薄层路面（共5篇）
薄层路面 篇1
0前言
目前,我国许多混凝土公路在运营期间,由于各种原因会产生混凝土路面开裂、露骨及破损等缺陷,严重影响了道路的通行性能。对此一般采用的方案是先按照国家有关规范对混凝土路面缺陷的现状进行质量评价,再根据评价结果来决定是采用整板拆除还是采用加铺法进行维修。对于只是路面使用性能受到影响的混凝土表面薄层破坏缺陷,如果被维修的混凝土路面板整体结构尚可利用,路基弯沉值能满足规范要求,常常采用对现有混凝土路面的表面进行必要的处理来延长其使用寿命。因此,采用适当的修补技术来恢复旧混凝土路面的使用性能,对节能减排、恢复交通安全具有深远的意义[1]。采用混凝土道路薄层罩面修补技术是道路修复的重要技术措施之一。
混凝土道路薄层罩面修补技术是在旧混凝土路面表面铺筑一层新的薄层混凝土,依靠新旧混凝土的紧密连结形成整体结构板块。但加铺层的厚薄直接影响到道路其它附设工程的正常运行。所以在保证质量的前提下,在充分利用旧混凝土路面板的同时应最大限度的减小新铺混凝土修补层厚度,以减少对道路其他附设工程的影响,并可降低整体的维修工程造价[2]。
1 超薄层混凝土罩面修补技术的可行性分析
薄层罩面修补混凝土路面技术的关键点之一在于研制的修补材料必须能与旧混凝土密切结合形成一新的结构体。要求新旧混凝土材料在物理和力学性能上相似,并且要有足够的强度、耐久性和稳定性。公路混凝土养护规范要求加铺的混凝土厚度最小要大于12cm,但这个厚度往往会影响道路其他附设工程的正常运行。为此,本文在保证质量的前提下,研究提出了2cm超薄层混凝土罩面修补技术。
对水泥混凝土结构形成机理分析可知,水泥混凝土材料主要是由水泥胶结体和骨料散粒体组成。这两种材料界面相关性好坏决定着水泥混凝土结构体的性质。其实新旧材料的结构形成和受力问题归根结底也是两种材料的界面问题。
实际上,可以把相对稳定的旧混凝土看作混凝土中的骨料,而新混凝土中起到胶结作用的仍然是水泥胶结体。因此,影响新旧混凝土整体强度的主要因素依然是水泥水化时产生结晶体的分子间化学吸引力、结晶体与骨料表面之间的物理啮合力。所以,首先在材料配比的设计上就要遵守在满足水泥水化以及工艺要求条件下尽量减少用水量,减少由于用水过多造成混凝土内部存在过多毛细孔从而影响结构强度;其次,工艺要求尽量增加旧混凝土的有效界面面积(强度满足要求的界面面积)。
按照上述分析,在旧混凝土上加铺一层新混凝土与其厚薄关系不大,主要是解决新旧混凝土的界面问题及如何设计一种能与之匹配的新混凝土材料的配合比和工艺的问题,在实际应用中可采用高效减水剂、微膨胀剂、界面剂、界面粗糙工艺等措施来解决此问题。
薄层罩面修补混凝土路面技术的关键点之二是采用自密实混凝土技术。薄层罩面混凝土振捣施工引起的表面提浆容易产生面层骨料含量降低从而导致路面耐磨性下降。而采用自密实混凝土可以有效解决此问题,它是在混凝土中按比例掺加高效减水剂、细矿物粉料和粗细骨料制成的具有较高流动性能的自密实混凝土、只需轻微人工振捣抹面即可。
薄层罩面修补混凝土路面技术的关键点之三是研制具有抗裂、耐磨及抗冲击性能的修补材料。针对导致薄层罩面混凝土路面易磨损、易开裂的问题,薄层罩面材料必须要有较小的收缩率、较强的粘结力和较好的耐磨性与抗冲击性能。聚丙烯纤维是目前较为广泛使用的一种有机合成纤维品种,它具有价格低廉、来源广泛的优点。由于聚丙烯纤维直径小, 在较少的掺量下就能获得很好的效果,常常用于抑制混凝土的塑性开裂。国外有研究表明,掺加适量的聚丙烯纤维与水泥用量相同的普通高强混凝土相比,耐磨强度可提高50%以上,还可以显著改善混凝土的抗冲击、抗疲劳等性能。
基于上述分析,本研究旨在对破损的混凝土路面进行超薄层结构补强或薄层罩面修复设计,并利用硅酸盐水泥、高效减水剂、膨胀剂、界面剂、矿物掺合料、聚丙烯纤维、细碎石、河砂等材料配制出自密实混凝土, 通过在某实际路面修复工程中进行应用, 为自密实聚丙烯纤维细骨料混凝土在实际超薄层加固路面工程提供技术依据。
2 超薄层混凝土罩面修补路面方案设计
超薄层混凝土罩面修补路面方案设计可以参考我国现行水泥混凝土路面加铺层修补设计方法,采用弹性地基上等效单层板方法设计结合式加铺层。设计步骤为:1按照现有规范对混凝土路面结构损坏状况进行调查、评估,确定加铺层形式;2用旧路面上测定的弯沉值反算得到当量回弹模量值,分别按等刚度原则转换成等效单层板, 得到等效单层板当量厚度;3按上述设计参数和等效单层板厚度,应用新建路面设计方法计算满足设计要求的等效单层板荷载疲劳应力和温度疲劳应力。再按层间结合条件,将单层板应力分摊到新加铺层和旧面层上,检验它们是否满足混凝土强度标准。
3 自密实聚丙烯纤维细石混凝土加固材料的制备
3.1原材料与试验方法
水泥为42.5R普通硅酸盐水泥;减水剂为聚羧酸盐减水剂,固含量40%,减水率30%;粗集料为5~10mm连续级配细碎石;细集料为中砂 ,细度模数2.6;膨胀剂、聚丙烯纤维等。
