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1、,开普封层技术的研究与应用,学生：张海洋,2014年4月14日,指导教师：杨彦海,1,骄阳教育,开普封层的定义 开普封层的结构特点 开普封层的作用机理 开普封层的适用性 开普封层的结构选择 结语,目录页,contents,2,骄阳教育,1.1开普封层定义：在一层碎石封层之后，再 进行一层或多层的稀浆封层（微表处）。 碎石封层应用在稀浆封层/微表处前，可以使 其更快固化。,开普封层技术的定义与发展,3,骄阳教育,4,骄阳教育,1.2.1 在南非的发展：首先，开普封层并不是单纯以 稀浆为基础。它开始出现在南非的Cape省，集中在 南非的开普敦市周围地区。 1950年第一次在19mm 的封层上面撒布
2、经过预拌的、加热的石粉和沥青混 合料。 该应用极大地提高了已有路面的耐磨性能， 这种路面处治方式既有单层石屑罩面，又有多层石 屑罩面。在当初，该封层处理只是一种新的路面建 筑形式，,1.2开普封层的发展历程,5,骄阳教育,而且对交通量也有一定的限制。在1957年前后，开 普封层得到了进一步的发展，形成了在19mm石屑罩 面的基础上加铺两层稀浆封层面层；在13mm石屑罩 面的基础上加铺一层稀浆封层面层。这种施工极大 地提高了骨料拌合的和易性，阻止了在高沥青含 量情况下，路面容易形成弹性的状况。,6,骄阳教育,1.2.2 在澳大利亚的发展：在澳大利亚，开普封层最 早出现在60年代，比南非要晚，它们
3、主要是在大骨 料的石屑罩面基础上，洒布阴离子乳化沥青稀浆封 层，以此来增加道路的通行能力和提高路面的的耐 磨性能。而且，这种方法常常用于新建的道路。近 年来，这种施工方法常常直接或间接地应用于路面 的修补，采用在石屑罩面基础上加铺稀浆封层，以 增加骨料的粘结性能。,7,骄阳教育,1.2.3 在美国的发展：在美国，工程上第一次应用开 普封层技术是从南非引进的，开普封层的应用主要 是对已存在的路面进行养护处理。在北加利福尼 亚，有许多关于开普封层的建设项目，其中在城乡 主干道上先采用67mm的骨料进行石屑罩面，同时 也采用号稀浆进行封层。,8,骄阳教育,1.2.4 在国内的发展：开普封层在我国的起
4、步较晚，2000 年以来， 国内才出现有关开普封层的相关报道， 但没有发现针对开普封层的自主研究成果， 也未曾见到开普封层的工程实例。直到 2004 年底， 国内才开始引进开普封层技术进行试验路的铺筑。,9,骄阳教育,1 碎石封层可以提高路面的防滑系数，延缓 沥青的老化，提高路面的防水性能。但是用 于高速公路的面层时，集料容易脱落，噪声 比较大等等，使得碎石封层不被允许直接作 为高速公路的面层。碎石封层之后再进行一 层微表处，就可以解决碎石封层的石屑脱落 高噪音，外表不美观等问题。,开普封层优点,10,骄阳教育,2 改性乳化沥青、橡胶沥青、改性沥青等都可以作 为碎石封层的粘结料。它们可以在很大
5、程度上降 低微表处的开裂，起到很好的封水作用。 3 尤其是采用橡胶沥青作为碎石封层的粘结料，可以很好地抑制裂缝的反射。 4 经济性好，摩擦系数较高，防滑性能好。,11,骄阳教育,开普封层结构以碎石封层（或者改性稀浆封层）为 下承层，微表处作为面层形成整体的结构层次，这 种结构结合了碎石封层/稀浆封层和微表处两者的优 点，结构在具有优良的抗滑性能和良好的平整度的 同时，可以有效的阻止地面水对基层的渗透，缓解 基层病害对面层的影响。开普封层可以有效地保护 路面，提高路面耐久性。,开普封层的结构特点,12,骄阳教育,开铺封层主要用于县乡公路及乡村道路，在南非和 美国，成熟的开普封层工艺还应用于：1.
