封层类预防性养护（精选6篇）
封层类预防性养护 篇1
在交通荷载和环境因素的作用下,沥青路面发生物理和化学变化,使沥青老化。如:氧化反应,轻质油分挥发,物理硬化等;沥青的化学组分变化表现为油分减少,胶质和沥青质增加;路用技术指标表现为针入度降低,延度降低,软化点升高导致路面开裂、松散等病害。
对于路面施工空隙率较大的部位,水浸入混合料内部,在高速行驶的车辆“泵”吸作用下,产生唧浆,松散,掉粒等病害或由于路面裂缝的存在,雨水浸入基层,发生唧浆、坑槽等破坏,使路面的状态和服务能力下降,危及行车安全和乘坐舒适性。
因此在路面服务周期内,在严重病害发生前采取相应的维护措施,进行预防性养护,延缓病害的发生与发展对于保持和恢复沥青道面的良好使用性能,延长使用寿命具有重要意义。
1沥青路面的使用性能衰减特性与维护作业分类
1)沥青老化过程
沥青的化学组分可划分为3组分(油分、胶质、沥青质)和4组分(饱和分、芳香分、胶质、沥青质)。沥青道面铺筑后随着时间的推移,在载荷与环境因素的作用下,沥青组分在氧和光的作用下发生氧化、缩合,使高分子化合物增加,油分中芳香烃分子量增大,向胶质转化,胶质向沥青转化,沥青质则聚合成更大的分子,而饱和烃由于分子比较稳定,变化不大,因此沥青老化过程则是其化学组分迁移的过程,组分迁移的愈剧烈,沥青老化程度愈深。沥青的老化程度随使用年限增长和载荷作用次数的增多而增加,在路表面表现为深度1 cm以内老化较严重,1 cm以下老化较缓慢,这主要是表层密实较差,空隙率较大,受空气、水、光的作用较强所至。随着沥青的老化,胶体结构发生了改变,沥青流变性质也随之发生变化,通过薄膜烘箱加速老化试验可知,随着时间的增加,沥青密度增大,线收缩减小,加热损失量并没有明显增加,这说明沥青老化主要是由于氧化、缩合作用的结果。其流变行为的变化规律为沥青粘度随老化时间增长而增大,见式(1)和图1[1]。
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式中,η为沥青粘度;t为老化时间;b为系数;m为老化系数。
式中指数m反映了沥青材料的老化速度,因材料的化学组合和化学结构而变化。
2)路面使用性能衰减特性
路面在使用过程中,由于荷载及自然因素的反复作用,其使用性能在不断衰变,最终导致其服务功能丧失。路面使用性能包括功能性能、结构性能、安全性能等方面。功能性能指路面为车辆提供行驶的舒适程度,它反映了路面的行驶质量,主要表现为路面的平整度。随着荷载反复作用、周围环境的影响和使用时间增加,平整度在下降,当达到某一限值时,便难以满足行驶要求;路面结构性能指路面结构的损坏状况和结构承载能力。承载能力与结构损坏有着密切的内在联系,路面使用过程中结构损坏逐步发展,同时其承载能力逐渐下降;安全性能指路面的抗滑能力和车辙深度。在使用过程中,随着轮胎对路面的磨损和沥青老化,其表面抗滑能力因集料被磨光而下降。另外当路面车辙深度超过10 mm时,会因辙内积水而出现飘滑,影响飞行安全。路面功能性使用性能可用美国国家公路官员协会(AASHTO)提供的路面服务指数PSI进行评价,其计算方法见式(2)。
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式中,undefined为轮迹平均纵坡偏差;undefined为平均车辙深度;C为每1 000 ft2出现2级、3级裂缝的面积;P为每1 000 ft2的修补面积。