水泥、干粉膨胀剂和砂骨料要预先搅拌均匀,添加的高效早强减水剂和聚丙烯纤维必须预先与水拌合均匀,然后再将粉料与水料按配合比一次性搅拌,最后再加入细碎石骨料搅拌,制成现场浇捣使用的水泥复合细骨料混凝土。否则易造成硬化不均匀,严重影响超薄层罩面混凝土的质量。试验按照有关规范方法进行。
3.2 加固材料试验结果与分析
试验设计四组试样, 编号1 ~编号4试样分别为对照组、掺加外加剂组、掺20%的5~10mm粒径细碎石组和在编号3试样基础上掺加0.9kg/m3的聚丙烯纤维组,试验结果见表1(泌水率都为0)。
由表1可以知道,聚丙烯纤维细石混凝土(编号4) 的初始流动度达可到282mm,7d、28d弯拉强度分别为5.4MPa、5.8MPa,7d、28d抗压强度分别为45.1MPa、63.3MPa,满足极特重交通荷载5.0等级的要求。可以确定它是一种早强型加固材料。聚丙烯纤维细石混凝土膨胀率低,有利于减少界面处上下层出现剥离和滑移现象,增加新旧混凝土变形协调性,并有利上下层共同形成整体增强的复合结构。
4 超薄层加固路面施工工艺及工程应用
4.1 超薄层混凝土加固路面施工工艺
施工工艺对超薄层加固材料性能影响很明显,故对其技术要求应更为严格。施工工艺根据JTGF30-2003《公路水泥混凝土路面施工技术规范》的要求进行。 在铺筑前应先对原路面进行凿毛处理,以提高新旧混凝土的粘结性能,原则是要露出旧混凝土的骨料,尽量凿除骨料周围的水泥砂浆,并注意避免破坏其原有结构,同时要把混凝土表面的油污清理干净。然后用高压水清洗凿毛的混凝土表面,经过凉干后再涂刷一层混凝土界面剂以增强新旧界面粘结强度。
由于此类混凝土的水泥初期水化反应速度比较快,凝结速度也相对较快。因此,每批混凝土的拌料量不宜太大,并应尽量缩短拌合物到现场的运输距离。5cm以内的浇筑厚度采用人工压实抹平即可,如板块较厚时可采用插入式轻型振动棒捣实,然后再抹平混凝土表面,不得有蜂窝麻面,上述工艺过程应该在30min内完成。需要压纹也要在混凝土终凝前完成,视天气情况一般为2~4h。
因为水泥水化热快速释放的特点,当新拌混凝土的表面水分蒸发大于泌水速度时,混凝土就容易产生干缩裂缝。所以,在浇筑完毕后应立即覆盖薄膜或喷涂养护剂等,防止表面水分失水太快,避免出现裂缝等现象,影响到混凝土表面的强度和耐磨性。在浇筑完毕刻痕后,应连续不断浇水保湿直至达到强度要求开放交通。在施工时间选择上应该避免夏季白天高温时段和冬季晚上低温时段;施工中如遇大风和下雨天气也必须采取保护措施,防止水分的散失和雨水浸泡。
4.2 超薄层混凝土加固路面工程应用
某高速公路收费站的通道路面由于路基问题导致部分通车道的混凝土路面下沉开裂,造成收费站无法正常使用,分析原因是当时基础的碾压压实度不够, 混凝土路面的损坏状况评定等级为中等。业主方要求研制一种能满足快速可靠的修复方法。要求混凝土的结构层厚度最小要达到2cm, 最厚为原有路面沉降的最大值。其沉降差异最大达到15cm。考虑到通车压力, 经过调查验算并经得业主同意,采用先对混凝土板基础压注早强无收缩的C15水泥浆体以加固路基,在其之上加铺自密实早强型聚丙烯纤维高强细石混凝土结构层的修复方案。
原混凝土路面板的交通荷载等级为5.0, 长宽为3m×4m,厚度为25cm。板底基础注浆孔按梅花型分布,孔间距为1.5m,要求每块板要有一个注浆孔,埋注浆管深3m。浆液水灰比1.0~0.5, 注浆时掺入2%的高效早强减水剂和5%膨胀剂。注浆时浆液从稀到浓,在终止注浆时浆液水灰比达到0.5,注浆最大压力控制在0.5~0.6MPa范围内。在终止注浆前,维持注浆压力30min。
在对下沉开裂的路基进行注浆后,凿除所有下沉开裂的旧混凝土和不下沉的两端混凝土表面,两端混凝土的凿除厚度不小于2cm, 并且凿除到露出原来混凝土骨料为准。清理疏松的混凝土,再用高压水枪冲洗干净,晾至表干,然后涂刷界面剂,1h后浇注自密实早强型聚丙烯纤维高强细石混凝土。浇注混凝土后,在初凝后终凝前完成路面刻痕,然后覆盖塑料薄膜和土工布, 洒水养护7d后检验弯拉强度为5.3MPa、抗压强度为42.5MPa,达到通车条件,恢复路面标线后开放交通。后续检验28d的弯拉强度为5.5MPa、抗压强度为60.9MPa, 满足道路交通荷载为5.0的等级要求。经过一年多的使用观察检查,铺筑的混凝土表面无开裂和磨损现象,达到了设计的预期效果。工程效果如图1所示。
5 结语
(1)新旧混凝土的界面粘结强度是影响路面修复效果的关键因素。
(2)通过试验 ,配制出了初始流动度为282mm,7d、28d弯拉强度分别为5.4MPa、5.8MPa,7d、28d抗压强度分别为45.1MPa、63.3MPa的自密实早强型聚丙烯纤维细石混凝土, 满足交通荷载5.0等级的要求。
(3)通过对旧混凝土道路表面的有效处理能进一步提高新旧混凝土的界面粘结强度,加强后期养护措施,自密实聚丙烯纤维高强早强细石混凝土可以满足现场工程的需要。经某高速公路收费站通道路面一年多的使用实践表明,该技术是可行的。
参考文献
[1]刘春华.水泥混凝土路面快速薄层修补材料[D].长沙:湖南大学,2008:5.
