摘 要： 开普封层路面是50年代初起始于南非开普敦的一种路面形式，它是碎石表处路面的升级版，即在路面碎石封层之后，加铺层一或两层稀浆面层，从而大大提高路面的行车舒适度。该施工工艺相比沥青混凝土路面，具有施工简单、造价低廉、易维护的特点，在经济欠发达的南部非洲地区得到了广泛应用，国内做为一种低等级道路的养护和修复工艺，在偏远地区也有一些应用。文章结合工程实践，通过对这一施工工艺的技术探讨与分析，期望对从事相关工程的技术人员有所启发和帮助。
关键词： 南部非洲 开普封层 技术 探讨
1 结构形式
开普封层和沥青碎石表处路面均属于“强基弱面”的结构形式，要求下承层具有良好的承载力及抗变形能力。该路面结构主要由沥青碎石上封层、第二层粘结层和乳化沥青稀浆上封层组成，其中下封层主要由粘结材料和碎石撒布层组成，上封层为 1 或 2 层的乳化沥青稀浆罩面。
2 主要材料技术要求
根据南部非洲技术规范要求，主要材料技术指标要求如下：
2.1 碎石粘结材料。
南部非洲技术规范推荐使用道路焦油、沥青、乳化沥青等。在实际工程中应用较多的为热沥青，其中 80/100 号沥青比较常见，其主要技术指标如表 1。
2.2 集料
碎石封层粗集料的要求基本与沥青碎石表处路面的相同，有 13.2mm 和 19mm 两种规格，均为单级配。集料要求洁净、无粉尘、无杂质、无风化、干燥、形状规正（三个以上破碎面），强度要求高。推荐优先选用中性偏碱的石料，如玄武岩、闪长岩等，在南部非洲地区常见的岩石矿体多为花岗岩，强度不高，偏酸性，在集料大量生产加工前要做好充分的调查分析工作。2.3 SS60 乳化沥青南部非洲地区多采用南非生产的喷洒型 60% 阴离子乳化沥青，即 SS60 乳化沥青，这种粘结材料具有常温耐储存、性能稳定的特点。
2.4 稀浆矿料
矿料由强度（10%FACT）不小于 110KN 的岩石经破碎加工而成，成品料必须干燥、洁净、坚硬、耐磨、形状规则，且级配符合规范表 5 要求。也可以使用机制砂与洁净的天然砂混合而成，天然砂含量不能超过 25%。2.5 水泥用于改善稀浆混合料的级配和粘稠度，一般选用普通硅酸盐水泥、消石灰等。
2.6 水
应使用清洁无污染的水，不含有害的可溶性盐类，一般生活用水都能满足规范要求。
2.7 添加剂
混合料中添加少量 SBR 乳胶，以改善稀浆封层的柔韧性和调节稀浆的破乳、终乳时间，便于最终碾压成型。
3 稀浆混合料配比的确定
在南部非洲地区道路工程中，稀浆混合料配合比往往是参照 SATCC 推荐的参考数据，再由咨询工程师凭经验来确定。
作者参与的市政道路施工中，为了更严谨地确定配合比，确保工程质量，则引用了国际稀浆罩面协会推荐的 2010 版《稀浆封层路面指南 ISSA A105》中的设计参数，经过反复试验确定配合比的方法，过程如下 ：3.1 稀浆配合比的设计要求（见下表）3.2 配合比的初步选择技术规范中推荐的参考稀浆重量配合比为 ：100 ：15 ：1 ：10= 矿料（干）：SS60 ：水泥 ：水。其中水根据混合料的稠度适当添加，SBR 乳胶则参照厂家说明书给定的参考用量酌情添加。
3.3 SS60 乳化沥青用量的选择