研究表明:沥青路面长期的反复经受着物理、化学、机械的作用与侵蚀,其使用性能在不断衰变,变化规律如图2[2]所示,由图中曲线可知随着道面使用年限的增加,路面服务指数在下降,但下降的速率在变化,其性能衰减可分为4个阶段:1)当PSI处于4~5时,路面处于最佳状态,在这个阶段路面基本上没有病害发生,平整度好,表面抗滑性能优良。2)当PSI处于3~4时,道面处于良好状态,此时路表面石料开始轻微松散、散失、微裂缝开始出现,平整度变差,抗滑性能下降,路面性能衰减较快;3)当PSI处于2~3时,路面裂缝扩大,坑槽增多,变大,平整度恶化,路面使用性能衰减十分迅速;4)当PSI小于2时,路面会发生大面积破坏,直至丧失服务功能。
3)养护作业分类
美国和许多西方国家将沥青路面的养护根据路面损害程度、病害的类型及养护的功能进行了分类,将养护作业分为,预防性养护(Preventive Maintenance),修复性养护(Corrective Maintenance),应急性养护(Emergency Maintenance),路面翻修(Pavement Rehabilitation),路面重建(Pavement Reconstruction)等[3]。预防性养护是保护路面的良好状态,防止病害的发生和进一步发展,减小路面性能下降的速度,延长路面使用寿命为目的。预防性养护作业通常在路面尚未发生损坏,或者只有轻微缺陷时进行;修复性养护是在路面发生局部损坏后进行修复的养护作业,如摩擦力减小,中等或较严重的车辙或者较大面积的裂缝等;应急性养护是指较严重的坑糟,松散等在进行永久性修复前的暂时维修作业;路面翻修是指路面发生大面积结构性损坏,需进行一定深度的面层重铺作业;路面重建是指由于路面损失未及时处理,造成整体结构性的毁坏,需对面层,基层乃至底基层进行翻修作业。
高速公路沥青面层承受的荷载大、车速快,对养护要求高,避免行车事故发生。根据沥青道面使用性能的衰减特性,沥青道面的养护作业应采用预防性的养护措施,避免路面病害过早发生和发展,使其处于良好的工作状态。
2 预防性养护技术
预防性养护技术是美国和西方国家在总结以往路面养护的经验教训后提出来的,美国在20世纪80年代末期(1987年)启动了公路战略研究计划项目(SHRP)到1993年计划结束,其中一个重要研究成果是明确了预防性养护可以延长路面寿命,节约寿命周期内的维护费用,保持路面良好的使用性能。图3[3]给出了路面使用性能衰减曲线与不同养护方法的费用,由图中曲线可知:1)采用预防性养护措施路面寿命可提高1倍;2)采用预防性养护措施在路面设计寿命以内路面服务能力在70分以上,具有良好的使用性能;3)与路面翻修相比采用预防性养护措施可以节约养护费用45%;4)采用预防性养护措施提高了路面耐久性,减小了维护时间。提高了通行能力。
由于预防性养护技术不仅具有巨大的经济效益和社会效益,而且始终是沥青道面保持一个良好的工作状态,因此特别适用于机场道面的维护。预防性养护技术主要有3种方式:表面封层,微裂缝处理和薄层罩面,其中前两种养护方式较适合机场道面。
1)裂缝处理
按照裂缝的宽度和养护工艺可将裂缝划分如下:微裂缝(宽度<3 mm)、小裂缝(宽度3~6 mm)、中裂缝(宽度6~20 mm)、大裂缝(宽度>20 mm)。微裂缝可不做专门处理,采用表面封层解决。小裂缝可不进行过多处理,仅对裂缝进行贴封,防止雨水渗入基层。以上病害属于预防性养护范畴。对于中大裂缝的处理应归于修复性养护,按坑槽的处理方式进行。