[2]秦中强.新旧混凝土界面结合状态研究[D].武汉:武汉理工大学,2006:43-44.
薄层路面 篇2
1 沥青混凝土路面裂缝的类型
沥青混凝土路面出现裂缝主要有两类成因, 一类是在施工过程中没有严格执行技术指标, 由于施工温度不再指标范围内而导致裂缝。另一类是由于车辆行驶过程中给路基带来的拉应力值大于路基半刚性材料的最大值而产生的裂缝。另外, 从裂缝的形态上可将其分为反射裂缝、网状裂缝、纵向裂缝以及横向裂缝等四种。
2 沥青混凝土路面裂缝的成因
2.1 设计原因。
从设计角度来说, 若沥青混凝土路面出现裂缝, 主要原因包括两个方面, 即路面厚度不达标和路面结构不合理, 在交通量增长以及汽车荷载增大时, 路面强度不能满足实际需求, 进而产生路面裂缝。
2.2 材料原因。
沥青混合料的质量是沥青混凝土路面裂缝产生的直接原因, 若沥青混合料油石比过低、集料级配不佳、配合比不合理、粘结力较小以及低温延性较差, 则会导致沥青混凝土路面出现早期裂缝。
2.3 气候原因。
当环境温度骤降时, 沥青混凝土路面产生收缩效应, 进而出现干缩裂缝或者收缩缝, 在外部荷载的反复作用下, 逐渐形成裂缝。主要包括以下三种情况:a.旧沥青路面上加铺沥青面层, 原有沥青路面存在开裂现象, 在温度的影响下, 原有沥青路面的裂缝进一步扩大, 导致新铺沥青面层出现裂缝;b.半刚性基层出现温缩开裂现象, 形成反射裂缝;c.当沥青混合料水分减少时, 新铺半刚性基层产生干缩效应, 出现裂缝, 并反射到沥青面层。
2.4 施工原因。
一是在材料选择上中对路面沥青的质量和路基物料的半刚性的要求没有达标;二是沥青在铺设的过程中横向没有滩涂均匀或者沥青混合过程中出现离析现象导致纵向密度差别大;三是路基半刚性施工过程中没有进行有效的养护;四是路基填土没有压实导致在外力作用下出现裂缝;五是沥青混合料铺设的时间比较长, 使得相邻两层的沥青在被碾压的过程中温度差比较大而导致裂缝;六是施工过程中没有严格按照技术指标进行操作或者工艺本身不具有良好的科学性。
2.5 超载原因。
调查显示, 市政道路使用过程中, 超载严重是沥青混凝土裂缝产生的主要原因。首先, 超载产生的拉应力明显超过基层材料的抗拉强度, 导致基层底部出现裂缝;其次, 超载产生强大的振动冲击效应, 会对路面产生一次性的破坏效果;最后, 超载车辆行驶过程中, 由于速度的变化, 形成剪切应力, 会提高沥青面层的损坏速度。
3 公路沥青混凝土路面裂缝的防止措施
3.1 确定半刚性材料的组成。
沥青路面产生裂缝后损坏路基, 所以提高路基质量也是保护道路的方法之一。路基材料对其版刚度有严格要求, 所以施工之前要对材料的刚性进行严格检查, 同时要优化配料使用的比重减少对半刚性的影响。
3.2 施工过程中要确定合理的路面厚度。
在沥青路面铺设之前要先“量体裁衣”, 根据该路段所需要的承载力、地质环境、季节变化中温度的差异等多种因素, 设计需要铺设沥青的厚度。因为沥青的铺设厚度和其产生裂缝的概率有内在的联系, 一般来说, 从温度变化对沥青产生裂缝的角度分析, 所铺沥青层的厚度和抵抗温度降低而产生裂缝概率之间呈现正相关趋势。
3.3 路面施工的过程中加铺下封层及防裂层。
相关数据显示, 沥青路面裂缝产生后对路基的损坏是导致公路寿命缩短的主要原因。所以在公路建设过程中可以考虑在路面和路基之间增加防裂曾和下封层。其中防裂层的主要作用是对路基半刚性性能的助力和辅助, 所以其材料最好选用具有半刚性材质的材料;其中下封层的主要作用是阻挡降水下渗腐蚀路基。
3.4 保证施工过程中的沥青混凝土材料的均匀性。
沥青路面的裂缝问题和沥青的质量有直接关系, 在选择沥青时要遵守以下原则, 首先要选择刚度比较大并且对温度反应小的优质的沥青以减轻实际应用中的温湿效应对路面的影响;其次, 要注意在施工过程中要保证均匀地向路面铺设沥青以预防裂缝问题的产生。
3.5 公路路基要进行预切缝处理。
在公路基层施工的过程中, 在摊铺沥青面层之前, 按照一定的间隔来对半刚性基层设置预切缝, 对于防止裂缝的产生具有积极的作用, 并且在施工的过程中要采取有效的措施使得基层即使产生裂缝, 也只在基层反映, 而不向沥青混凝土面层反射是非常必要的。
3.6 加强公路的排水设施的建设。
