《低等級公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青復合封層技術規(guī)范》編制說明

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一、工作簡況

1.任務來源

水泥路面在我國低等級道路硬化鋪裝中的比率超過80%，占絕對優(yōu)勢地位。低等級

道路交通荷載不大，同等PCI情況下，相對結構性損傷（斷板率）較輕、功能性損傷較

重。低等級的農(nóng)村公路維護水平較低，普遍的路面損傷不能得到及時的修復，致使服務

水平低下、損傷加速度發(fā)展。在“四好農(nóng)村路”建設中利用有限資金“白改黑”能極大

改善舊路服務水平。復合封層作為“白改黑”技術措施具有耐久性優(yōu)良、造價低、工藝

簡單、施工速度快、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，能夠結合經(jīng)濟性和功能性需求，滿足低等級農(nóng)村

公路提質改造的合理技術方案。

復合封層是碎石封層和微表處/稀漿封層的聯(lián)合應用，能同時發(fā)揮碎石封層的與舊

路的高粘結，以及微表處對舊路缺陷的彌合作用，加鋪于舊水泥路面時可極大改觀舊路

的平整性和抗滑性等表面功能。當允許舊路帶裂縫工作時，則其可以成為高性價比“白

改黑”技術措施。目前復合封層主要應用于瀝青路面的預防性養(yǎng)護，國內外尚無將其應

用于舊水泥路面的技術標準。

鑒于本技術與當前低等級公路水泥路面的養(yǎng)護需求相匹配，試點應用已經(jīng)取得良好

的效果，而有關標準和規(guī)范尚為空白，適時推出行業(yè)標準（指南）有助于此高性價比的

技術在行業(yè)內推廣應用。2022年11月，在中國交通運輸協(xié)會的牽頭組織下，東北林業(yè)

大學、龍建路橋股份有限公司、北京泰路科技有限公司、重慶海木交通技術有限公司、

黑龍江省雞西市交通運輸局、雞西市路橋建設總公司、福建省三明市將樂縣交通運輸局、

內蒙古通遼市深遠道路材料再生有限公司等單位聯(lián)合申請編制團體標準《舊水泥路面加

罩復合封層技術指南》獲得批準。計劃完成時間為2023年12月。

2.編制組基本信息

（1）本標準組織起草單位

東北林業(yè)大學

（2）本標準參加起草單位

龍建路橋第四工程有限公司、黑龍江省雞西市交通運輸局、雞西市路橋建設有限公

1

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司、北京泰路科技有限公司、重慶海木交通技術有限公司、湖南省眾力建設工程有限公

司、山東省武城縣達通筑路機械有限責任公司、黑龍江省高速公路服務中心、福建省三

明市將樂縣交通運輸局、內蒙古通遼市深遠道路材料再生有限公司。

（3）本標準主要起草人

王黎明、王立軍、金貞學、王艷、張英書、王澤民、李勁、劉明、李洪武、張利先、

吳雷、趙卉放、林述軍、高仰煊、莊立文、那小東

3.主要編制過程

（1）起草工作階段

根據(jù)要求，于2022年下半年開始著手成立標準編制工作起草小組，組織標準編制

的相關工作。作為主要起草單位，東北林業(yè)大學積極收集有關本標準的各類信息，并組

織相關的調研和試驗驗證工作，聯(lián)絡合作單位，最終明確了標準起草工作組的成員單位，

成立了標準起草工作組。于2022年10月編寫完成了團體標準《舊水泥路面加罩復合封

層技術指南》的立項申請材料。11月，協(xié)會組織行業(yè)專家在北京召開立項審查會議，對

標準立項報告進行審核，通過了標準項目的編制申請。

隨后，標準起草工作組開始了標準編制立項申請、計劃大綱編寫，明確任務分工及

各階段進度時間，工作組成員認真學習了GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：

標準化文件的結構和起草規(guī)則》，結合標準制定工作程序的各個環(huán)節(jié)，進行了探討和研

究。起草小組進入工作大綱和編制草稿的相關工作。編制工作大綱草案稿通過微信、郵

件等方式提交給參編單位和協(xié)會專家分別審核，綜合了多方意見，確定了標準起草編

制的總體計劃內容，形成了正式的標準工作大綱文件。標準起草工作組按照立項審查會

議內容，結合編制工作大綱進行認真分析、理解和總結，迅速開展標準的征求意見草稿

的編制以及試驗項目的實施工作，于2023年1月底完成了國內外調研和試驗驗證工作，

3月初編寫完成了團體標準《舊水泥路面加罩復合封層技術指南》草稿和工作大綱。

（2）征求意見階段

2023年4月~2023年6月，根據(jù)項目分工，完成標準各章節(jié)條文的編寫，匯總形成

征求意見稿。

2023年7月~2023年8月，將標準編制說明和征求意見稿通過行業(yè)協(xié)會組織專家征

求意見，同時將標準編制說明和征求意見稿向各起草單位發(fā)出征求意見。

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2023年8月底，將各意見匯總修改后形成完整的標準編制說明和征求意見稿，根據(jù)