初选 6 组不同 SS60 乳化沥青含量的配合比（外掺法）在试验室做拌和试验，通过测量各组配合比的湿轮磨耗值和负荷轮砂粘附量，确定最佳乳化沥青用量。这 6 组配合比为 SS60乳化沥青含量占总矿料（干）质量比分别为 ：12%、14%、15%、16%、17%、19%，各组配合比中的水泥、SRB 乳胶含量不变，分别为矿料的 1% 和净沥青用量的 3%。
3.4 湿轮磨耗和负荷轮试验
在试验室对上述选定的配合比进行试拌，并分别进行湿轮磨耗试验和负荷轮试验，记录试验结果并绘制出乳化沥青用量与磨耗量关系曲线和乳化沥青用量与粘附砂量关系曲线，结果如下 ：图 1 乳化沥青用量与湿轮磨耗值（WTAL）、砂粘附量（LWT）关系曲线图3.5 试验结果分析。由以上试验图表可知，稀浆配合比的 SS60 乳化沥青用量下限为 12.7%，上限为 16.7%，选取最中间值做为最佳乳化沥青用量，则最终稀浆配合比为 ：矿料 ：SS60 ：水泥 ：SBR ：水=100 ：14.7 ：1 ：3 ：10。经检测，该配合比同时满足稠度、粘聚力等其它技术指标。
3.6 确定生产配合比
稀浆混合料的试验室配合比是在理想条件下经过试验确定的，在实际施工中，往往受天气、温度、风力、温度和设备配置的情况影响较大，一天中不同时间段施工也有一定的影响。为了获得最佳的摊铺效果，就需要在大面积施工前，通过试验段总结经验，选定最佳生产配合比，既要保证稀浆混合料具有和易性、不离析，还要避免因沥青含量过少而产生结构松散的隐患，也不能因乳化沥青用量过大而引起未来路面泛油、起皮脱落、轮辙隆起等早期破坏现象。
4 开普封层的主要施工方法
开普封层分为沥青碎石下封层施工、第二层粘层施工、乳化沥青稀浆上封层施工三部分，其施工工艺总流程见下页，下面介绍主要施工工序的施工方法。4.1 沥青碎石下封层（1）下承层准备与清扫。
在沥青碎石下封层施工前，路基透层油喷洒完成且必须要干透，还要提前用沥青砂修复好局部损坏的路基并整平，透层油局部不到位或缺损的地方要补洒。为保证下封层施工前路面的清洁，要专人用空压机或便携式森林灭火器将路面清理干净。
（2）热沥青洒布
用设计标号的热沥青做为粘层油，沥青脱桶后抽入沥青洒布车。19mm 石屑的沥青参考洒布率为 1.8L/m2，13.2mm 石屑的沥青参考洒布率为 1.5L/m2，洒布温度控制在 150~165℃。
（3）石屑撒布
在洒布沥青后，石屑撒布车紧跟着开始作业，质量控制的重点是撒布率和撒布的均匀性，19mm 石屑下封层参考撒布率为 0.015m3/m2，13.2mm 石屑下封层参考撒布率为 0.010m3/m2，一般撒布误差不超过 ±5%。当局部石屑撒布过多时需进行人工清除、扫匀，如果局部撒布量不足，则及时进行人工补撒。
（4）碾压
石屑撒布后，即可开始从路边向中心碾压 3~ 4 遍，每次轮迹重叠 30cm 左右。碾压时控制压路机行驶速度不大于 3km/h，为了使石屑分布更为均匀，初碾后采用扫地机清扫路面，压路机紧随扫地机进一步碾压。
（5）清扫
碎石下封层完成后要及时清扫路面，清除松动脱落的石屑，以免造成已嵌固稳固的石屑被挤压破碎或松动。
4.2 第二层粘层
当沥青碎石下封层施工完成 48 小时后，即可进行第二层粘层喷洒作业。喷洒量按技术规范要求或以工程师认可的用量为准，一般为 0.2~0.4L/m2，不宜过多，以免引起后期面层泛油。
当第二层粘层表面干燥、不粘轮胎时便可进行稀浆的摊铺，天气晴好的情况下，一般 24 小时后即可。
4.3 乳化沥青稀浆上封层
（1）清扫
