同步碎石封层技术

同步碎石封层技术的发展及国内外现状
1、沥青路面的预防性养护。

预防性养护可以防止路面病害的进一步扩展，减缓路面使用性能能的恶化进程，延长路面使用寿命，提高路面的服务效能，节约养护维修资金，通常用于尚没有发生损坏或只有轻微病害的路面。

在已有路面上敷设一层防护层来保护原有的路面的方法是预防性养护的主要手段。

由于预防性养护具有巨大的经济效益和社会效益，人们越来越重视对这种技术的研究与应用。

预防性养护技术可以分为：裂缝填封（crack sealing）、雾层封层（gog seal）、石屑封层（chipseal）、冷薄层罩面（包括稀浆封层、微表封层和覆盖封层）、热薄层罩面（包括开级配、密级配和间断级配）。

裂缝填封一般用于防止雨水、冰雪等通过裂缝渗入路面，通常需要进行扩缝处理，其有效寿命只有几年；雾层封层是将雾状的乳化沥青或再生剂喷洒到老化的沥青路面上，用于处理路面材料的松散、氧化及微小裂缝，一般期望寿命约3～4年；石屑封层是在路面上喷洒一层沥青材料，紧接着撒布砂、单粒径或适当级配的集料，并紧跟着进行碾压。

他主要用于防止水的渗入，改善路面抗滑性和耐磨性，改善路面使用性能；热薄层罩面可以防止路面品质下降、恢复路面的抗滑阻力、修复路面的缺陷和轮廓，这种养护的成本一般较高。

2、同步碎石封层技术及其特点。

所谓同步碎石封层，就是用专用设备即同步碎石封层车及粘结材料（改性沥青或改性乳化沥青）同步铺洒在路面上，通过自然行车碾压或轮胎压路机碾压形成单层沥青碎石磨耗层，他主要作为路面表处层使用，也可用于低等级公路的面层施工。

头同步碎石封层将粘结剂的喷洒与集料撒布两道工序集中在一台车上同时完成，可以使碎石颗粒立即与刚喷洒的粘结剂相接触。

此时，由于热沥青或乳化沥青流动性较好，能是随时更深地埋入粘结剂内。

同步碎石封层技术缩短了粘结剂喷洒与集料撒布之间的间隔，增加了集料颗粒与粘结剂的裹覆面积，更易保证他们之间稳定的比例关系，提高了作业效率，减少了设备培植，降低了施工成本。

沥青路面经过同步碎石封层处理后，使路面具有良好的抗滑性能和防渗水性能，能有效治
愈路面贫油、掉粒、轻微网裂、车辙、沉陷等病害，主要用于道路的预防性养护和修复性养护，无论是高速公路还是普通公路都可以使用此项养护新技术。

在美国，据记载同步随时封层可延长路面使用寿命10年以上；澳大利亚有关机构研究表明，同步碎石封层技术能使损坏比较严重的道路寿命增加10～15年。

同步碎石封层技术主要有以下几个特点；
（1）同步碎石封层实质是靠一定厚度沥青膜（1～2mm）粘结的超薄沥青碎石表面处治层，其整体力学特征是柔性的，能增加路面抗裂性能、治愈路面龟网裂、减少路面反射裂缝、提高路面防渗水性能，用于道路养护可延长路面使用寿命10年以上，若使用聚合物改性粘结料效果更佳。

（2）同步碎石封层可以大大提高原路面的摩擦系数，即增加路面防滑性能，并能使路面平整度得到一定程度的恢复；
（3）通过采用局部多层摊铺不同粒径石料的施工方法，同步碎石封层能有效治愈深达10cm 以上的车辙、沉陷等病害，这一点是企图养护方法无法比拟的；
（4）同步碎石封层可以作为低等级公路的过渡型路面，以缓解公路建设资金严重不足的矛盾；
（5）同步碎石封层工序简单、施工速度快，可即时限速开放交通；
（6）无论用于道路养护还是作为过渡型路面，同步碎石封层的性能价格比明显优于其他表处方法，从而大大降低道路的维修养护成本。