流程9月上旬再組織專家集中審核。

（3）審查階段

2023年9月~2023年10月：送審稿階段

2023年9月，編寫組逐條歸納整理收集到的意見，根據(jù)專家意見對征求意見稿進行

修改。2023年10月，編寫組編制形成標準的送審稿，組織召開送審稿審查會議，形成

意見匯總處理表和會議紀要。

2023年11月：總校稿階段

編寫組根據(jù)送審稿審查意見和會議紀要對送審稿進行修改，形成標準的總校稿，組

織召開總校稿審查會議，形成意見匯總處理表和會議紀要。

2023年12月：報批稿階段

編寫組根據(jù)送審稿審查意見和會議紀要對總校稿進行修改，形成標準的報批稿。提

交標準報批稿，待發(fā)布。

二、制定標準的原則和依據(jù)，與有關的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性標準的關

系

1.編寫原則

編寫規(guī)則：按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構

和起草規(guī)則》。

標準內容：就水泥路面復合封層的設計、施工、質量控制與驗收進行規(guī)定。

2.與有關的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強制性國家標準的關系

本標準與相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關標準協(xié)調一致，沒有沖突。

三、主要條款的說明，主要技術指標、參數(shù)、實驗驗證的論述

1.主要內容

標準的主要分12條3個附錄，如下所示,。詳細內容參見標準征求意見稿。

1.范圍

說明指南的使用范圍、規(guī)定內容、適用條件。

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2.規(guī)范性引用文件

列出本指南所涉及的必不可少的規(guī)范性引用文件。

3.術語及符號

定義本指南所涉及的必要性術語和必須要說明的符號。

4.符號

列出并解釋本指南所涉及非通用性符號或縮略語。

5.適用條件

規(guī)定復合封層結構的適用條件

6.技術方案

規(guī)定水泥路面復合封層的材料類型和結構類型，以及不同結構組合的適用條件。

7.材料

7.1一般規(guī)定

7.2乳化瀝青

7.3改性乳化瀝青

7.4集料

7.5填料

8.碎石封層撒（灑）布量設計

給出碎石封層撒（灑）布量確定方法，以及乳化瀝青推薦灑布量

9.稀漿封層及微表處混合料配合比設計

給出復合封層用稀漿封層及微表處混合料的配合比設計的方法

10.舊路處置

給出舊路處置的原則、針對舊路路基病害、結構性損壞、功能性損壞的具體處置

方法

11.施工

11.1一般規(guī)定

11.2施工準備

11.3碎石封層施工

11.4稀漿封層或微表處施工

12.質量控制與驗收

11.1一般規(guī)定

11.2質量控制

11.3施工驗收

附錄A（規(guī)范性）碎石封層撒（灑）布量試驗

附錄B（資料性）同步碎石封層車現(xiàn)場標定方法

附錄C（資料性）稀漿封層車現(xiàn)場標定方法

2.主要試驗（或驗證）綜述

按照編制的需求，組織實施和總結相關重要的試驗項目進行驗證，實施的試驗項目

有：（1）碎石封層碎石和瀝青撒（灑）布量設計的方法；（2）微表處混合料配合比設

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計方法；（3）基于層間粘結的結構組合優(yōu)化分析；（4）現(xiàn)場路用性能試驗。主要試驗

驗證過程及結論如下：

2.1碎石和瀝青撒（灑）布量設計的確定方法

2.1.1理論計算法

碎石封層的設計內容包括碎石撒布率和瀝青灑布量兩個方面。有關于碎石封封層的

理論計算方法主要有計算法主要有Mcleod方法、Kearby方法、Lowering方法、美國瀝

青協(xié)會AI方法等[33]，上述方法大同小異，都是理論計算和經(jīng)驗修正的結合。其中Mcleod

方法是其中代表性的計算方法如下公式。

C(10.4V)HGE（式1）

B(0.4HTVSA)（式2）

其中的項目符合定義如下：

C：滿鋪時單位面積碎石用量（kg/㎡）；

B：單位面積瀝青用量（L/㎡），對乳化瀝青計算結果需要除以濃度；

V：松散碎石的空隙率，V1(W1000G)；

H：碎石平均最小尺寸，HM(1.1392850.011506FI)；

W：松散碎石堆積密度，kg/m3；G：碎石表觀密度，kg/m3；

M：碎石尺寸中值，內插確定的通過率為50%的碎石粒徑理論值，mm；

FI：碎石針片狀指數(shù)；E：碎石損失系數(shù)，1.05~1.15，道路等級高取高值；

T：交通量修正因子；S：路面狀況修正因子；

A：碎石吸水率，%；ρ：瀝青密度，kg/m3；

我們注意到Mcleod方法的理論基礎在于碎石用量由碎石級配、形狀及密度決定，

瀝青用量則由碎石級配、形狀、吸收度，以及交通量、路面狀況和瀝青材料中基質瀝青

的含量共同決定。眾多紛繁的參數(shù)都需要事先確定，還有很多待定的經(jīng)驗系數(shù)和修正因

子很難確定，理論公式使人望而生畏，實用性不強。

2.1.2經(jīng)驗法

碎石封層技術在美國應用非常普遍，許多州的養(yǎng)護部門認為碎石封層是“不可設計”，

要求工程師在施工中根據(jù)情況在允許的用量范圍內確定材料撒（灑）布的量，我國的道

路養(yǎng)護部門事實上也接受這一觀點，在某些相關規(guī)范如參考文獻[63][69]中規(guī)定了碎石

撒布量的經(jīng)驗確定方法，其他相關規(guī)范則多以推薦用量的方式直接加以規(guī)定，而在實踐

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中根據(jù)表面是否脫粒、泛油等現(xiàn)象對用量進行微調。