2)表面封层
常用的封层方法有雾封层、还原封层、石屑封层和微表处封层等,其主要目的是密封微裂缝,增加集料之间的粘结力,防止松散脱落,还原和延迟沥青老化,防止水渗入路面内部。目前由于国内机场跑道养护时多采用不停航施工的方式进行,白天飞机正常飞行,夜间进行养护作业。因此石屑封层和微表处封层不宜采用,还原封层较适合。以下介绍采用CAP进行还原封层工程应用。
CAP还原剂封层是将CAP还原剂用专用洒布机均匀的喷洒在老化的沥青道面上[4],渗透到混合料中(密级配约2 cm,开级配约4 cm),激活已老化的沥青胶质,恢复其粘弹性,改善沥青的粘结和内聚力,形成新的保护膜,密封微小裂缝,预防表面松散。
(1)还原封层时机
当道面出现轻微裂缝或沥青混合料表面变粗糙、沥青油膜变薄或磨光时,应及时进行预防性养护。否则病害会快速发展,危及道面结构,减小耐久性和使用寿命。
(2)目的
及时采用还原封层的方法其目的是密封微小裂缝,预防表面松散,还原已老化的沥青性能。
(3)还原封层施工方法
在喷洒CAP之前,应将道面清洁、干燥,松散严重的集料和较大裂缝进行提前处理,采用沥青洒布车进行均匀洒布,洒布量为2~4 m2/kg,喷嘴的安装角度为15°~30°,洒布管的高度为2倍或3倍的重叠宽度。施工时环境温度应大于10 ℃。
(4)CAP还原剂性能
采用CAP对老化沥青进行还原,并进行路面封层试验,结果见表1、表2。
由试验结果可见:1)老化沥青加入CAP后关键技术指标复原性较好;2)CAP对老化的沥青起到了再生作用,使混合料性能得到明显改善,增加了路面耐久性;3)构造深度和摩擦系数略有减小。
3 结 论
a.高速公路沥青路面承受着繁重的荷载作用,而且车速快,对行车安全要求高,不允许有较严重的病害存在。因此根据路面使用性能衰减特性,在适当时期采用预防性养护措施,可以保持路面的良好状态,预防病害发生与发展。
b.采用预防性养护,不仅保持了道面的完好率,而且增加了道面耐久性,延长了使用寿命,可节约维修资金约45%。
c.用还原剂CAP对路面进行预防性养护,比较符合高速公路的施工特点,可以充分利用短暂的时间,进行有效的作业,能够明显改善混合料性能,增加集料粘结力,防止松散,密封微裂缝。
摘要：分析了沥青路面的使用性能在载荷与环境因素的反复作用下的衰变特性,通过采用预防性养护技术,可以保持良好的道面状态,预防和控制病害的发生与发展,保证行车安全,减少维修费用。应用CAP再生还原剂进行预防性养护可明显改善混合料性能,增加集料粘结力,密封微裂缝,防止集料松散。
关键词：预防性养护,路面使用性能,老化
参考文献
[1]徐培华.高等级公路路基路面养护技术[M].北京:人民交通出版社,2002.
[2]Hicks R G,Moulthrop J S,Daleiden J.Selecting a Preven-tive Maintenance Treatment for Flexible PavementsTransportation Research Board(TRB)[R].1998,12.
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[4]沥青路面养护材料[R].深圳:魁道实业有限公司,2002,1:4-7.