3、同步碎石封层技术的发展与现状：同步碎石封层技术，从20世纪80年代开始在法国被大规模采用，20世纪90年代传播到整个欧洲各国及美国，还在俄罗斯、印度、非洲、澳洲等数十个国家和地区中得到推广。

据统计，在欧洲有95%以上的公路均采用这项技术进行养护。

4、同步碎石封层技术在我国的应用。

目前，同步碎石封层技术在我国辽宁省、湖南省等地的高速公路下封层及国道、省道的建设中大已经得到应用。

由于这项技术优越的性能，许多公路建设部门大对他产生了浓厚的兴趣，但总的来说，由于这项技术在我国才刚刚开始得到应用，许多施工工艺还没有完全掌握，更缺乏施工经验，在施工材料的研究上还处于空白，在同步碎石封层车的研究上还没有开始，还有许多理论上和应用上的问题没有掌握。

与其他技术如稀浆封层技术相比，同步碎石封层技术具有较强的防水性，极高的防滑性，北京具有处理路面裂缝的良好性能，这非常适合我国许多地方降水多、雨季长、山区广的气候特点。

我国区域辽阔，公路状况差异大，而同步碎石封层技术既适用于高等级公路，也适用于普通城市公路、乡村公路等，而且不受各种不同的气候、交通能力等因素的影响。

另外，同步碎石封层技术是能耗较低的路面养护技术，即不需要花很大的投资就可以覆盖较大的使用区域，这也是该项计划素得以迅速发展的基础，对于尚处于发展阶段的中国来说是非常适合的。

同步碎石封层施工工艺：
1、要求：从对沥青路面的预防性养护的角度来看，与其他的技术相比，同步碎石封层技术并没有对施工条件提出更高的要求，但是为了提高养护性能，充分发挥这种新技术的优势，还是需要有一定的条件。

首先，要对公路表面损伤进行诊断，明确将要进行修补的要害问题；充分考虑沥青结合料和骨料的质量标准，比如其润湿性、粘合性、耐磨性、抗压性等；在技术规范所允许的范围内进行摊铺操作；正确合理地选择材料，确定级配，正确操作摊铺设备。

2、同步碎石封层施工工艺：
（1）常用的结构：普遍采用间断级配结构，碎石封层所用石料粒径范围有严格要求，即等粒径石料最理想。

考虑到石料加工的难易程度及路面防滑性能的要求不同，可2～4mm，4～6mm，6～10mm，8～12mm，10～14mm等5档，比较常用的粒径范围为4～6mm，6～10mm这两种，而8～12mm和10～14mm两档主要用于低等级公路过渡型路面的下面层或中面层。

（2）根据路面平整度情况和抗滑性能要求确定石料的粒径范围。

一般路面掩护进行一次碎石封层即可，在路面平整度较差说可选用适宜粒径的石料作为下封层找平，然后再做上封层。

碎石封层作为低等级公路路面时须2层或3层，各层石料粒径应互相搭配以能产生嵌挤作用，一般遵循下粗上细的原则；
（3）封层前要%考试大%对原路面进行认真清扫，作业过程中应保证足够数量的胶轮压路机以便在沥青温度降低之前或乳化沥青破乳后能及时完成碾压定位工序。

另外，封层后即可通车，但在初期应限制车速，待2h后可完全开放交通，从而防止快速行车造成石子飞溅；
（4）使用改性沥青作为粘结料时，为保证雾状喷洒而形成均匀、等厚度的沥青膜，必须保证沥青的温度在160℃～170℃范围内；
（5）同步碎石封层车的喷油嘴高度不同，所形成的沥青膜厚度会不同（因为各个喷嘴喷出的扇形雾状沥青重叠情况不同），通过调整喷嘴高度使得沥青膜的厚度符合要求；
（6）同步碎石封层车应以适宜的速度均匀行驶，在此前提下石料和粘结料两者的撒布率必须匹配；
（7）作为表处层或磨耗层的碎石封层，其使用条件是原路面平整度和强度满足要求。

