泥混凝土的抗压和抗折强度，强度较高时抗弯拉模量有所增长，但增长的幅度没有抗压强度增长的幅度大，水泥标号的提高使乳化沥青水泥混凝土的强度相应提高同时还不降低期韧性。 但乳化沥青水泥混凝土抗压强度高并不代表其抗折强度高。

2.2 理论上讲， 外加剂会对乳化沥青水泥混凝土的力学性能造成很大的影响，如果同时掺入消泡剂和减水剂，其抗折强度较高；只掺加减水剂的弹性模量较高，说明减水剂改善了混合料的力学特性。 且掺入外加剂后，混合料的和易性有所改善。

2.3 水灰比对于水泥基的强度有着决定性影响， 水灰比大，乳化沥青水泥混凝土的强度降低，抗弯拉弹性模量减小；水灰比小，乳化沥青水泥混凝土的强度提高，抗弯拉弹性模量增大。

2.4 消泡剂的作用是消除各种外加剂在混合料中产生和引入的气泡，可以增加成型后混合料的密实性，从而提高强度，但另一方面气泡的减少也会引起混合料和易性相对降低，实践中，沥青材料中加入消泡剂，可以通过减小应力集中，增强应力分布的均匀性，以提高成型试件的强度。

2.5 试验表明， 阴离子乳化沥青在乳化沥青水泥混凝土中，并不能形成强度较高的混合料，相同比例的沥青掺加量情况下，其强度明显小时于阳离子乳化沥青形成的混合料试件。

2.6 乳化沥青水泥混凝土的抗压弹性模量比普通水泥砼的明显偏低，但抗弯拉弹性模量的降低要比抗压弹性模量的幅度小。

2.7 相对于普通沥青混合料， 乳化沥青水泥混凝土混合料由于加入了水泥，其抗压强度和抗折强度都有一种随着时间增长而增强的趋势。

3 乳化沥青水泥混凝土特性

3.1 由于水泥混凝土中加入了乳化沥青材料以及其它外加剂，使得试件相比水泥混凝土试件来讲，弱化了明显的屈服阶段，乳化沥青这种柔性材料的存在，使其应力重新进行了分布，韧性有了较好的改善，使外力超过了试件的极限屈服强度，而水泥材料凝结体破坏后，乳化沥青凝结体还可以保持一定的应力，以提高路面的承载能力。 从试验数据分析，水泥混凝土进行破坏试验时，其在明显屈服点之后，没有了承载能力，而乳化沥青水泥混凝土试件在承受了极限应力后，还有一个较长的应力基本保持不变而应变继续增加的过程，这个过程就是提高路面承载能力和耐久性的基础。

3.2 由于混合料中加入了乳化沥青这种憎水性材料，且乳化沥青在混合料中的柔性作用， 在整体试件或试件破坏后，其还能够阻止水分子的渗透，起到抗渗作用，从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、碎石的相挤嵌空间中，在混合料中形成了一定的强度，从而弱化了沥青这种材料对温度敏感性的影响，提高了混合料整体的稳定性，从一定程度中解决了沥青稳定类混合料的高温敏感从而对道路行车不利的影响。

3.4 通过试验数据分析， 乳化沥青水泥混凝土相比普通混凝土来讲，其温缩要小，因此，在乳化沥青水泥混凝土结构层次中，其温度应力小时于普通混凝土的温度应力，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劳性能，本试验骑过梁式试件三分点加载弯曲疲劳试验，通过控制加载模式，试件、试验温度、高低应力比、静载弯拉强度等指标，得出乳化沥青水泥混凝土的抗疲劳强度优于变通水泥混凝土。

4 乳化沥青水泥混凝土的施工工艺

4.1 实际施工中，采用配合比如下：水泥：水：集料：乳化沥青：消泡剂：减水剂=1∶0.45∶6.67∶0.2∶0.004∶0.008。

4.2 恢复中线，并检查下承层，保持下承层的清洁，对下承层松散表面进行清理，在铺筑前对基底洒水，保持一定的湿度。

4.3 混合料拌制。拌和设备采用强制式拌和机拌和，以改善由于乳化沥青的加入而引起的粘性增大而产生的不均匀性。在拌和机的上部位置，设置乳化沥青、外加剂等的存储、加入和计量装置，以保证方便、准确的添加。