封层类预防性养护 篇2
1 同步碎石封层施工工艺
技术要求:为了提高养护性能, 充分发挥同步碎石封层技术的优势, 正式施工前需要有一定的先决条件。
(1) 病害先期处治。对原路面的破损状况充分掌握、分析, 对路面存在的病害 (坑槽、沉陷、较严重的纵横缝等) 必须进行有效处治。2mm以下的微小裂缝可不做专门处理, 2mm~12.7mm的小裂缝则应扩缝清洁, 干燥处理后填缝。12.7mm以上的中、大裂缝必须用坑槽的修补工艺进行处理。
(2) 严把原材料进场关。对进场的SBR改性沥青和SK石油沥青严格按照JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求检测其针入度、延安、软化点。对SBR (II-A型) 改性沥青其针入度25℃, 100g, 5S:≥1000.1mm, 延度5℃, 5cm/min≥60cm, 软化点TR&B≥45℃。对于SK70型沥青针入度25℃, 100g, 5S: (60~80) 0.1mm, 15℃延度≥50cm, 软化点TR&B≥43℃。
对进场的碎石要选用经过反击破碎 (或锤式破碎) 得到的碎石, 要求洁净、干燥、无风化、无杂质、有条件时宜水洗、风干碎石、若条件不允许, 则必须使用要求规格的筛也对石料过筛, 从而使其粒径规格、粉尘含量等得到有效控制。碎石规格为单级配S10规格, 最大公称粒径为10mm~15mm, 针片状颗粒含量小于等于15% (高速公路及一级公路表面层) 和小于等于20% (其他等级公路) , 压碎值小于等于26% (高速) 公路及一级公路表面层) 和小于等于30% (其他等级公路) , 粉尘含量小于等于1% (小于0.075mm颗粒含量) , 抗压强度大于等于120Mpa。岩性以中性偏碱的石料为最佳;一般不用酸性石料。
(3) 清理路面。正式施工前, 对已处理完毕的下承层进行彻底清扫, 清除一切松散材料、杂物和尘土, 防止喷洒的沥青被粉尘包裹而形成隔离层。针对此点, 我局施工单位专门配备了路面清扫、除尘设备和手工吹风机确保彻底除尘。
(4) 确定施工范围。据原路面的施工宽度及设备性能, 确定碎石封层的幅数及每幅施工宽度, 同时选定标尺, 确定参照物 (一般以路缘石、路面标线为参照物) , 使驾驶员按照参照物行走, 我局封层施工严格按照道路标线 (二级公路两侧标线间距为9.0米, 封层车每幅施工宽度为3.10米, 分三幅完成全宽洒布。三级公路以路中黄色标线为参照物, 顺行车方向分两幅完成全宽洒布6.0米) 施工。若标线不齐全, 应预先把标线修补完整, 这样既能保持封层施工线性顺适, 又可以保证在下一幅施工时前后两幅顺利搭接。确定施工幅宽时, 应尽量减少施工幅数, 以减少纵向接缝的数量。
(5) 备料。根据工程施工段落实际长度及存料场地情况分批备料, 石料用于施工前必须进行过筛, 以防止超粒径的石料堵塞下料孔和控制粉尘含量偏高, 造成施工质量下降。备料场地应选择平整、坚实、无杂物、不易混入泥土的场地, 以保证石料的洁净、干燥。石料供应厂地不宜经常更换, 应保证石料供应的稳定性。
(6) 检查、预热设备, 进行试喷工序。检查封层车车体有无损伤, 轮胎及外部螺丝有无松动, 检查发动机各工作系统是否运转正常, 预热沥青泵及沥青喷射口, 待沥青预热温度达到160℃~170℃时, 即可试喷沥青, 以便查看各沥青喷射口是否正常喷洒, 若有个别不能正常工作, 则由封层车随车维修人员检修, 必要时更换喷头。在试喷环节, 我们采用专门加工制作的油槽, 其长约3.3米, 宽约0.4米, 四周折高为0.08米, 并焊制人工操作的扶手, 油槽可根据设备的不同尺寸分别制作。待封层车行驶至施工段起点位置时, 横置油槽于喷头下, 试喷, 使沥青直接喷至油槽中, 以免沥青流到原路面上, 致使局部沥青含量偏高, 形成泛油, 并影响外观质量。
2 同步碎石封层人员、设备配置