同步碎石封层的材料：
1、粘结料。

同步碎石封层技术的领先性能很高，但对适用沥青没有特别严格的要求。

可以使用不同的沥青结合料，如软化纯沥青、聚合物改性沥青、乳化沥青、聚合物改性乳化沥青、稀释沥青等，热沥青主要由于大规模封层。

2、石料。

碎石要求经过反击破碎（或锤式破碎）得到的碎石，针片状石料严格控制在15%以内，几何尺寸要好，不含杂质和石粉，压碎值小于14%，对石料酸碱性无特殊要求，并严格经过水洗风干。

同步碎石封层设备：
同步碎石封层技术对设备的要求：同步碎石封层技术的主要是同步碎石封层车，与1辆同步碎石封层车配套的主要机械设备有50型以上转载机1台、石料加工清洗设备1台、12～16t 胶轮压路机1台、8t以上水车1台、路面除尘设备1台、小型铣刨设备1台。

25t热沥青加（保）温车1台、（乳化）沥青运输车若干台。

在同步碎石封层车的使用上，该项技术对操作手的要求较高，操作人员必须懂得机械的工作原理，同时操作要相当熟练，否则将铺不出高质量的路面。

同步碎石封层车的结构及其关键技术：同步碎石封层车目前国内并没有产品，也没有发现有单位在研究，但随着同步碎石封层技术的推广应用，国内多同步碎石封层车的需求将是必然的。

同步碎石封层车的结构设计可以在稀浆封层车的基础上进行，根据碎石封层技术的特点，要求同步碎石封层车应该具有给料、拌和、摊铺和计量等功能。

同步碎石封层车从结构上可以分为行驶底盘部分、作业部分和控制部分。

行驶底盘部分完成机器的行驶任务，并支承其它部分的重量，要求工作速度能够精确控制并达到恒速；作业部分完成作业过程中各种物料的存贮、输送、搅拌、摊铺等任务，这部分可以由给料系统、拌和系统、摊铺系统、动力传动系统等组成；控制部分完
成队车辆速度、给料速度、各种物料计量、粘结剂保温、拌和时间等的控制，是同步碎石车的关键部分。

在目前的沥青路面养护技术中，乳化沥青及改性沥青的生产工艺已经相当成熟。

同步碎石封层车可以将粘结剂的喷洒与石料的散布同时进行，相比于传统的石屑封层设备来说必须解决一些关键技术，以完成一些特殊的技术要求。

（1）设计合理的粘结剂喷洒装置，保证对喷洒量及其均匀性进行精确调节与控制；
（2）设计先进合理的沥青温度控制系统；
（3）能够精确调节和控制碎石的撒布量及其均匀性；
（4）保证粘结剂喷洒与碎石撒布要高度保持一致。

同步碎石封层技术和SBS改性沥青防水层
的应用研究
谢祥根
(湖南省交通科学研究院，湖南长沙410015)
摘要：论述了聚合物SBS改性沥青防水层的特点，分析了同步碎石封层技术的优点，结合实例介绍了采用同步碎石封层技术施工SBS改性沥青防水层的施工工艺和性能检测，实践表明SBS改性沥青防水层是一种性能优良的防水层和抗裂结构，同步碎石封层技术是一种施工简单、迅速、性能良好的施工技术，二者结合能有效提高防水层(下封层)的防水、抗裂效果。

关键词：同步碎石封层技术SBS改性沥青防水层
目前，我国的沥青路面基本上采用水泥稳定碎石、二灰稳定碎石等半刚性基层结构。

不论在施工过程中，还是在通车使用过程中，温缩、干缩、疲劳等原因引起半刚性基层的开裂是不可避免的。

沥青面层的低温开裂、疲劳开裂、基层裂缝引起的反射开裂以及沥青面层本身的空隙率，都是导致沥青路面水损坏的重要因素。

为防止雨水渗入到面层与基层的交界面上产生冲刷与唧浆损坏，保护基层，同时延缓或减少基层开裂引起的沥青面层反射裂缝，国内高速公路都在基层表面设置下封层(或称防水层)。

目前，我国高速公路路面结构中常用的下封层(防水层)包括沥青单层或双层表面处治、细粒式或砂粒式沥青混合料、乳化沥青或改性乳化沥青稀浆封层，但密水防水、抗裂效果均不太理想。