通過試驗和經(jīng)驗確定兩種基本材料用量非常簡便，其基本原理是手工將烘干隨機撿

出的集料顆粒逐粒滿鋪擺放在廣口平盤的盤底，滿鋪質量與平盤盤底面積之比即為單位

面積滿鋪（100%覆蓋）時的碎石撒布量。

圖1可用于確定碎石和瀝青用量的平盤

瀝青的用量也可基于此試驗繼續(xù)進行，在滿鋪碎石且完全水平的平盤中注水至剛好

完全淹沒碎石，所注水量的2/3與平盤底部面積之比近似為單位面積熱瀝青灑布量（率），

3/4~4/5可近似為乳化瀝青用量。但是決定瀝青用量的因素太多，實際乳化瀝青的流動

性、路面對瀝青的吸收、經(jīng)驗上瀝青用量和交通的關系等因素都不可依據(jù)2/3液體量原

則直接確定。工程中更多依據(jù)推薦值初步確定用量，而在具體操作時再以不脫粒同時不

泛油流淌兩個原則微調。

目前部分相關標準給出的推薦劑量（按濃度60%計）列于表1。

表1部分標準推薦的單位面積乳化瀝青用量

碎石規(guī)格單位面積改性乳化瀝青用量（kg/㎡）

(mm)DB41/T253-2021DB61/T1534-2022DB51/T2516-2018JTG/5142-01-2021

3~5---1.2~1.5

5~8-1.2~1.6-1.5~1.8

7~10-1.6~1.8-1.8~2.1

9~12---2.1~2.4

12~15---2.4~2.7

2.36~4.75--1.3~1.5-

4.75~9.51.9~2.2-1.4~1.6-

9.5~13.22.1~2.4-1.8~2.0-

9.5~16--1.8~2.0-

目前多個地方性標準對于碎石封層所用改性乳化量用量的規(guī)定有一定的差異，但普

遍與集料粒徑有關，粒徑越大，用量越多。

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2.1.3試驗法

碎石和瀝青的撒（灑）布量是匹配的關系，受匹配關系影響最大的就是顆粒在路面

的粘附特性，它同時受到路面狀態(tài)、碎石粒徑、路面吸水（油）率、集料吸水（油）率、

結構需要（單層還是雙層）、交通荷載狀況等多重因素的的影響。在碎石封層直接做磨

耗層時，當二者匹配關系不好則最有可能造成碎石的脫粒，先后也有數(shù)種通過模擬試驗

控制兩種材料撒（灑）布量的方法，其中典型的是掃刷脫粒試驗方法和沖擊脫粒試驗方

法。

掃刷試驗法通常借助濕輪磨耗儀，通過用于稀漿混合料配伍性檢驗的濕輪磨耗機進

行簡單改造，將濕輪磨耗頭替換為毛刷，測試經(jīng)300s掃刷后脫落的顆粒重量百分比。

圖2掃刷試驗設備

沖擊脫粒試驗法的大致過程是將盡可能模擬實際工程狀況瀝青和碎石粘結在試驗

鋼板上制成試件，用500g的小球從50cm高度落在反扣的試驗板中心并重復3次，試驗

板上保留的碎石就是試驗的結果。在國外這一試驗方法通常稱為Vialit試驗，我國Vialit

試驗錄于《公路瀝青及瀝青混合料試驗技術規(guī)程》（JTGE20-2011）中的T0660，稱為瀝

青與集料的低溫黏結性試驗。如圖3示意。

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圖3沖擊脫粒試驗示意

掃刷脫粒試驗和沖擊脫粒試驗都反映一定條件碎石封層顆粒初期的粘附特性，可以

驗證碎石封層用碎石和瀝青比例的匹配是否合理，也可用于瀝青的粘結能力檢驗。

2.1.4經(jīng)驗法確定乳化瀝青劑量的試驗驗證與優(yōu)化

理論法需要參數(shù)多、實用性和準確性差，試驗法過于繁瑣，不適合工程現(xiàn)場使用。

工程中更多依據(jù)經(jīng)驗法或推薦值初步確定用量，而在具體操作時再以不脫粒同時不泛油

流淌兩個原則微調。根據(jù)掃刷脫石率不超過15%，同時不明顯流淌兩個限定原則對瀝青

灑布量進行了優(yōu)化[59]。由數(shù)據(jù)繪圖如4以便于分析。

掃刷試驗的結果為單位面積脫石率，計算方法如式3-3。

G

TT100（式3）

SA

GZ

SZ

其中：T—單位面積脫石率，%；

GZ—試模內總的碎石撒布量，kg；

SA—刷子掃過的面積，㎡；

SZ—試模內總的碎石撒布面積，㎡。

圖4掃刷脫石率隨乳化瀝青灑布量變化關系

圖4中不同粒徑碎石封層的脫石率都隨著乳化瀝青的灑布量而降低基本呈線性變化，

但灑布量較高時已經(jīng)有明顯流淌。按照既有研究15%的下限和流淌參考線之間的范圍來

看，4.75~9.5mm時為1.65~2.10kg/㎡、9.5~13.2mm為1.80~2.20kg/㎡、9.5~16mm為

1.95~2.25kg/㎡，這三個值的下限與平盤3/4~4/5計算還是比較接近的，因此平盤經(jīng)驗法

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在實踐可作為參考。這三個范圍的中值在后文的研究中使用1.88kg/㎡、2.00kg/㎡、2.10