雨雪天气造成的降水是导致路面裂缝后路基损坏的主要原因。在铺路之前要对该地区的气候和降水数据进行仔细分析, 整合所有历史数据, 结合当下的气候变化, 科学预期路面建成后该地区的降水量, 根据可能存在的最大降水量, 设计具有相应处理能力的排水系统以保证路面裂缝后路基不会因此严重受损, 从而保证道路的使用寿命, 同时降低道路维修的频率和技术难度。建立其完善的公路排水设施是非常重要的, 良好的公路排水设施会将路面上的积水及时的排出, 对于保护沥青混凝土路面及整个公路结构都具有非常重要的作用。
3.7 对沥青混凝土路面出现的裂缝进行妥善的处理。
发现路面裂缝首先要做到及时进行修补以切实做到防微杜渐, 其次在修补的时候要“对症下药”以保证修护后一段时期内不会重蹈覆辙, 切忌治标不治本。例如, 公路沥青混凝土路面上出现收缩裂缝时, 应该在明确裂缝的缝宽、长度、位置之后, 将其基层表面打扫干净之后, 进行封层沥青与透层沥青的喷洒, 对裂缝进行有效的处理对于延长公路的使用寿命具有积极的作用, 在实际的裂缝处理工作中, 要根据其实际的特点, 选择合理的处理方法。
结束语
公路是国民交通运输事业发展的坚实基础, 现阶段要应用科学技术手段对公路出现的沥青路面裂缝问题进行有效的处理。从上文可以看出, 关于其预防措施主要是在修建道路的时候保证施工的质量, 严格控制其质量参数, 同时严格选择施工材料;关于其治理措施主要是从治理的时效性和有效性两个方面下功夫, 一是要保证出现裂缝及时修补, 二是要在道路维修的过程中针对问题产生的原因采取有效方法来解决。
参考文献
[1]李秀君, 李梦晨, 武昭融.旧水泥混凝土路面加铺水泥-泡沫沥青半柔性混合料的力学响应分析[J].水资源与水工程学报, 2013 (3) .
薄层路面 篇3
聚合物水泥混凝土, 它是以聚合物和水泥共同作胶结材料, 与骨料结合形成的聚合物水泥混凝土, 聚合物在混凝土内形成膜状体。填充水泥的空隙, 增强与骨料的粘结, 聚合物水泥混凝使用的材料有水泥、骨料、水以及聚合物和助剂。由于混凝土中的空隙被聚合物填充或被聚合物膜封闭, 使混凝土的吸水性和渗透性明显下降, 因此聚合物水泥混凝土的冻融耐久性得以改进, 另外, 聚合物纤维横跨在位列封上, 它的粘结做用有效地阻止裂缝的扩展。聚合物改性水泥复合材料的断裂韧性, 变形性能都比水泥材料有很大的提高, 弹性膜量大明显降低。这种材料在磨损的过程中, 由于在磨损表面有一定数量的有机聚合物起到粘结作用防止水泥材料的颗粒从表面脱离, 可是水泥的耐磨性大幅度的提高。聚合物改性水泥混凝土优良的综合性能使其他成为水泥混凝土面病害修补恢复路面表面使用功能的理想材料。路面照面是对混凝土表层破坏维修的一种最佳方法, 维修费地。能与恢复使用功能, 混凝土道路路面表面功能恢复性养护使用聚合物水泥混凝土, 可根据表层破坏程度的不同, 采取薄层或超薄层修补方法恢复路面功能, 维修施工便捷, 成本也不高。
2 薄层罩面
2.1 对表层破坏较严重的水泥混凝土路面, 需采用薄层照面修补时, 罩面层厚度为8~354mm。罩面曾厚度8~20mm时, 用水泥改性剂配置的罩面砂浆修补。大于20mm时, 用罩面细石混凝土修补。对修补用的罩面砂浆和细石混凝土用膨胀剂进行波长收缩, 水泥改性剂配置的界面处理剂进行辅助粘结、罩面外观质量更好, 几乎无修补痕迹, 与相邻混凝土板无明显的色差, 很多薄层罩面已有三年以上的行车考验, 2001年对国道G015牡丹江横道段K210处进行了600多m的薄层修补, 修补效果很好。
薄层罩面施工要求较高, 维修速度较慢, 一般为10~20m2/h, 养护一般为2~5d。
2.2 薄层罩面工艺流程
罩面前修补→路面高压水清洗→晾干或吹干→刷界面处理剂→刮铺罩面砂浆或细石混凝土→振捣、抹光、压纹→拉缝→养护→开放交通。
3 超薄层罩面
3.1 对表层破坏不太严重的混凝土路面, 可采用超薄层罩面进行维修, 。罩面层厚度3~8mm。超薄层面可阻止路面表层破坏不进一步发展, 恢复路面的使用性能, 而不追求修补区与相邻混凝土在外观上的一致性。超薄层罩面施工边界, 用于冰雪地区盐剥蚀的罩面修补工程已经过两个冬季的使用考验良好。
超薄层罩面施工方便, 施工速度快, 维修成本低, 若机修配套齐全, 施工速度可达30~50m2/h, 养护时间一般为1~3d,
3.2 超薄层罩面工艺流程
罩面前修补→路面高压水清洗→晾干或吹干→涂刷界面处理剂→刮铺罩面砂浆+ (压防滑花) →拉 (压) 缝→薄膜养护→开放交通。