近年又发展了改性沥青防水层，其优越的密水防水、抗裂性能得到了公路界的肯定和重视。

但是，我国的改性沥青防水层基本采用2套设备——1台普通型或智能型沥青洒布车和1台碎石撒布机来配合完成施工。

同步碎石封层技术的发展和优点为改性沥青防水层的推广应用注入了新的动力。

在常张高速公路和邵怀高速公路，我省首次采用同步碎石封层技术，首次开展SBS改性沥青防水层的应用研究，对我省的高速公路沥青路面结构设计和施工提供技术支持。

1 SBS改性沥青防水层
1.1 SBS改性沥青防水层结构
在已喷洒透层的水泥稳定碎石基层顶面，洒布用量约为2.0kg/m2左右的聚合物SBS 改性沥青，然后再在上面均匀撒布一层单一粒径的碎石，碎石粒径的大小应与防水层上铺筑的沥青混凝土粒径相匹配，其撒布面积为满铺的60％～70％，然后用胶胎压路机稳压1～2遍成型。

撒布单一粒径碎石的目的是保护防水层在施工过程中不被运料车等施工车辆轮胎和沥青混合料摊铺机履带所破坏，防止改性沥青被高温气候和热沥青混合料熔化后粘轮而影响施工。

理论上，碎石之间是互不接触的，当摊铺沥青混合料时，高温混合料进入碎石间隙中，使改性沥青膜受热熔化，碾压密实后，白碎石变成了沥青碎石，并嵌入了该沥青结构层底部与其形成一个整体，并在结构层底部形成1.5cm左右的“富油层”，可有效起到防水层的作用。

1.2 SBS改性沥青防水层的特点
改性沥青防水层采用SBS改性沥青，与普通沥青(包括乳化沥青、乳化改性沥青和热纯沥青)相比提高了防水层的高温抗剪强度，改善了防水层的低温抗裂性与延缓反射裂缝上升的能力。

在防水层上撒布单一粒径的碎石，与其它防水层形式相比，在上层沥青混凝土施工过程中经过高温碾压，使防水层改性沥青上浮，将单一粒径的“白碎石”变成“黑碎石”并与上层沥青混凝土融为一体，消除了面层与防水层之间的软弱夹层，从而可进一步提高面层的整体强度。

因此，SBS改性沥青防水层的主要特点有：①采用厚沥青膜(单位用量达到2.0kg/m2左右)，厚度达2.0mm左右，防水效果好；②采用改性沥青，延性(弹性恢复)好，即使基层开裂也不会引起2mm厚的改性沥青防水层开裂；③厚沥青膜可起到应力吸收层的作用，可延缓基层收缩开裂所造成的反射裂缝；④可采用机械化施工，施工速度快、质量易控制；⑤防水层与其上沥青面层形成一个整体，不会出现软弱层；⑥采用改性沥青，不会产生泛油的问题。

1同步碎石封层技术
所谓同步碎石封层，就是用专用设备即同步碎石封层车及粘结材料在同一秒钟内同步铺洒在路面上，通过轮胎压路机碾压形成单层沥青碎石层。

同步碎石封层可以使用不同类型的沥青结合料：软化纯沥青、聚合物改性沥青、乳化沥青、聚合物改性乳化沥青、稀释沥青等。

同步碎石封层技术和设备是由法国赛格玛SECMAIR公司发明的。

该技术首先被法国公路总署采纳，并应用于整个法国及其它欧洲国家，美国，南、北美洲，俄罗斯，印度，非
洲，澳洲等数十个国家和地区，已经实施了成百上千万平方米的同步碎石封层。

在2002年，同步碎石封层设备和技术被引入中国。

传统的石屑封层技术，是先洒布沥青结合料、然后撒布碎石，再碾压成型。

它是通过使用2种不同的设备：一辆普通型或智能型沥青洒布车，一辆碎石撒布机车来进行。

应用传统石屑封层技术，沥青与骨料结合时，沥青结合料的温度已经降到很低，碎石落入沥青结合料的接触面角为负角，接触面小，沥青结合料与骨料的结合性差，容易引起骨料(碎石)流失。