kg/㎡，但在施工中則更應參考推薦值和平盤注水量試驗并依現(xiàn)場經(jīng)驗通過試驗路確定。

2.1.5結論

由此，制定了《指南》8.1和8.2的推薦方法（附錄A）和單位面積乳化量推薦灑

布量（表3）

2.2稀漿封層及微表處混合料配合比設計方法

1963年美國VSS等公司發(fā)起并成立了國際稀漿封層協(xié)會（ISSA），隨后的幾年中該

協(xié)會就發(fā)展到擁有36個國家的121年成員。該協(xié)會頒發(fā)技術指南《乳化瀝青稀漿封層

使用指南》(A105-1998)和《微表處使用指南》(A143-1996)；同時美國瀝青協(xié)會制定了

《稀漿封層施工手冊》，美國材料試驗協(xié)會制定了《稀漿封層混合料試驗和檢驗標準》

(ASTMD3910)。美國對微表處的研究在全世界影響巨大，其建立的微表處混合料設計

方法也在世界通行，我國《微表處和稀漿封層技術指南》基本全面引入美國標準對材料

和配合比設計的規(guī)定。

2.2.1微表處混合料的級配設計

我國早期的技術標準如《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTGF40-2004）、《微表處

和稀漿封層技術指南》（公交便字[2005]329號）沿襲ISSA的規(guī)定，將微表處的礦料級

配分為MS-2（最大粒徑9.5mm細型）和MS-3（最大粒徑9.5mm粗型）型兩種?！豆?/p>

瀝青路面預防性養(yǎng)護技術規(guī)范》（JTG/T5142-01-2021）根據(jù)近年的應用情況增加了MS-4

（最大粒徑13.2mm）。將不同級配范圍繪制成線圖，以觀察其級配特點，如圖5.

圖5不同級配范圍的分布圖（橫軸為篩孔的0.45次方）

從三個級配范圍的分布來看都屬于連續(xù)型，其中MS-2的上下限都是類似對數(shù)曲線

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《低等級公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青復合封層技術規(guī)范》編制說明

上凸的形勢，預示著級配偏向懸浮結構，這樣的結構細多粗少有利于稀漿混合料的流動。

新增加的MS-4偏向均勻分布，如果以我國JTGF40采用的泰伯曲線（通過率為篩孔的

0.45方）為最大密實度線，則會發(fā)現(xiàn)MS-4的中值與0.45次方泰伯曲線幾乎重合，因此

MS-4是更接近最優(yōu)連續(xù)密集配的組成。MS-3的上限上凸，下限平直，顆粒組成結介于

最密實和懸浮之間。

2021版《公路瀝青路面預防養(yǎng)護技術規(guī)范》規(guī)定的MS-2和MS-3與JTGF40的規(guī)

定基本相同，主要區(qū)別是增加了0.72篩孔的要求以便于區(qū)分粗細，同時0.075篩孔通過

率范圍相對比過去收窄（JTGF40及微表處和稀漿封層技術指南中都是5~15%）。

在開普復合封層的研究和應用中，主要采用MS-3+9.5mm碎石封層的組合，上下兩

層粒徑一致有利于在車輪荷載擾動下逐漸嵌擠密實。MS-2級配顆粒細，能適度降低輪

胎噪音，當用于市政道路時可優(yōu)先選擇。因理論上上粗下細的倒裝結構會破壞下層的穩(wěn)

定性，除非下層采用13.2mm或16mm的碎石封層，否則開普復合封層的不應采用MS-4。

前述4.2節(jié)已經(jīng)介紹過微表處所用集料的規(guī)格要求，當配制MS-3時可采用

4.75~9.5mm+2.35~4.75mm+0~3mm機制砂+礦粉的四擋混合料，當配制MS-2時相應縮

減為三擋。與其他混合料的級配設計一樣，合理的級配曲線應在級配區(qū)間且線型圓順光

滑，不應出現(xiàn)陡峭斷階、明顯駝峰或凹陷，以及突兀鋸齒，由于配料普遍較細，上述要

求較容易實現(xiàn)。

2.2.2稀漿封層及微表處混合料配合比設計

總液體量（乳化瀝青+外加水）是保證漿狀混合料工作性的必要條件，而油石比則

與破乳后最終硬化鋪層的性能直接相關。外加水量和油石比可按國際稀漿封層協(xié)會

ISSA推薦的指標體系進行，在我國已經(jīng)使用多年。將我國《公路瀝青路面施工技術規(guī)