加料顺序如下：先将集料、水泥、减水剂加入拌和机中不加水干拌，随后加水搅拌，最后加入乳化沥青和消泡剂。 拌和时间要保证阳离子乳化沥青破乳之前结束，否则将因阳离子乳化沥青的破乳使得混合料的施工和易性降低，从而增加了施工难度。 在保证乳化沥青与集料拌和均匀的前提下，拌和时间不宜过长。 适宜的拌和时间应根据施工现场使用集料级配情况、乳化沥青破乳速度、拌和机械性能、施工时的气候等具体条件通过试验确定，拌和时间确定后不宜随意变动。 一般拌和时间控制在30 秒以内。

4.4 混合料的运输。从出料到摊铺时间不宜过长，尽量控制在30 分钟以内，因保持沥青水泥混凝土水分不致过分散失，从而保证保证在摊铺前乳化沥青不被破乳， 提高施工的和易性，保证工程质量，运矩过长或运输时间长建议采取覆盖措施。

4.5 混合料的摊铺。 摊铺水泥乳化沥青混合料宜采用沥青混合料摊铺机摊铺，且宜全幅一次摊铺成型，尽量减小接缝，以确保保证平整度，机械铺筑的松铺系数一般控制在1.10～1.2之间。 当出现小坑洞和麻面时，由人工用铁锨进行补料。

4.6 混合料的压实。 碾压效果是保证路面密实的重要环节，根据相关施工规范并结合本材料施工工艺，碾压应分为稳压，复压和终压三个阶段。

（1）稳压。 其作用是稳定尚未进行碾压的材料，使材料保持初步挤嵌，具有一定的压实度，以避免可能产生拥包、推移等扰动。 稳碾时应采压路机静碾，次数以两遍为宜，碾压速度宜慢，以减少对材料的扰动。 碾压时应匀速直线进退，避免在碾压路段上制动、起动、转弯、调头。

（2）复压。 此工序是保证材料碾压密实的着急环节。 宜采用激振力大的振动压路机。 碾压时轮迹宜重叠1/3～1/2，以便消除压痕，提高路面平整度；碾压遍数1～2 遍为宜，不可过分碾压，以免发生推移。 碾压速度不大于3km/h。

（3）终压。 水泥乳化沥青混合料达到一定密实度后，若继续采用大功率振动压路机碾压，会使路面表层形成一些浅的裂缝，对路面正常使用造成影响，因此宜采用气压式轮胎压路机进行终压。 终压时由于混合料已有一定的压实度，因此可采用吨位较大的压路机或胶轮压机进行作业，碾压遍数视表面情况而定，一般在5～6 遍，碾压速度4km/h～5km/h。

4.7 养生。为了保证施工质量，减少水泥有强度形成期间的裂纹，在成型后随后就应该开始养生，以保证强度形成。 为了提高路面的密实性、稳定性和耐磨性，在铺好的路面上应立即覆盖养生，养生时间不少于七天。 在此期间，应封闭交通，并派专人洒水养生，保持面层的潮湿状态。

4.8 切缝。 为了保证不断板，在强度形成后，就应该考虑切缝，用红缝机按板厚的1/3-1/4 厚度进行切割。

4.9 施工缝。施工接缝部位是路面的薄弱环节，施工接缝处理不好，在行车荷载的作用下易造成的早期损坏,且影响路面平整度。 在施工中，每天施工结束后将端部做成斜坡状，并进行碾压。 第二天开始施工时，将局部松散的地方人工刨去，然后摊铺新料。

养生期过后，强度形成即可开放交通。

5 结语

由于乳化沥青水泥混凝土施工应用少，其特性、施工工艺还有待于进一步根据材料、现场环境、路面使用要求进行确定，宜先铺筑试验段进行对比，并留取室内试件，以更好的控制施工质量，确保道路寿命。