同步碎石封层的工作原理是利用专门的施工设备——同步碎石封层机，将高温沥青(喷洒时热改性沥青的温度应达170℃以上)与洁净干燥的均匀石料几乎同时(1s内)喷洒在路面上，保证沥青与石料在最短的时间内完成结合，并在外荷载作用下不断形成强度，见图1。

骨料摊铺停止时，沥青结合料的摊铺自动停止，不存在等待骨料的沥青结合层。

结合时，喷洒温度为170℃的聚合物改性沥青，结合时温度也可保证在165℃以上，沥青结合料的流动性仍很好，由于流体沥青的表面张力，使热沥青沿石料表面向上爬升，爬升高度约为石料高度的2/3，并在石料的表面形成一个半月面，使石料被沥青裹覆的面积达约70％，保证了沥青与石料有足够的结合强度。

同时，沥青的毛吸引力可以产生一个凹面，流动性很好的沥青进入骨料表面的微观纹理中，该凹面与骨料间好似镶嵌珠宝，因此不会有骨料流失。

同步碎石封层是低能量沥青结合料顺利渗入基层表面微裂缝的技术，起着很好的封缝作用。

3 SBS改性沥青防水层的应用
2005年，我省在常张高速公路
k67+125～k68+031右幅的水泥稳定碎石基层
顶面，采用赛格玛30通用型同步碎石封层车，
首次施工了SBS改性沥青防水层试验段，在密
水防水、抗裂防裂等方面取得了明显效果。

2006年，邵怀高速公路沥青路面路段的水泥稳定碎石基层顶面全部采用SBS改性沥青防水层(共计1458
099m2 )，并且全部采用赛格玛同步碎石封层车施工，首次在我省大规模推广应用同步碎石封层技术和SBS改性沥青防水层的应用研究。

3.1机械设备
采用同步碎石封层技术施工SBS改性沥青防水层，需要以下机械设备：
1) 同步碎石封层车1台。

虽然我国已有厂家生产出同步碎石封层车，但都是利用法国赛格玛同步碎石封层车的技术进行研制生产的。

我省都是利用进口的赛格玛同步碎石封层车，常张高速公路试验段采用40通用型，邵怀高速公路采用40通用型(39、40合同段)和41通用型(37、41合同段)。

赛格玛(SECMAIR)同步碎石封层车的主要技术参数见表1。

2) 50型装载机1台。

主要是给封层车装碎石用。

3) 16～20 t胶轮压路机1～2台。

4) 25～40 t沥青高温罐罐车1台。

5) 15t以上碎石运料车，具体数量根据运距确定。

6) 必要时，需石料(加工) 清洗设备1台。

7) 必要时，6000L以上洒水车1台。

8) 其它小型设备及现场试验设备。

3.2 沥青材料
常张高速公路试验段采用湖北科氏公司生产的成品SBS改性沥青，其技术要求与邵怀高速公路相同。

邵怀高速公路采用现场改性，基质沥青采用中海36 - 1泰州70号A级沥青，其性能指标检测结果见表2，采用韩国进口或岳阳巴林石化国产的星型SBS改性剂，改
性沥青的性能指标检测结果见表3。

SBS改性沥青封层的沥青用量为2.0kg/m2。

3.3 集料
集料采用粒径为13.2～19mm的石灰岩单粒径碎石，它应洁净、干燥、无风化、无杂质，具有良好的颗粒形状。

常张高速公路采用AC-25沥青下面层碎石的13.2～26.5mm 的石灰岩单粒径碎石。

—邵怀高速公路AC 25沥青下面层碎石分5级备料：19～26.5mm、13.2～19mm、4.75～13.2 mm、2.36～4.75mm、0～2.36mm，2.36mm以上的碎石采用水洗设备清洗干净，下封层(防水层)采用水洗过的下面层13.2～19mm单粒径碎石，性能指标检测结果见表4。