人员配置。我局施工组织机构中配备1名项目经理, 1名技术总工, 1名机械设备专管人员, 1名材料联络、供应负责人员, 1名后勤、伙食管理人员, 1名现场施工、质量检查人员, 1名负责加热、熬制沥青管理人员, 1名试验送检、资料管理人员, 1名临时工管理人员, 共9名管理人员。
2名封层车驾驶人员 (主驾驶员1名, 副驾驶员1名) , 1名封层车随车操作、维修人员, 2名装载机驾驶员, 4名压路机驾驶员, 1名路面清扫车驾驶员, 4名自卸车驾驶员, 2名沥青运输车驾驶员 (并配备2名随车操作人员) , 2名司炉工负责加热、熬制、抽送沥青, 共20名机械操驾人员。
3 主要施工方法
同步碎石封层采用流水作业法施工, 分别建立清洁、放线组;交通管制组;洒铺封层组;机械碾压组;沥青加热运输组;在每日工作路段交替分工协作, 完成当日洒布任务。
(1) 沥青加热、运输组必须保证加热足够量的沥青, 并在指定时间内运至施工现场, 改性沥青加热温度控制在180℃~200℃之间, 普通沥青加热温度控制在160℃~170℃之间, 每日沥青用量控制在21T~26T之间。
(2) 交通控制组到达现场后, 据经验和路段实际情况设置施工标志牌, 一般控制长度在2000米左右。
(3) 同时清洁、放线组便可开始对原路面清洁、放线 (恢复标线) , 保证封层车到达施工现场后有足够的工作面。
(4) 封层车到达施工现场后, 装载机即可为封层车装卸碎石, 洒布沥青。其中两台装载机一台在施工现场用于向封层车装卸石料, 另一台在石料存放场用于向转运车装卸石料。
(5) 封层车行进喷洒之后, 机械碾压组立即开始碾压, 尽量缩短沥青与碎石的未粘结时间。碾压时两台钢轮压路机并排错位同时布置在洒布后的全宽作业面内碾压一遍即可, 两台轮胎式压路机同样并排错位布置在碾压后的作业面内反复数次碾压, 直至碾压无明显飞石为止。
4 质量控制
4.1施工中质量控制注意事项
(1) 碎石封层质量控制关键在于同步封层车的正常、正确运行, 其操作有一定的规定: (1) 在施工过程中封层车必须始终匀速前进, 否则会造成沥青洒布量有所偏差。 (2) 沥青加热地点距施工现场大于10公里, 同步封层车装沥青之前首先使用小循环 (罐体加热) 加热封层车沥青罐, 加热20分钟罐体升温至180℃~200℃之间方可加入改性沥青 (普通热沥青温度为:160℃~170℃之间) , 沥青加热地点距施工现场小于10公里时, 导热油的循环可变为大循环, 以便减少封层车到施工现场后的加热时间。 (3) 封层车进入施工现场后使用大循环加热20分钟, 当改性沥青温度达到180℃~200℃ (普通热沥青达到160℃~170℃) 时, 导热油升温至220℃时开沥青阀, 利用沥青的温度充分力口热喷头, 10分钟后当泵口温度停止上升后, 便可开始喷洒。为了保证喷洒的效果, 可在喷洒前对喷头进行试喷, 观察其效果, 当扇面形成便可洒布。为了减少加热时间可放掉少许喷头内的凉沥青。 (4) 施工停顿时, 应根据沥青温度进行小循环保证改性沥青 (或普通热沥青) 温度达到180℃~200℃ (160℃~170℃) 。喷洒前5分钟应充分循环沥青, 使喷头与罐内沥青温度一致, 以保证洒布质量。 (5) 当沥青喷洒完毕后, 应关闭沥青出油阀, 将管道内的沥青用压缩空气吹回沥青罐内, 由于气瓶存量有限, 应多吹扫几次, 且每次吹扫气压不低于0.8MPa, 沥青泵转速不大于580转/分。管道吹扫后关闭回油阀, 对喷头进行吹扫, 以保证不残留沥青, 避免下次施工长时间加热喷头, 延误时间。
(2) 改性沥青加热温度严格控制在180℃~200℃ (罐内平均温度, 是大循环两次之后的温度) 之间, 如果沥青温度低于180℃, 会导致沥青不能均匀地从封层车中喷出, 或者喷洒不能完全覆盖原路面, 从而影响沥青与碎石和原路面的粘结性能, 如果沥青加热温度高于200℃, 会使沥青老化加剧, 也会影响其与碎石的粘附性能。
