水泥灌浆沥青路面施工工艺进展

岳宗豪，郝培文，李奕佳，李绍辉，刘 涛

1. 中石油燃料油有限责任公司研究院，北京 100195 2. 长安大学 道路结构与材料交通行业重点实验室，陕西 西安 710065

0 引言

水泥灌浆沥青路面由于其优越的抵抗变型及漏油污染能力，一直被作为一种特种路面。通常水泥灌浆沥青路面是由单一空隙率（25%~35%）的沥青混合料骨架（通常厚度为60 mm）灌注高流动性的水泥胶浆而成。当沥青混合料冷却下来时，应立即将水泥浆灌注，并且使其通过重力渗透到空隙结构中。当层中空隙已经完全浸渍，需要人工采用橡胶刮刀对表面进行处理，以提高其抗滑性和耐久性并改善外观。该路面将水泥与沥青路面的优异性能相结合（如柔性、抗车辙能力），体现沥青特征的同时具有较高的承载性及水泥混凝土的耐磨性。相对于传统水泥混凝土路面，水泥灌浆沥青路面最主要的优势是施工速度快，可以满足短期内开放交通的需求。其当前的应用领域包括：机场道面、工厂地面、港口、公交站点、配送中心以及其他重载区域。

由于该路面兼有沥青路面和水泥砂浆的施工特点，施工工艺的组合与配套性决定了该技术的应用效果，为此不同的国家均对其施工工艺进行了研究。本文结合近年来国内外的相关研究成果，总结其施工工艺，供中国技术人员参考。

1 灌浆用水泥浆数量的确定

水泥灌浆沥青路面的水泥胶浆是在沥青路面成型后才进行灌入，为使施工连续并且不造成太大浪费，施工

前需估算水泥胶浆的用量。用路面基体沥青混合料的总体积乘以其空隙率即可求得所需水泥浆数量。例如，路面厚度为5 cm，面积为1 m2，基体沥青混合料连通空隙率为24.3%，则每平米路面的水泥胶浆用量为0.05×1×0.243＝0.012 15 m3，再按刚拌好的水泥浆的体积和质量，算出密度为1.959 g·cm－3，从而得出水泥胶浆的用量；根据各种材料用量比例和各组成材料质量之和，可算出各种组成材料的用量。

2 施工工序

水泥灌浆沥青路面的施工工序为：基体沥青混合料铺设、水泥胶浆搅拌、水泥胶浆浸透、表面水泥胶浆刮除整平、养生供用等。

2.1 基体沥青混合料的拌合与铺筑

基体沥青混合料的拌合与摊铺使用普通搅拌站和摊铺机进行，见图1、2，与普通沥青混凝土路面施工方法相同，但是要严格控制平整度，尽量选用宽幅摊铺设备以减少接缝痕迹，保证平整度。沥青混合料在摊铺中要严格控制骨架空隙率，一般使用低吨位的双钢轮压路机静压，如图3所示。这是由于轮胎式压路机容易使沥青路表面空隙堵塞，影响下一步的灌浆；振动压路机易使级料破碎，改变空隙率。钢轮压路机碾压次数可比碾压普通沥青混凝土的少，当材料温度降到80 ℃左右时要进行整平碾压，以消除轮迹。成型后，非施工车辆严禁在路上行驶，在交通完全封闭的情况下冷却，并严格防止砂在拌合厂拌合，如图5~7所示，按照水、矿粉（颜料）、水泥、细砂、外加剂的顺序3 min内放完各种材料，拌合均匀即可。在现场测定水泥胶浆的流动度，见图8、9，同时制备灰浆试块用以测试砂浆强度，见图10。为避免水石、赃物等附着到路面上堵塞表面空隙，见图4。

图1 美国用于基体沥青混合料拌合的设备

图2 美国用于基体沥青混合料摊铺的设备

图3 使用1.5 t压路机对开级配混合料进行静压

图4 成型的开级配沥青混合料层

图5 不同类型的移动式水泥拌浆机

2.2 水泥胶浆拌制

水泥胶浆可采用移动式拌浆机现场拌合制作或集中泥胶浆流动度随时间增长而变小，搅拌完毕后要尽快灌浆，各工序之间的衔接要迅速、紧凑。

2.3 灌浆

当确认铺设的多孔基体沥青混合料已冷却至50 ℃以下后，将设计用量的水泥胶浆反复在铺装层表面铺洒，见图11~13。为让水泥浆顺利、均匀、快速地下渗，水泥浆洒铺后应一边用橡胶板推耙刮浆（图14~16），一边借助6~8 t小型振动压路机辅助碾压振动贯入，如图17、18所示。直至水泥胶浆不再下渗、空隙灌满为止。当路面有纵坡时，要从低处向高处洒铺浆料，以防止水泥胶浆快速流动而影响渗透效果。碾压时尽量避免水泥浆黏附在碾压轮上。

2.4 多余胶浆刮除表面整平

渗透完毕后，用手动或自动的橡胶刮板设备将残余在表面的水泥胶浆刮除、清除干净，以暴露出基体沥青凹凸不平的表面（图19~22），否则会降低路面的摩擦系数，还可能造成表面多余水泥胶浆硬化成层后收缩开裂。