石灰石单粒径碎石的用量为满铺面积的60％～70％之间。

3.4 施工工艺
SBS改性沥青防水层施工顺序：准备工作→上料、摊铺→碾压→养护→质量检测。

1)准备工作。

施工前，对已喷洒透层的基层顶面进行检查，有破损地方应进行修补；若有其他污染或杂物应进行冲洗或清扫，当用水冲洗时，应等水分蒸发表面完全干燥后才可进行改性沥青封层的施工。

对路缘石等两旁结构物或设施采取覆盖措施，以防改性沥青喷洒飞溅污染结构物。

确定单位面积碎石撒布量。

为了保证施工时碎石能够均匀地满布在原路面上，防止出现
“缺料露油”现象，要事先确定封层单位面积所用碎石的数量。

此项量测用仪器为一带有刻度的容量盒，将施工用碎石按60％～70％均匀、不重叠地摆铺在盒底面上，然后把盒竖立，使碎石堆集在一侧，通过读取盒盖上的数据，计算出单位面积上所用石料的体积及质量。

试验结果表明，邵怀高速公路的SBS改性沥青防水层的碎石撒布量为8～
10kg/m2。

2)上料、摊铺。

在施工现场，采用轮式装载机向同步碎石封层车的骨料斗装载13.2～19mm单粒径石灰石碎石，从沥青高温罐车泵吸高温改性沥青(180℃左右)到同步碎石封层车沥青储罐内。

为防止高温沥青罐车的输油管阀门滴漏沥青，应采用铁质容器接受滴漏沥青。

将装好料的同步碎石封层车开至施工起点，操作手调整好各个系统的工作参数；然后指挥驾驶员沿预先设置的控制线起步，行驶速度应控制在5～8km/h左右。

打开各料门控制开关，使沥青喷出，同时撒布均匀碎石。

改性沥青洒布量的参数
2.0kg/m2一旦设定，同步碎石封层车的控制系统就会根据车速自动调节沥青流量，使洒布量控制在2.0kg/m2，误差控制在±5％以内。

碎石撒布量应根据现场试验检测，通过控制车速确定。

施工时，应注意几点：
①为保证雾状喷洒而形成均匀、等厚度的沥青膜，必须保证SBS改性沥青洒布温度在170℃以上。

②洒布SBS改性沥青封层的施工气温不应低于15℃，大风、浓雾或下雨天不得施工。

③喷油嘴高度不同沥青膜厚度不同(各个喷嘴喷出的扇形雾状沥青重叠情况不同)，通过调整喷嘴高度使得沥青膜厚度适宜和均匀。

④碎石封层车应以适宜的速度匀速行驶，在此前提下石料和粘结料两者的撒布率必须匹配。

⑤改性沥青与碎石洒布后，应立即进行人工修补或补撒，修补的重点是起点、终点、纵向接缝、过厚、过薄或不平处。

⑥派专人手拿竹扫帚紧跟同步碎石封层车后边，及时把弹出摊铺宽度(即沥青洒布宽度)外的碎石扫到摊铺宽度内；或加工挡板防止碎石弹出摊铺宽度。

⑦当同步碎石封层车上任何一种料用完时，应立即关闭所有材料输送的控制开关。

查对材料剩余量，校核拌和准确性。

3)碾压。

刚洒布的防水层不能立即碾压，否则高温改性沥青会粘附胶轮压路机的轮胎并粘走碎石。

当SBS改性沥青温度降至100℃左右时，采用胶轮压路机稳压1个来回，控制行驶速度在5～8km/h，使碎石压入改性沥青之中且粘结牢固。

4)养护。

封层铺筑后，严禁施工车辆急刹车和掉头。

应封闭交通，SBS改性沥青封层的施工与下面层的施工紧密衔接，紧接着施工沥青下面层。

摊铺完下面层后方可开放交通。

经胶轮压路机稳压形成的防水层表面，碎石和沥
青的粘结非常牢固，改性沥青的延性
(弹性恢复)大，发挥应力吸收层作
用，能有效延缓和减少基层裂缝在面层上的反射裂缝。

5)现场质量检测。

外观检测改性沥青封层的改性沥青洒布：SBS应均匀无漏洒和油层过厚现象。

改性沥青封，SBS层的单粒径碎石撒布应均匀不重不漏。