范》、《微表處與稀漿封層技術指南》及最新的《公路瀝青路面預防性養(yǎng)護技術規(guī)范》

（JTG/T5142-01-2021）中所包括的項目與標準列于表2。

表2微表處混合料技術要求

單指標要求試驗

項目

微表處與稀漿JTG/T5142-01

位JTGF40方法

封層技術指南（B級）

可拌合時間（25℃）s≮120≮120120~300T0757

破乳時間min--≯20T0753

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30min初凝時間≮1.2≮1.2≮1.2

粘聚

N.m≮2.0，且初級成T0754

力60min開放交通時間≮2.0，≮2.0

型

負荷輪黏附砂量（g/m2）g/m2≯450≯450≯450T0755

濕輪25℃浸水1h≯540≯540≯540

磨耗g/m2T0752

25℃浸水6d≯800≯800≯800

值

輪轍變形試驗的寬度變化率%-≯5≯5T0756

配伍性等級值--≮1≮1T0758

由表4-17，含2021年最新版的我國不同標準所提出的指標體系幾乎完全相同，其

中2021版的預防性養(yǎng)護技術規(guī)范中額外提出了采用設計完成的級配進行乳化瀝青破乳

時間檢驗的要求，試生產(chǎn)乳化瀝青時候可能集料尚未采購到位，因此列在此處是比較合

理的。指標體系中的輪轍變形試驗的寬度變化率是針對以填平微車轍為使用目標而采用

的控制指標，當不用于該場合時則無需進行。配伍性等級檢驗僅作為參考指標。

2.2.3結論

復合封層用稀漿封層或微表處與其單獨使用時沒有本質區(qū)別，因此，直接引用最新

的相關上位標準《公路瀝青路面預防性養(yǎng)護技術規(guī)范》（JTG/T5142-01-2021）中有關配

比的技術要求，規(guī)定了稀漿封層及微表處混合料配合比設計的方法。

2.3基于層間粘結的組合優(yōu)化分析

2.3.1試驗設計與試驗方法

（1）影響因素和變量

在開普復合封層結構中，微表處混合料攤鋪于不規(guī)則形狀的碎石封層之上，理論上

表處層的顆粒粒徑與下層越接近就越易與其形成“嵌擠結構”。既有研究已經(jīng)表明[70][71]，

上層顆粒能夠充分填充下層碎石之間的空隙的結構能形成堅強骨架，層間穩(wěn)定性最好；

而上層僅通過瀝青膠漿砂漿填充下層空隙的結構，層間穩(wěn)定性差，在外界水平荷載作用

下易發(fā)生層間滑移變形。綜合考慮到材料功能和結構目標，開普復合封層的結構方案以

上下兩層粒徑相近的MS-3（最大粒徑9.5mm）+10mm碎石封層（4.75~9.5mm）為核心，

其他變化都圍繞此方案。其中上層微表處混合料的配合比關系不可大幅度變化，但下層

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《低等級公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青復合封層技術規(guī)范》編制說明

碎石的撒布率對層間力學特性有顯著影響。同時上下兩層的材料粗細組合關系，可為上

細下粗（正裝）、粗細相等、上粗下細（倒裝）三種型式，也可能對層間力學關系形成

影響。

本研究根據(jù)影響因素將試驗的變量設定為碎石封層的碎石撒布率、上下兩層粗細組

合兩個方面。

（2）試驗設計

分析下層碎石撒布率對層間力學特性影響時，固定上層為MS-3，下層采用三種粒

徑的滿鋪碎石，變化撒布率，形成試驗變量和水平安排如表3。

表3碎石撒布率分析時的試驗安排

瀝青灑布量（kg/

項目上層下層規(guī)格碎石撒布率（%）

㎡）

4.75~9.5mm1.9

80、85、90、95、

變量MS-39.5~13.2mm2.1

100

9.5~16mm2.3

分析上下層粗細組合對層間力學特性影響時，固定瀝青灑布量和碎石撒布率為上兩

個分析最優(yōu)值，上層為MS-2和MS-3兩種，下層采用2.36~4.75mm、4.75~9.5mm碎石、

9.5~13.2mm碎石、9.5~16mm碎石四種，形成上細下粗（正裝）、粗細相等、上粗下細

（倒裝）三種型式四種組合，試驗變量和水平安排如表4。

表4碎石撒布率分析時的試驗安排

項目上層下層規(guī)格碎石撒布率和瀝青灑布量

2.36~4.75mm

4.75~9.5mm

MS-2

9.5~13.2mm

變量9.5~16mm上步分析的最優(yōu)值

2.36~4.75mm

4.75~9.5mm

MS-3

9.5~13.2mm

9.5~16mm

（3）試驗方法

采用試驗室車轍時間模具成型混凝土底板，如圖6，表面不拉毛但用鋼絲刷刷去浮

漿以模擬舊路表面較光滑的狀態(tài)。

12

《低等級公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青復合封層技術規(guī)范》編制說明

圖6混凝土底板制作

按平盤擺放法及撒布率計算碎石用量，按面積計量瀝青碎石用量，人工灑布乳化瀝

青刮平后即刻均勻灑布碎石并整平，自然養(yǎng)護30min后在試件上覆橡膠板以模擬膠輪壓

路機碾壓2~3次，再之后置于60℃烘箱養(yǎng)護12h。

圖7碎石封層制作

制備微表處混合料后人工在碎石封層表面抹平，抹平時厚度以手感無法水平下壓來

控制厚度，如圖5-3。抹平后置于60℃烘箱中養(yǎng)護24h

圖8微表處層制作

13

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試件成型后用直徑轉頭10cm取芯，一個試件能取5個，用作平行試驗。其中拉拔

試件需要進一步用環(huán)氧樹脂粘結到夾具上?？紤]溫度的影響，采用UTM試驗機在環(huán)控

25℃下開展拉拔與直剪試驗。

圖9試件轉芯取樣及試件制作

2.3.2試驗結果分析

（1）碎石封層的碎石撒布率對層間力學特性的影響

依表5-1安排的拉拔試驗和直剪試驗的結果如表5，其中拉拔強度計算如公式5-1，

直剪強度如公式5-2。

（）

tFtSt5-1

（）

sFsSs5-2

式中：t、s——拉拔強度和直剪強度，kPa；

、——最大

FtFs拉拔力和直剪力，kN；

、——2

StSs拉拔受力面積和直剪受力面積，m；

表5碎石撒布率對層間力學特性的影響

拉拔強度（kPa）直剪強度（kPa）

碎石撒布率

碎石規(guī)格mm碎石規(guī)格mm

（%）

4.75~9.59.5~13.29.5~164.75~9.59.5~13.29.5~16

80448.8409.4386.1185.7168.3155.7

85540.3481.9469.3201.1178.8154.0

90573.2527.2508.6208.9185.3162.9

95533.4476.3408.3166.9160.0134.8

100415.2395.6378.3162.3144.4130.5

依表中數(shù)據(jù)繪制圖10和11?？梢钥闯鰺o論是拉拔強度還是直剪強度都存在明顯的

峰值特征，當碎石撒布率為90%時的兩種強度最高，而當碎石撒布率變高或更低時都將

降低。這種現(xiàn)象說明在碎石撒布率90%時兩層嵌擠粘結性能最好，上下兩層能夠形成更

強的強度。這種現(xiàn)象對MS-3鋪筑于不同粒徑上的表現(xiàn)相同，但MS-3和粒徑相近的

14

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4.75~9.5mm碎石的組合強度最高，而MS-3和9.5~16mm的組合強度最低。