4 罩面施工用材料
水泥:使用强度等级不低于42.5Mpa的硅酸盐类水泥, 也可使用强度不低于32.5Mpa的铝酸盐或硫铝酸盐类水泥砂使用洁净的中粗砂。细度模数大于2.6, 含泥量小于0.5%。水泥改善剂:Sc水泥改性剂系列。早强剂:硫酸钠。当薄层罩面不用于桥面, 且一时无法购到硫酸钠时, 允许使用氯化钠代替, 产量减半。水:洁净河水或饮用水。养护材料:薄膜。
5 罩面施工设备
发电机、喷砂或冲砂机、高压清洗机、空压机或风力灭火机、砂浆拌合机。
6 罩面施工工程序与技术要求
6.1 罩面前修补:对表面坑洞的修补。修补方法是将坑洞砸成下凹形, 较大的坑洞填造强 (聚合物) 水泥混凝土, 较小的坑洞早强 (聚合物) 水泥砂浆。6.2 路面高压水清洗:用高压水清洗机冲洗, 局部人工用钢丝刷配合。
6.3 晾干或吹干:在刷界面处理剂前使用空压机或风力灭火剂吹去表面积水。
6.4 配界面处理剂。用与罩面砂浆相同的水泥和水泥改性剂配置。比例为水泥:改性剂=1:1, 用电搅拌机 (冲击钻) 搅拌至均匀粘稠状, 使水泥在水泥改性剂充分分散均匀。在使用时, 还应人工搅拌, 减少和避免水泥衬底。配制好的界面处理剂应在1h内用完。
6.5 刷界面处理剂:当路面表面潮而无积水时, 涂刷界面处理剂。一般使用硬棕刷, 要求涂刷薄而均匀, 界面处理剂涂刷在待粘结的就混凝土上后, 干燥较快, 要边刷界面处理剂便铺罩面砂浆, 必须在界面处理剂未干前用罩面砂浆完全处理。
6.6 拌罩面砂浆或混凝土:当使用铝酸盐或硫铝酸盐类水泥时必须是一个与铝酸盐或绿萝酸盐类水泥相适应的专用水泥改性剂。且水泥改性剂用量不低于水泥用量的40%当砂的模数较大和含泥量较小时、砂用量取上线或水泥改性剂用量取下限。水的用量根据拌合砂浆的可施工性的确定。罩面砂浆或混凝土随拌随用, 拌和好的砂浆或混凝土应在30min内用完。
6.7 铺罩面砂浆或混凝土, 当界面处理剂刷好迅速铺上罩面砂浆或混凝土。对薄层罩面修补可用平板振捣或振动梁振实, 人工修平左面、压纹、对超薄层罩面修补可直接用木条刮平, 不留多余的罩面砂浆, 使罩面砂浆越薄越好, 木条的适宜宽度为5~10cm长度为30~50cm, 厚度1~2mm, 刮铺工具也可使用工具塑料板等其他轻质板材, 罩面砂浆刮平后, 会形成自然粗糙的表面。不压纹已完全可满足光滑要求, 也可以用压纹滚压纹, 若用压纹滚压纹时, 应在刮平罩面砂浆后尽快进行, 以免在压纹中破坏将成膜的罩面。
6.8 拉缝, 摊铺罩面砂浆或混凝土成型后暴露在空气中, 聚合物将很快吃那个膜, 会很快失去可塑性或流动性, 越1~2h当表面砂浆出现晾干痕迹时, 用抹刀或铁板沿原来混凝土解封拉压缝, 使罩面层在原解封处基本断开, 减少由于混凝土板的温度变形给罩面层解封处基本断开, 减少由于混凝土板的温度变形给罩面层解封处界面造成不良影响。
6.9 养护。成型的表面无粘性时, 铺塑料薄膜, 薄膜搭接20cm以上, 并在薄膜面上铺洒砂或泥土, 使薄膜紧贴罩面层, 确保罩面得到良好的养护。
6.1 0 开放交通, 根据罩面砂浆强度发展确定开发通时间, 在气温20~30时, 一般你要求养3d。养护时间延长对罩面层的强度有利, 当要求提前开放交通时, 一方面在拌合和罩面砂浆可是当增加早强剂、 (硫酸钠) 的用量, 但最大用量不予大于水泥用量的2%。使用快硬水泥时可根据强度发展速度养护时间缩短至24~36h
7 结论
7.1 由于罩面砂浆或混凝土的可施工性和早期养护非常重要, 在太阳暴晒和大风天气很难做好, 因此应避免在这种气候条件下进行罩面施工, 适宜的施工气候是水蒸发速度较慢的阴天或晚上。
薄层路面 篇4
1 材料特性及施工要点
1.1 抗滑材料
国内目前常用的道路抗滑材料种类较多, 抗滑材料力学性能如表1所示。
1.2 耐磨碎石
路面薄层抗滑材料主要依靠提高抗滑层表面的耐磨碎石与车轮之间的摩擦力而改善其抗滑性能。因此, 耐磨性较好的碎石能显著提高抗滑层的抗滑性及耐久性。
1.3 施工要点
施工步骤及要点如下:交通管制-初步清除水泥混凝土路面浮浆-清扫路面-对水泥路面进行打磨处理-吹风机清洁-搅拌抗滑材料-摊铺抗滑层-材料满撒耐磨碎石-养护-清除多余碎石。
2 脱落病害原因分析法及应对措施
2.1 混凝土基面强度不够