6、主干道公 路开普封层采用碎石封层或者橡胶沥青碎石封层作 为下面层时，可用于高等级公路。2.住宅区街道开 普封层在原住宅区道路基层上应用能够使道路的使 用寿命延长8-12年。,开普封层的适用性,13,骄阳教育,14,骄阳教育,大面积裂缝的路面,有坑槽的路面,15,骄阳教育,脱皮的路面,裂缝很深的路面,16,骄阳教育,像以上这种坑槽的出现，裂缝比较深，大面 积裂缝，脱皮等路面已经不能够单纯的使用 微表处或者碎石封层就能够解决问题了。 建议 AR碎石封层+微表处=开普封层,开普封层的施工工艺,17,骄阳教育,总结以往的施工经验,在进行开普封层时首先根据裂 缝的严重程度来选择沥青。 1)裂缝还正在延伸
7、时,建议用橡胶沥青。 2)对于稳定的裂缝建议选用改性沥青。 3)裂缝小于3 mm而且稳定时,建议选用改性乳化沥青。,1 材料的选择和技术要求,18,骄阳教育,1.1橡胶沥青 橡胶沥青定义：美国实验与材料协会定义橡胶 沥青是由基质沥青,回收的废旧轮胎橡胶和某 些添加剂掺合成的混合物,其中至少有15%的 橡胶成分,并在热的基质沥青中充分反应而使 橡胶颗粒溶胀。,19,骄阳教育,橡胶沥青的生产 1.使基质沥青泵入加热罐中，加热到200e以上。 2.使橡胶屑和热沥青同时进入高速搅拌器预混。 需要添加添加剂时也在此时加入。 3.泵入反应罐中反应45 min，保证橡胶沥青粘结料粘稠，变成凝胶状态。这时，橡
8、胶沥青粘结料就可以使用了。,20,骄阳教育,1.2 矿料 稀浆封层和微表处混合料应选择坚硬、粗糙、耐磨、 洁净的集料。各项性能应符合公路沥青路面施工 技术规范JTG F40-2004 中的要求。 微表处用通过4.75mm 筛的合成矿料的砂当量不得 低于 65。 稀浆封层通过 4.75mm 筛的合成矿料的砂当量不得 低于 50。,21,骄阳教育,砂当量：是测定天然砂、人工砂、石屑等各种细集 料中所含的粘性土或杂质的含量，以评定集料的洁 净程度，砂当量用SE表示。 集料砂当量指标对混合料的性能影响巨大，采用砂 当量低的集料会增大乳化剂用量，增加生产成本。,22,骄阳教育,当用于抗滑表层时，还应符合
9、表中有关磨光值的要 求。 细集料宜采用碱性石料生产的机制砂或洁净的石屑。 对集料中的超粒径颗粒必须筛除，否则在摊铺过程 中易出现划痕和颗粒脱落的现象， 减少粗颗粒用 量，这种现象会大大减少。,23,骄阳教育,沥青混合料用粗集料质量技术要求,24,骄阳教育,粗集料与沥青的粘附性、磨光值的技术要求,25,骄阳教育,沥青混合料细集料质量要求,26,骄阳教育,1.3 填料 稀浆封层和微表处矿料中可以加矿粉、水泥、消石 灰等填料。填料应干燥、疏松，无结团，并应符合 公路沥青路面施工技术规范JTG F40中的相关 要求。 矿粉：改善矿料级配。 水泥、消石灰：调整稀浆混合料的可拌和时间成浆 状态和成型速度等