圖10拉拔強度隨撒布率變化圖11直剪強度隨撒布率變化

（5）上下兩層粗細組合對層間力學特性的影響

按照表5-2安排粗細組合對層間力學性能影響試驗，其中無論是何種粒徑都采用

90%的撒布率。而瀝青灑布量不變，采用掃刷試驗中值的1.9kg/㎡、2.1kg/㎡、2.3kg/

㎡。試驗結果如表6，并繪制成圖12和13以便分析。

表6碎石撒布率對層間力學特性的影響

拉拔強度（kPa）直剪強度（kPa）

微表處

碎石規(guī)格mm碎石規(guī)格mm

規(guī)格

2.36~4.754.75~9.59.5~13.29.5~162.36~4.754.75~9.59.5~13.29.5~16

MS-2386.2435.7425.4408.8206.6188.3171.9150.2

MS-3371.5585.0551.2522.0167.3222.2186.9156.0

圖12組合對拉拔強度的影響圖13組合對直剪強度的影響

圖12中，無論MS-2還是MS-3，其與4.75~9.5mm組合時強度最高，但MS-2組的差

異不明顯；典型上粗下細的組合（MS-3+2.36~4.75mm）的拉拔強度最低，典型上下粗

細相近（MS-3+4.75~9.5mm）最高，典型上細下粗的組合（MS-2+9.5~16mm）介于中間

且較低。最高和最低相差36%，非常明顯。

15

《低等級公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青復合封層技術規(guī)范》編制說明

圖13中，不論MS-2還是MS-3，典型典型上下粗細相近（MS-2+2.36~4.75mm或

MS-3+4.75~9.5mm）的直剪強度都最高，而其他組合條件強度都衰減，但上粗下細

（MS-3+2.36~4.75mm）時直剪強度明顯高于上細下粗（MS-2+9.5~16mm），此時可能是

底層顆粒對層間強度的貢獻已經(jīng)不大。

上述現(xiàn)象說明，不同組合中，無論是抗拉還是抗剪上下粗細接近情況的層間強度最

高；采用正裝結構（上細下粗）時，隨著上下兩層粒徑差異的加大強度降低，其中較粗

的MS-3在不同組合情況下比MS-2的組合更優(yōu)；采用倒裝結構（上細下粗），直剪強度

中等而拉拔強度最低，此時可能顆粒結構關系對拉拔強度影響降到最低。

2.3.3結論

無論是拉拔強度還是直剪強度都隨碎石撒布率呈顯著的變化，在碎石撒布率90%時

出現(xiàn)明顯的峰值，而當碎石撒布率變高或更低時兩種強度指標都將降低。

不同組合中，上下粗細接近情況的層間強度最高，其中更粗粒徑的

MS-3+4.75~9.5mm強度最高；采用正裝結構（上細下粗）時，隨著上下兩層粒徑差異的

加大強度降低，其中較粗的MS-3在不同組合情況下比MS-2的組合更優(yōu)；采用倒裝結

構（上細下粗），直剪強度中等而拉拔強度最低，此時可能顆粒結構關系對拉拔強度影

響降到最低。

由此，制定了《指南》草稿的8.1碎石封層的覆蓋率指標；以及制定了6.4舊水泥

路面復合封層結構方案的適用條件。

2.4現(xiàn)場路用性能試驗驗證

在黑龍江省富?？h、雞西市等地在低等級水泥路面上試驗性實施開普復合封層。其

中富?？h自2017年開始，依托地方公路管理站，用全國“四好農(nóng)村路”的獎勵資金自

建乳化瀝青生產(chǎn)設施，購置了同步碎石封層車、稀漿封層車（微表處車）等設備，先后

用開普復合封層技術改造低等級水泥路面7段，約18km近10萬㎡；雞西市自2020年

開始，借助部分“國省道提質改造”資金，先后實施5段（2小3大），約35km近22

萬㎡的開普復合封層改造低等級公路舊水泥路面項目。本章所介紹的施工工藝是從理論

出發(fā)，系統(tǒng)總結上述路段技術經(jīng)驗的結果。

2.4.1舊路處置原則和方法

農(nóng)村公路水泥路面的的建設標準低、養(yǎng)護管理差，因此路況變化千差萬別，但實施

加鋪類路面養(yǎng)護/改造的前提首先是路基穩(wěn)定，板塊堅實穩(wěn)定，路表無明顯缺陷且大致平

16

《低等級公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青復合封層技術規(guī)范》編制說明

整。

（1）路基損壞的處置

按《公路技術狀況評定標準》（JTG5210-2018），路基的損壞包括路肩損壞、邊坡

滑塌、水毀沖溝、路基構造物損壞、路緣石缺損、路基沉降、排水不暢等7類，消除引

起道路損毀的路基隱患宜在實施路面大中修前徹底完成。其中徹底治理影響路面平整性

的病害缺陷如路基沉降、翻漿，為實施開普復合封層（或其他類型的路面加鋪改造措施）

的首要要求，治理的方法通常是開挖換填后換板（換板后表面需拉毛），或對農(nóng)村公路

來說可以在換填后加鋪貧混凝土至頂面。針對路基損壞的處置應在加鋪工程之前完成，

為換板水泥混凝土或貧混凝土留出2~3周的養(yǎng)護時間。如圖14。

圖14路基沉陷、翻漿部位換板或換貧混凝土

（2）路面結構性損壞的處置

需要處置的路面結構性損壞主要為碎裂后的局部板塊失穩(wěn)、脫空沉陷。此時可局部

開挖后回填貧混凝土/乳化瀝青碎石/熱瀝青碎石至頂面，板塊穩(wěn)定也可直接回填乳化瀝