在以水泥混凝土路面为基面施工抗滑薄层时, 要求水泥混凝土具有足够的强度。对于新建水泥混凝土路面而言, 应有足够的龄期 (一般要求在20天以上) 。为了满足通车要求, 在路面混凝土l0天龄期时就开始施工路面抗滑薄层。此时, 混凝土内部水分尚未充分干燥, 水分挥发引起混凝土胀缩进而导致抗滑薄层出现局部脱落。再者, 混凝土强度不够, 使得抛丸机凿毛处理不充分, 路面不够粗糙, 减少了黏结料和路面间的接触面积, 降低了其间的黏结力。在后期的抗滑薄层脱落病害治理过程中, 我们还发现, 部分抗滑表层脱落并不是薄层与混凝土之间脱落, 而是薄层连带着一层约1～2mm厚的混凝土一起脱落。这说明, 在抗滑薄层与混凝土基面就黏力足够的情况下, 若混凝土基面强度不够, 照样会出现病害。
因此, 混凝土强度足够是保证抗滑薄层效果的基本条件。如果混凝土强度不够, 采取其他保证措施都是徒劳的。这就要求我们在以后的抗滑薄层施工过程中, 首先要保证混凝土路面养生充分及龄期足够。
2.2 施工温度超出的许可范围
本项目使用的抗滑薄层的黏结材料主要成分为环氧树脂, 最佳施工温度范围为20～30℃, 日均气温在13℃左右, 较最低可施工温度低7℃, 施工温度偏低, 黏结材料将在很短的时间内冻结, 致使环氧树脂无法充分地流动、渗透, 降低了其与混凝土基面的接触面积, 从而降低了黏结材料的附着力。
因此, 在计划施工抗滑薄层时, 一定要关注天气状况, 避开低温时间段, 如无法避开时, 要采取一定的保温措施。
2.3 施工界面影响 (水分及灰尘影响)
该段抗滑薄层地处挖方段, 两侧边坡高达三十多米, 山体水分向路基聚集, 造成地下水丰富, 路基潮湿, 路面板之间经常有承压水渗出;且地处山区, 空气潮湿。路表形成一层薄薄的水膜, 水膜在一定程度上阻断了黏结材料与混凝土基面间的有效接触, 影响了其间的黏结强度。其次, 该段存在交叉施工, 施工车辆川流不息, 且拌和场就在施工段附近, 施工场地尘土飞扬, 凿毛处理后的路面被灰尘污染, 降低了黏结料和路面间的有效接触面积。
因此, 在对潮湿的路面施工抗滑薄层时, 应选择晴朗的天气, 并使用带电热功能的吹风机, 对路面进行干燥处理, 同时还应对施工段前后300m范围内实施交通管制。
2.4 受超薄结构形式的约束
薄层抗滑层是一种超薄形结构形式, 其对抗硬物刺伤的能力是有限的。如果施工后的路面上有铁钉、螺帽等硬杂物, 在车辆快速行驶所带来的强烈冲击力作用下易形成应力集中点, 可能会将抗滑层刺穿, 直接引起该处路面的强度削弱.并成为雨水进入抗滑层和路面基面之间的界面通道, 从而加速抗滑层的脱层, 形成早期破坏。
建议在运营期间和养护过程中加强对防滑路面的监管力度, 一经发现异物存在应及时清除, 若有损害要及时处理, 以免降低防滑路面的使用寿命。
2.5 车辆行驶因素
路面抗滑薄层一般施工在路面长下坡段、隧道进出口及小半径处, 车辆行驶在抗滑薄层上不是刹车就是加速, 在刹车或加速的过程中, 柔性抗滑层和刚性混凝土路面之间产生强大的剪切应力, 柔性抗滑层产生弹塑性变形, 当日积月累塑性变形 (疲劳变形) 达到一定程度时, 就会形成抗滑薄层的疲劳破坏。通过提高黏结材料的抗拉疲劳寿命, 可以有效提高抗滑薄层的使用寿命。尽管抗滑薄层具有较强的抗腐蚀能力, 但仍然是有限的。一旦有油类物质或者强酸、强碱和强氧化剂等化学物品洒漏在路面抗滑薄层上, 仍可能对抗滑薄层带来不同程度的破坏, 轻则强度减弱、抗磨耗性能迅速下降, 经过车辆 (特别是超重车辆) 一定时间的反复碾压形成脱层, 重则直接导致脱层或者开裂。建议在日常养护工程中, 一经发现抗滑薄层路面受到污染, 一定要及时清理、维修, 防止因油污继续腐蚀带来更大的破坏。
3 后期治理措施
该路段抗滑薄层病害治理时, 采取了如下的施工方法以预防病害的再次发生。然后用钢刷刷出新鲜的混凝土面, 再用高压电热吹风机清洁原路面, 以保证路表面足够的清洁和干燥。其他工序同原施工工序。治理过程中采用大间距刻槽, 黏结料深入到沟槽, 增加了接触面积, 这样, 每隔50mm就形成了一道“加筋”骨架结构, 使整体强度得到提升。
4 结论
实践证明, 路面抗滑薄层的工作耐久性受施工时基面强度、环境温度、施工界面干净干燥程度及运营时的路况条件等因素的影响较大, 并受到自身特性的限制, 施工时应该考虑这些因素的影响, 并采取一定的保证措施。
参考文献
[1]崔溦.山区高速公路沟谷软基处理技术研究[D].天津:天津大学, 2005.