2.5 养生供用

因为有水泥胶浆的存在，施工完毕后要对路面进行一定时间的养生。养生时间一般由浆料的性质决定，待浆料硬化后放可开放交通。例如，普通型水泥的养生时间一般为3 d，早强型为1 d，而超早强型则为3~5 h。但有时会根据该复合混合料的耐磨和抗车辙性与水泥抗压强度的关系来确定养生时间，水泥抗压强度的标准在4.9 MPa以上。养生期间严格封闭交通，禁止一切人员、车辆通行，并注意防止雨水冲刷。图23~25为不同灌浆材料路面养生后的表面，图26为现场取出的芯样。

3 施工注意事项

（1）在使用振动压路机帮助水泥胶浆渗透时，要控制机械的行驶速度和碾压次数，使胶浆徐徐下渗的同时避免浆料四溅。

（2）对于彩色灌浆路面，在灌浆施工前要将搅拌、输送、接触彩色水泥胶浆的机具彻底清洗干净，施工人员也要采取一定的措施，避免路面污染。

（3）在养生结束通车后，最好继续间隔洒水，养护一段时间（7 d），这样有利于路面内部水泥胶浆强度更好地形成，同时减小其收缩。

（4）橡胶路耙形如长方形，长约50 cm，高约5 cm，安装长木棒把手。橡胶路耙的硬度应适中，既不能太软，要能刮除表面多余浆液，又不能太硬，要能容易刮出沥青路面。

4 规模化施工

普通中小规模水泥灌浆沥青路面的施工顺序是：基体沥青混合料铺设、水泥胶浆搅拌、水泥胶浆浸透、水泥胶浆整平、养生供用。传统的施工方法是：铺设基体沥青混合料后利用移动式拌浆机在现场搅拌水泥乳浆，人工洒布并摊铺，然后利用振捣板和小型振动压路机将水泥乳浆填充于基体沥青混合料的空隙中，水泥胶浆量估计适宜的时候，利用橡胶耙清除剩余的水泥胶浆并进行表面整平。由于这些作业相当繁杂，大部分施工作业需要很多的劳动力和较高的熟练程度，因此开发新型设备对水泥灌浆沥青路面施工来说是非常必要的。

4.1 施工合理化对策

（1）施工效率的提高。传统的施工方法需要很多劳动力，大规模施工时只得以延长作业时间和增加施工队伍来对应，所以确保作业熟练的优质劳动力很重要。因此，通过作业的机械化、自动化等改善施工效率，以求在省力的同时大幅度提高生产效率，缩短工期。

（2）质量的稳定化与提高精度的对策。传统的施工方法中，大规模施工时存在人员水平的差别，施工过程中的失误有可能对整平质量和施工质量产生不良影响。因此，为了获得稳定和高精度的施工质量，要建立能避免个人差别的水泥胶浆的搅拌、洒布、浸透及整平对策。

4.2 改善原理

（1）水泥胶浆的填充原理。水泥胶浆填充到基体沥青混合料空隙中的机理是沥青混合料空隙内的空气与水泥乳浆的置换，而与空气置换的机理是“压入”、“吸引”、“振动”等。其中直接使基体沥青混合料振动的方法具有促进水泥胶浆流动加快的特点，且根据试验得出高频率的平板状振动装置效果最好，应以此为填充机理。

其次，在水泥胶浆的洒铺过程中，如果将水泥胶浆一次全部洒布在大面积的基体沥青混合料上，水泥胶浆就会成为隔离层，妨碍空隙内空气的排出。因此，将水泥胶浆洒铺适量即可。另外，为了防止路面坡度造成填充的水泥乳浆流动，应在填充用振动平板的后面设置旋转式橡胶刮板，连续反复耙平流动的胶浆。

（2）水泥胶浆的回收与表面整平机理。填充的水泥胶浆通常会剩余，因此填充后需进行剩余胶浆的回收和表面修整。传统做法是人工用橡胶刮板将剩余胶浆刮掉并擦铺在未填充处，但夏季高温时水泥胶浆的凝固反应加快，会妨碍填充。

因此，应在胶浆填充装置通过后立即将剩余水泥浆收集起来。具体做法是将回收装置与水泥胶浆填充装置一体化，用泵抽回至旋转搅动罐进行一次回收利用，还可以利用移动式回收装置二次回收剩余的水泥浆作为他用，既减少了材料损失，也大大地节省了劳力。

另外，面层多余水泥胶浆的铲除、整平工作还可以采取在钢轮压路机上安装橡胶刮板进行面层整平的机械化施工，以代替传统的人力施工，这样可以提高施工效率及质量。

4.3 水泥胶浆填充机械

根据上述施工分析，开发一种简单的水泥胶浆洒铺填充机械（图27）是非常必要的。

水泥胶浆洒铺填充机械的主要部件及功用如下。

（1）水泥胶浆搅拌盛放装置，用来预先盛放并搅拌将要洒铺的水泥胶浆。

（2）水泥胶浆喷口，使水泥胶浆从搅拌盛放装置里排出到路面上。

（3）高性能胶浆泵，将回收的水泥胶浆泵送回搅拌盛放装置中。

（4）可振动的钢轮，产生振动波促进水泥胶浆下渗，振动频率可调。

（5）旋转式刮板，促进水泥胶浆的下渗并且刮平表面胶浆。

（6）剩余胶浆回收装置，通过高性能胶浆泵回收多余的水泥胶浆进行二次利用。

（7）操控台，控制以上各种装置的运转。

5 结语

水泥灌浆沥青路面是近些年才在中国兴起的新型路面结构，应用才刚刚起步。在使用这些材料时，一定要根据当地的气候、地理、环境、财力等条件，因地制宜地选择合适的材料，同时需积极研究新型施工设备，才能使得该技术健康快速发展，以达到大面积推广应用的目的。