青混合料料/冷補料補平。如圖15。

17

《低等級公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青復合封層技術規(guī)范》編制說明

圖15舊路碎裂失穩(wěn)、脫空沉陷區(qū)的處置

（3）表面功能性損壞的處置

需要處置的水泥路面功能性損壞包括接縫、裂縫及坑洞。經(jīng)年使用的農(nóng)村公路水泥

路面的接縫和裂縫都有損壞，對邊緣平齊且縫隙較窄的可不處置；對縫隙寬度大于20mm

的應清除雜質后用砂粒式乳化瀝青碎石/冷補料填平。明顯的深度大于2cm的坑洞也應

清除雜質后采用砂粒式乳化瀝青碎石/冷補料填平。

因開普復合封層工程項目全程使用乳化瀝青，因此采用乳化瀝青碎石混合料填平接

縫和坑洞經(jīng)濟合理。乳化瀝青碎石的使用較為簡單，工藝為先用有一定級配的集料（通

常用0~3mm機制砂和3~5mm各50%）填充縫隙或坑洞，之后用快裂型陽離子乳化瀝青

飽滿灌入，固化時間約30min。針對接縫、裂縫及坑洞的處置應在加鋪工程之前完成，

可安排作業(yè)班組在加鋪作業(yè)的前一天完成，在攤鋪當天再次檢查質量并查漏補缺。如圖

16。

18

《低等級公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青復合封層技術規(guī)范》編制說明

圖16接縫、裂縫及坑洞的處置

2.4.2開普復合封層的施工準備

（1）施工機械配套

開普復合封層的施工包括兩種乳化瀝青加工、兩種集料/混合料準備的后臺作業(yè)，以

及同步碎石和微表處兩個前臺作業(yè)環(huán)節(jié)，機械配套要求較為繁瑣。

1）后臺設備

后臺的乳化瀝青加工及存儲設備典型配套如表7和圖17。

表7典型閉式3-6T/h乳化瀝青加工及存儲設備配套

設備名稱單位數(shù)量備注要求

基質瀝青儲罐個2臥式20T以上，帶攪拌和導熱管

乳化量儲罐個2臥式20T以上，帶攪拌和導熱管

熱水罐與皂液制備儲存罐個3~4立式，4T

乳化機/膠體磨個13~6T/h，乳化細度不大于5μm

導熱油或導熱蒸汽加熱爐套1-

圖17典型3-6T/h乳化瀝青設備布置圖

碎石封層和微表處對集料粒徑的控制都很嚴格，其中微表處因刮平施工，對超尺寸

粒徑是不能接受的，因此后臺設備中還應包含滾篩機（或小型振動篩）以應對本地區(qū)普

19

《低等級公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青復合封層技術規(guī)范》編制說明

遍的集料品質，以及一臺配料機用于微表處混合料的配制，如圖18。這兩種設備的規(guī)格

沒有特定的要求，能在工程開工之前完成篩分和配料即可。

圖18滾篩機及配料機

2）前臺設備

同步碎石封層用設備配套如表8和圖19。同步碎石封層車目前在建設單位和養(yǎng)護單

位的配備較為普遍，功能和性能大同小異。

表8典型低等級道路同步碎石施工設備配套

設備名稱單位數(shù)量技術要求

同步碎石封層車臺1≥8T

裝載機臺130型以上

運輸車臺1-

輪胎壓路機臺1≥26T

20

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圖19同步碎石封層車和輪胎壓路機

微表處用典型設備配套如表9和圖20。因微表處相對碎石封層攤鋪中材料消耗量更

大，施工接茬處問題也更多，考慮銜接的要求，通常需配制2臺以上的稀漿封層車接力

作業(yè)。微表處開放交通后在車輪荷載的擾動下自然碾壓密實，但對硬路肩、臨時停車帶

和停車場等處較少經(jīng)歷車輪的位置，可在稀漿封層或微表處混合料破乳后、開放交通前，

采用6-10T輕型膠輪壓路機進行碾壓。

表9典型低等級道路微表處施工設備配套

設備名稱單位數(shù)量技術要求

動力系統(tǒng)功率100kW以上，集料倉容量10m3

稀漿封層車臺≥2以上，乳化瀝青罐容量2m3以上，水管容量

2m3以上，配有外加劑罐

攤鋪箱個1具有2.5~5.0m的伸縮功能

裝載機臺130型以上

運輸車臺1-

輪胎壓路機*臺16~10T

微表處的核心設備是稀漿封層車，因其專用性，稀漿封層車目前在本地區(qū)養(yǎng)護單位

的配置量遠不如同步碎石封層車。稀漿封層車的組成主要包括拌合車系統(tǒng)（底盤、工作

發(fā)動機及附件、集料給料裝置、乳化瀝青供給裝置、供水裝置、添加劑給料裝置、填料

供給裝置、配比裝置、拌合系統(tǒng)）和攤鋪箱等組成。如圖20。

21

《低等級公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青復合封層技術規(guī)范》編制說明

圖20稀漿封層車及攤鋪箱

稀漿封層攤鋪箱接受拌合車拌好的稀漿混合料，通過液壓馬達驅動的雙螺旋布料器

將其分布在攤鋪面上，通過攤鋪箱兩側的滑橇和中部的路拱調節(jié)器初步調整攤鋪厚度，

之后的橡膠刮皮將稀漿刮平。多數(shù)時候需要在攤鋪箱刮皮后拖一塊布（各種材料皆可）

以形成光滑表面。

（2）材料準備

1）乳化瀝青

施工用兩種改性乳化瀝青，其中碎石封層用65%濃度PCR，膠乳含量5%（按膠乳