薄层路面 篇5
交通部颁布了《彩色防滑路面标准》JTT 712—2008, 其主要对公路上涂铺的各种防滑标线及防滑路面所用的路面防滑涂料分类与组成、技术要求、试验方法等进行了规范说明。路面防滑涂料由基料及防滑骨料组成, 按基料材料的特点, 可分为热熔型和冷涂型施工。抗滑性能主要以BPN值大小分为普通防滑型、中防滑型和高防滑型3类[2]。除了通用理化性能要求外, 分别按热熔型和冷涂型涂料规范了一些特定理化性能指标。在骨料方面, 要求其莫氏硬度不小于6和粒径不大于4mm。目前许多防滑涂料都能达到交通部技术要求, 但不同材料的价格、使用性能和寿命差异大, 有必要进行性价比综合分析, 实现产品的更新换代。现场实际调查表明彩色防滑路面使用寿命短, 各种病害多, 达不到预期的设计寿命。典型的病害包括开裂、脱层、掉粒、褪色等。由于沥青路面比混凝土路面材料刚度小, 行车荷载作用下变形大, 且材料强度温度敏感性强, 高温易出现车辙, 因此在沥青路面上涂铺的彩色防滑材料出现的问题相对更多, 有必要进行更为深入的分析与研究, 实现材料与工艺的优化, 提高使用品质。
1 冷涂型环氧类彩色防滑路面
冷涂型环氧类彩色防滑路面目前应用较多, 其工艺主要由底涂环氧胶黏剂+撒布骨料组成, 环氧胶固化后清除表面多余骨料即可开放交通, 施工到开放时间约为4h[3,4,5]。由于骨料通用性强, 因此环氧类彩色防滑路面的使用性能和寿命主要取决于环氧胶黏剂的品质与施工质量。
图1为武汉市某立交沥青路面上涂铺的环氧树脂+陶粒彩色路面在使用不到1年内出现的严重病害。现场调查分析表明其典型病害有彩色铺装层剥落、彩色铺装层四周出现裂缝且走向规则、表面龟裂、坑洞等, 其中表面开裂占主导地位。为了更深入的了解环氧彩色铺装层的开裂原因, 对彩色铺装层进行现场钻芯取样分析。根据所取芯样, 重点检查表面裂缝宽度、底面裂缝宽度、裂缝深度、是否有侧向扩展裂缝等。图2为典型的芯样, 裂纹自彩色铺装层向沥青面层扩展, 芯样并未裂成两半, 裂纹上宽下窄。大量的芯样检测结果表明表面裂缝宽度大于底面裂缝宽度, 裂缝深度小于整个沥青层厚度, 证明裂缝由彩色铺装层向沥青面层底部逐渐扩展, 彩色铺装层是开裂的诱因。图3为黄石市某立交彩色环氧防滑路面出现病害情况。因重载车比例大, 轮迹处沥青路面出现了轻微车辙, 而彩色铺装层则出现了许多斜向裂纹, 同时裂纹延伸到彩色铺装层边界, 但并未向沥青面层扩展。
上述两个工程实例出现的早期病害表明彩色环氧抗滑铺装层与沥青面层存在兼容性问题。彩色防滑层模量和热膨胀系数均大于沥青混凝土的模量和热膨胀系数, 导致二者低温收缩不一致, 容易温缩开裂, 特别是在彩色铺装层四周出现规则裂纹, 且裂纹宽度随时间增加。由于热膨胀系数及延伸性差异大, 在温度急剧下降时, 环氧防滑层比沥青混凝土更易于开裂。一旦开裂后, 环氧防滑层在裂缝两边的收缩将会在开裂处的沥青层表面产生应力集中, 从而引发沥青面层从上自下的缓慢开裂。这一分析与芯样检测结果互为佐证。此外, 温度收缩可进一步引起界面破坏, 从而导致裂缝处出现块状开裂和脱层。除了彩色环氧抗滑层外, 类似的问题也出现在公路标线材料上, 如图4所示。表面温缩开裂始于白色划线带, 裂纹先向下扩展, 再朝侧向缓慢开裂。现场调查表明路面标线材料等相对于沥青路面较硬和脆, 在某些特定情况下, 诱发严重的温缩表面开裂问题, 需引起足够的关注。
相对于沥青混凝土, 彩色环氧抗滑铺装层柔韧性差, 不能很好的追随沥青混凝土在行车荷载作用下的路面变形而导致出现拉裂现象。由于轮胎的剪应力和非均布轮压作用力, 在轮迹带易出现斜向开裂或龟裂。当沥青路面出现车辙后, 彩色环氧抗滑层均会出现严重的开裂问题。为了解决材料的兼容性难题, 应优先选用低模量、高断裂延伸率、低温脆性小的环氧树脂材料。同时彩色环氧铺装施工前应对沥青路面的品质进行检验, 避免用于出现众多裂纹和车辙等严重病害的路段上。对于新建沥青路面, 应重点检测其压实度和强度, 降低因沥青路面行车追密和混合料松散而导致彩色环氧抗滑层出现严重早期破坏的风险。
2原材料