10、。,27,骄阳教育,填料还有提高稀浆混合料的稳定性和提高封层的强 度的作用。有实验证实水泥类型会影响到混合料的 拌和时间及性能。不能选择添加引气剂的水泥和早 强水泥。,28,骄阳教育,沥青混合料用矿粉质量要求,29,骄阳教育,1.4 添加剂 1.添加剂：调节稀浆混合料可拌和时间、破乳速度、 开放交通时间等施工性能，并在一定程度上改变混 合料的路用性能。 2.常用的添加剂包括无机盐类添加剂、有机类添加剂等。,30,骄阳教育,3.对于阳离子乳化沥青混合料，无机盐类添加剂一般会延长可拌和时间，延缓成型。 4.添加剂种类和剂量的确定是混合料设计的一项重要内容，添加剂的掺加不应对混合料路用性能产生不利影
11、响。未经验证的添加剂不得在施工中采用。,31,骄阳教育,1.5 水 稀浆封层和微表处用水不得含有有害的可溶性盐类、 能引起化学反应的物质和其它污染物，一般采用可 饮用水。,32,骄阳教育,1)对坑槽等进行挖补或喷补；然后做AR碎石封层，再做一层微表处。 2)对裂缝首先要进行灌缝处理；然后做AR碎石封层，再做一层微表处。 3)还可以采用三层系统。先做一层微表处，再做AR碎石封层，第三层再做一层微表处。,2 路面处理,33,骄阳教育,1.灌缝处理。首先要对裂缝进行扩缝处理，用开槽机将裂缝切成10 mm宽，15 mm深的U形槽，使得灌缝料灌入后能够有两个很好的粘结面。 2.采用特殊的沥青密封胶。这种
12、密封胶具有很强的粘性和延度。冬季不再出现裂缝，夏季不能被车轮带走。不同的温度地带应该使用不同的密封胶。 3.灌缝的目的主要防止水沿裂缝渗入到路的基层。,34,骄阳教育,3.1喷洒橡胶 沥青 在喷洒橡胶沥青时, 借助油纸来做一条 笔直的接缝,3 橡胶沥青碎石封层,35,骄阳教育,洒布,橡 胶 沥 青 的 喷 洒,36,骄阳教育,3.2 骨料选择,干净 耐用 破碎的骨料 大小均一 多面体,37,骄阳教育,碎石的撒布,石屑的撒布,开普封层中，碎石层上的石屑摊铺量尽量少以免影响上面微表处集料的嵌合,38,骄阳教育,3.3 碾压: a.至少使用三个气胎压路机马上进行 b.重叠操作 c.从一边向另一边压
13、d.要跟上石屑撒布机的撒布速度。,39,骄阳教育,a.固化时间短,具有极好的骨料保持力。 b.抗老化。 c.卓越的抗裂缝反射能力。 d.无论高温、低温还是白天、夜晚都可以进行施工摊铺。e.当在SAM,SA-MI及多层系统中使用该方法时,它是一种很经济实惠的选择。 f.延长路面寿命5年10年。,优点,40,骄阳教育,在铺设微表处之前，应至少让碎石封层坚固和经车辆碾压一周以上时间，使得碎石封层表面完全稳定。,在铺设微表处之前，应清洁碎石封层表面，除去脱落的小颗粒、灰尘、石屑和其它多余的物质。,4.微表处处理,41,骄阳教育,控制稀浆稠度和摊铺平整度,注意纵线接缝,42,骄阳教育,注意纵横向接缝以及边缘的处理,43,骄阳教育,开普封层的实际应用,44,骄阳教育,结论,对于裂缝比较严重的路面采用橡胶沥青开普封层可以很好地抑制裂缝的反射，同时降低了养护成本。避免了再生与从建。,AR沥青的特性决定了其对裂缝特有的抑制作用。是用其他材料不能替代的。,45,骄阳教育,比起单纯的碎石封封层，开普封层避免了集料的流失，又降低了噪音,开普封层既可以用于高速公路也可以用于具名小区，更可以用于国道、省道等大多数路面,46,骄阳教育,