濃度不同SBR含量占瀝青比例約4%）；微表處用60%濃度BCR，膠乳含量3%（按膠

乳濃度不同SBR含量占瀝青比例約2.5%）。兩種改性乳化瀝青都采用二次混合法加工生

產(chǎn)，其工藝較為簡單，皂液的制備、調酸和膠乳的摻入都可人工計量和操作，如圖21。

兩種乳化瀝青都宜提前1~3天制備，制備后的乳化瀝青60~80℃保溫保存，使用前應檢

查貯存穩(wěn)定性，丁苯膠乳是否漂浮，如有此類問題則應在使用前開動儲罐攪拌器1~2h

以攪拌均勻。

22

《低等級公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青復合封層技術規(guī)范》編制說明

圖21人工投放膠乳及貯存狀態(tài)檢查

2）單檔集料

施工用粗集料應提前過篩砂機（滾篩機或其他篩分設備）以去除超尺寸粒徑。粗細

集料益提前采購篩分和妥善堆放，以盡量自然風干，保持含水量穩(wěn)定。如圖22。

圖22雞西麻山至梨樹段施工現(xiàn)場配備的篩砂機和材料堆放

3）微表處用干混集料

微表處用干混集料在料場用配料機提前準備，其混合比例按當時含水率折算后控制，

施工前操縱配料機按折算后比例出料后做單倉單位時間出料量標定，混合后再次進行篩

分校核，按篩分曲線與配合比設計曲線盡量接近，4.75mm和2.36mm兩個關鍵篩孔的

通過率浮動±5%，0.075mm上下浮動±2%的技術要求反復調整配料機單倉出料比例。

集料批次更換、生產(chǎn)周期較長時或集料含水率變化時，配料機的參數(shù)都要再次檢核標定。

生產(chǎn)調試過程與瀝青混合料生產(chǎn)配合比設計的冷料倉調試工藝相同。

（3）技術準備

1）同步碎石封層車標定

同步碎石封層車的標定內容含勻速前進時固定吐料檔位的碎石撒布量，以及與車速

匹配的單位面積瀝青灑布量。施工前碎石撒布量的標定方法為在平整地面上以施工速度

勻速行走后灑布集料（不灑瀝青），小心收集1㎡顆粒稱量標定其與平盤擺放法事先確

23

《低等級公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青復合封層技術規(guī)范》編制說明

定的單位面積集料撒布量之間的關系，此時應考慮含水率換算和撒布率折算。乳化瀝青

的灑布量由車載系統(tǒng)自動泵送計量，施工前可由泵送口接取做一次性單位時間泵送量標

定，按公式4計算。施工中碎石和乳化瀝青的撒（灑）布量每日一次做單車總量檢核。

Q1LsD(式4)

其中：Q1—同步碎石封層車的乳化瀝青單位時間泵送量，kg/s；

L—設定單位面積乳化瀝青灑布量，kg/㎡；

s—車輛前進速度，m/s；

D—灑布寬度，m。

2）稀漿封層車標定

稀漿封層車的標定內容為干混集料與乳化瀝青的連續(xù)混合比例。干混集料在封層車

內按檔位吐料，與前進速度無關，施工前對不同檔位下吐料量進行標定（通常至少做兩

個檔位的標定）。稀漿封層車乳化瀝青的匹配泵送量按公式5計算。

G

Qwip(式5)

2i(100w)e

其中：Q2i—某檔位下乳化瀝青單位時間泵送量，kg/s；

Gwi—某檔位下單位時間濕集料吐料量，kg/s；

w—集料含水率，%；

pe—設計乳石比，%。

3）試驗段工藝驗證

試驗段的鋪設目的對同步碎石封層來說是碎石和瀝青撒（灑）布量的再次標定調整，

瀝青爬升高度到達碎石粒徑的2/3可以作為調整的依據(jù)，以及對車輛前進速度、碾壓和

清掃等作業(yè)工序的適配關系標定；對稀漿封層車來說是漿狀混合料狀態(tài)調節(jié)（泵水量調

節(jié)，參考設計的外加水量依漿液工作性按經(jīng)驗調整）、攤鋪厚度調節(jié)、開放交通時間確

定或水泥劑量調節(jié)（視破乳時間確定）、兩臺車接力作業(yè)時橫向施工接茬的工藝調整；

以及對整個施工過程的交通組織（對雙車道通?？砂敕┕ざ煌耆忾]交通）、碎石

封層和微表處兩步工藝的時間銜接的調整適配。

24

《低等級公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青復合封層技術規(guī)范》編制說明

圖23碎石封層瀝青爬升高度、微表處攤鋪厚度、微表處破乳時間的檢查

2.4.3同步碎石封層施工工藝流程

同步碎石施工工藝流程含：路面清理（清洗）撒（灑）布作業(yè)人工找補碾壓

養(yǎng)護五個步驟。

同步碎石封層施工前需仔細對路面清掃、風力滅火機吹凈，路面沾污時可用高壓射

水沖洗。因采用乳化瀝青，降雨及清洗后，除非路面有積水，否則潮濕的路面不影響工

程的進行?？偟淖鳂I(yè)流程如圖24所示。

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《低等級公路舊水泥混凝土路面加鋪瀝青復合封層技術規(guī)范》編制說明

圖24碎石封層作業(yè)過程示意

2.4.4微表處施工工藝流程

微表處層攤鋪經(jīng)歷如下步驟：碎石封層表面清吹稀漿封層車作業(yè)人工邊緣及接

茬處找補養(yǎng)護初步開放交通壓實浮粒清掃完全開放交通。

微表處施工前須再次對碎石封層表面清理，用高壓空氣或風力滅火機將碎石封層的

表面浮動顆粒清除，之后方可進入微表處