前述分析表明环氧抗滑层应选用柔韧性好的环氧胶黏剂以提高其与沥青路面的兼容性。在汉十高速公路沥青路面进行彩色环氧抗滑薄层施工时选用了武汉兴正源路桥复合材料有限公司生产的DH-IV环氧胶黏剂, 该环氧胶黏剂是一种无溶剂、100%固含、低模量双组分复合材料粘结剂。环氧胶黏剂的固化时间对温度较敏感, 固化温度宜在15~30℃之间。所用的环氧胶黏剂的一些主要性能指标如下:25℃粘度1.8Pa·s, 抗拉强度为15.4 MPa, 弹性模量为650 MPa, 断裂延伸率为53.5%, 凝胶时间18min, 与水泥混凝土拉拔强度为2.9 MPa或混凝土断裂。环氧胶黏剂的耐候性和低温柔韧性主要通过其断裂延伸率来控制, 尽量避免温度下降或老化后其延伸性能出现大幅衰减, 减小其低温脆性。经交通部检测中心检测, 所用的DH-IV环氧胶黏剂的性能满足交通部颁布的《彩色防滑路面标准》中冷涂型路面防滑涂料技术指标要求。骨料采用红色陶瓷颗粒, 粒径1~3mm, 吸水率小于0.2%, 莫氏硬度不小于6。
3 施工与性能检测
此次汉十高速公路彩色防滑环氧薄层铺装工程位于十汉方向K 10 77+200和汉十方向K 1 078+500处。铺装方案为:沥青路面表面抛丸处理+环氧底涂层+表面撒布碎石 (粒径1~3mm) +回收表面浮粒+喷涂环氧面胶。十汉方向施工面积为:防滑带宽1m, 长约7.5m (两车道) , 并以1m为单位间隔铺装, 共铺装18条防滑带, 其中加铺了一条长10m, 宽7.5m (两车道) 防滑面层, 颜色红色;汉十方向的施工面积为:防滑带宽1m, 长约7.5m (两车道) , 并以1m为单位间隔铺装, 共铺装16条防滑带, 颜色红色。采用两种不同宽度 (1m和7.5m) 的带状铺装面积, 其中7.5m的带状铺装面积更能检验材料间的兼容性。
彩色防滑环氧薄层具体施工步骤如下:1) 封闭交通, 确保施工安全;2) 按设计的施工方案划线, 测量定位作业面;3) 对沥青路面采用抛丸或铣刨处理, 清除表面沥青膜, 使集料裸露, 便于与环氧胶粘结;4) 采用大型吹风机吹风, 彻底清除作业面上的浮尘等杂物;5) 将混合并搅拌均匀的环氧胶黏剂涂抹到工作面上, 用量约1.5L/m2; (由于沥青路面局部孔隙率较大, 涂环氧胶时出现严重的渗胶问题, 使得环氧胶用量相对偏大。此外, 抛丸后沥青路面表面构造深度大, 也增加了环氧胶的用量。上述两方面决定了沥青路面施工材料用量/成本比水泥混凝土路面难控制, 要格外增加成本。) 6) 环氧胶自流平后, 人工满撒布集料, 用量约7kg/m2;7) 固化2h后回收并吹扫多余集料;8) 涂刷环氧面层胶以提高集料的耐磨耗能力;9) 养护固化后并开放交通。
施工完后对彩色环氧抗滑铺装层性能进行了平整度、构造深度和摩擦系数检测, 结果表明3m尺平整度小于2mm, 表面构造深度大于1.0mm, BPN值为78, 达到了规范的高防滑型防滑路面要求。经现场跟踪观测结果表明彩色环氧抗滑铺装层使用一年后无开裂、脱层、掉粒等病害, 轮迹处表面构造深度仍大于1.0mm, 抗滑性能保持良好, 如图6所示。
4 结语
环氧类彩色防滑路面的使用性能和寿命主要取决于环氧胶黏剂的品质与施工质量。在沥青路面上涂铺彩色环氧抗滑层易出现开裂问题, 其主要原因与环氧材料与沥青面层性兼容性差以及沥青路面品质相关。汉十高速公路沥青路面彩色环氧抗滑薄层应用实例表明选用低模量、高断裂延伸率、低温脆性小的环氧树脂材料可有效的降低环氧抗滑层病害发生率。采用表面抛丸处理可有效提高沥青路面与环氧抗滑层的粘结, 避免出现脱皮现象。
摘要：彩色环氧防滑路面材料由底涂环氧胶黏剂+撒布骨料组成, 其使用性能和寿命主要取决于环氧胶黏剂的品质与施工质量。彩色环氧抗滑层与沥青路面存在兼容性问题, 易开裂和脱皮。通过选用低模量、高断裂延伸率、低温脆性小的环氧树脂材料以及采用表面抛丸处理可有效避免开裂和脱皮现象。
关键词：彩色路面,环氧抗滑薄层,施工工艺,使用性能
参考文献
[1]刘恒权, 郭东华, 杜玲玲.彩色路面防滑涂料的应用现状、前景与测试技术[J].中国涂料在线.
[2]中华人民共和国交通部, JTT 712-2008彩色防滑路面标准[S].2008.
[3]李灏.薄层环氧桥面铺装材料的研究应用现状[J].建材世界, 2012 (1) :42-45.
[4]方星, 王兴昌, 磨炼同, 等.环氧薄层铺装材料加速加载试验研究[J].公路, 2010 (10) :214-219.