采用清扫机械将下承层表面的所有尘土、树叶、杂物、松散颗粒清除干净，表面无积水。如发现大块油污，应用去污剂将其清除，确保表面的整洁。在摊铺开始之前，要完成测量放样工作，标出道路宽度线，引导稀浆摊铺车工作。
（2）备料
乳化沥青、级配矿料、水等应经检验符合规范要求后方能使用。每批矿料不能混杂堆放，施工前要对矿料进行筛分，去除超粒径的石料和除尘。如石料粉尘仍超标，则要事先清洗、晾晒，以保证石料的清洁、干燥。
（3）现场试车
稀浆摊铺前要对设备进行全面的检查与调试，同时标定摊铺厚度和混合料计量系统，检查生产配比参数状态，发现有误及时修正。
（4）稀浆摊铺
摊铺车就位并调整至最佳状态后，打开控制开关，使拌和好的稀浆流入摊铺箱内，当达到摊铺箱容积的 2/3，且混合料稠度适中，箱内贮料分布均匀，便可示意司机开动摊铺车，并以 2~4 m/min 速度匀速前进，摊铺机手通过调节系统时刻保持稀浆的摊铺量与出料量基本一致。摊铺过程中，任何情况下不得直接向摊铺箱内注水，摊铺箱内的混合料要保持一定的粘稠度和稳定性，如过于粘稠，则容易引起早期破乳，影响摊铺的厚度与平整度。如混合料过稀，则容易离析，导致和基层的粘结力下降。因此，现场调整含水量要特别慎重，应根据环境温度、湿度、风力大小等实际因素作适当调整。
施工过程中要专人负责检测摊铺厚度，发现偏离（设计厚度的 ±10%）要及时纠正。如果稀浆摊铺过薄，达不到罩面效果，过厚则由于稀浆封层自身先天性强度不足而可能形成软弱夹层。如局部稀浆摊铺过多，应及时清除，产生的废料也应及时清理出场。连续摊铺的横向接缝搭接宽度不少于 25mm，不大于 150mm，纵向接缝应尽量不搭接，施工横缝及纵缝在摊铺过后都要由技术熟练的工人及时修整。在摊铺施工过程中还要及时剔除超粒径的石子，以免影响碾压效果。施工中溢洒的混合料也要及时清理干净。雨雾、大风或低温天气不适宜开普封层施工。
（5）碾压
稀浆混合料在摊铺完成后要时刻观察破乳情况，一旦条件允许，及时进行碾压，必须在终乳前碾压完成。一般由胶轮压路机碾压 3~4 遍，碾压速度不大于 3Km/h，碾压轨迹要平行于道路中线，从两侧向中间进行，最终达到消除破乳裂缝、表面平整密实的效果。
（6）交通管制
施工期间，要安排专人采取临时交通管制措施，禁止非施工车辆在施工段内通行，必要时设置混凝土隔离墩封闭交通，并申请当地交警协助施工。当混合料粘结力达到 2N·m 时，即可开放交通，车辆速度应小于 30Km/h，并得在路面上调头和急刹车。
5 质量控制
完工后的开普封层表面应平整密实、无松散、无轮迹、无污染。外观色泽一致。纵、横缝衔接平顺。
6 结语
文章从工程实践的角度，引用国际稀浆罩协会的相关标准要求，结合南部非洲共同体国家的习惯做法，对开普封层的技术要求和主要施工工序进行了技术分析，期望对从事同类国外项目的技术人员起到抛砖引玉的作用，从而少走弯路、错路，避免或减少不必要的经济损失。同时，我们也注意到，随着国内各等级道路使用年限的增加，原路面损坏情况逐年增多，开普封层施工技术中的稀浆罩面技术经改良后做为一种有效的修补方法，具有经济、方便、快捷的特点，已经在国内不少地方开始应用，文章对不熟悉该施工工艺的技术人员也能起到一定引导、借鉴作用。 |
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