关于沥青加热工艺, 我们采取如下措施:对于已进罐的改性沥青, 充分加热至180℃~200℃, 然后打开循环泵, 使罐体内所有沥青循环一遍, 其整体温度会下降至一定温度, 再次加热沥青, 严格控制沥青加热温度在200℃以内, 再整体循环一遍, 经过两次循环后使沥青整体温度升至180℃~200℃之间, 应该在尽量短的时间内完成沥青抽送工作, 以防止沥青温度的继续升高。沥青加热过程中应特别注意空罐第一次进油加热时的排气工序, 防止温度计失灵, 指示不准确。
(3) 封层施工中, 除了关闭最左侧一个喷头, 消除纵向黑色接缝外, 对于施工中封层车每次起步开始喷洒的横向接缝我们采取如下两个措施: (1) 在将要开始喷洒的位置铺设一块长约3.5米, 宽约0.6米的矩形铁皮, 其上浇洒少量柴油, 用刷子扫铺均匀, 平铺于喷头位置, 封层车起步喷洒时将一部分沥青和石料喷洒于铁皮之上, 然后正常行驶喷洒。取走铁皮, 铲掉其上的沥青与石料, 铁皮可循环使用若干次, 这种做法可消除由于封层车自身的特点形成的“锯齿状”横向条纹, 使碎石封层外观达到协调, 美观。 (2) 另外一种做法是依靠封层车驾驶员的灵活操作, 起步时使封层车处于“半联动”状态, 将走未走之际, 开始喷洒。这样“锯齿状”条纹也不能形成, 该方法不用人工修补, 可使接缝平顺, 但操作难度大, 对驾驶员要求较高, 操作具有偶然性。
(4) 封层施工中要严格控制沥青含量, 沥青含量准确与否, 对施工质量起着关键作用。必须严格工作程序, 对每日施工路段的单位面积沥青含量进行检验, 并随时与封层车电脑计量相校核, 务必保证单位面积沥青含量在1.0kg/m2~1.3kg/m2之间。对石料撒布量的控制, 我们设专职技术人员随时进行调整、务必使石料撒布量控制在9.0m3/km2~13.0m3/km2使石料在路面上单摆一层为最佳效果。
(5) 碎石封层施工进度要根据配备的施工机械数量、气候条件、原材料供应等情况作出合理控制。每日封层进度宜控制在1.8 k m~2.1 k m, 日完成1 6 2 0 0 m 2~18900m2, 这样既可保证工程质量, 又不至于拖延工期。
5 道路交通控制
碎石封层施工, 线长、点多, 投入的机械设备数量众多, 为了在有效的工作面内合理组织, 就必须严格控制施工路段的交通运行情况。
(1) 设专职交通指挥人员3名, 负责每日到达施工现场后设置施工标志牌, 并在施工过程中控制施工路段交通车辆。
(2) 施工过程中, 所有施工机械排成一列, 依次前进, 这样更有利于控制过往车流。
(3) 当石料转运车与同步封层车并行停靠时, 封层车前方设1人指挥交通, 装载机后20米设1人指挥交通, 封层车旁设1人指挥交通。以中间交通指挥控制前后交通指挥, 便可形成一个灵活、互相协调的控制网, 实行单向放行, 以保证施工安全。
6 存在问题及改进方式
(1) 同步碎石封层技术关键设备是同步碎石封层车, 它的正常、正确运行是正常施工的关键, 因此必须保证封层车的人员配备和业务水平。我们认为:CB632型封层车必须配备1名主驾驶员, 1名副驾驶员, 2名随车操作维修人员 (其中1名负责石料装卸、抽送沥青, 1名负责日常维修事宜) 。
(2) 对于其他工程车辆原则上只配备1名驾驶员, 但由于施工时节多处于炎炎夏日, 气温较高, 若工作强度增大时, 应多配备3~4名备用驾驶员 (为装料用装载机备用1名、两台石料转运车各备用1名、小钢轮压路机备用1名) , 这样可使操驾人员降低工作强度, 机械仍在正常运转, 避免了窝工现象, 又杜绝了因驾驶员过渡疲劳造成的事故。
(3) 施工用碎石一直以来都是困扰施工单位的首要问题。同步碎石封层要求碎石具有一定规格, 并且是单粒径的偏碱性石料, 必须经水洗、风干或严格过筛两次后方可使用, 这样做主要是控制碎石中粉尘含量小于等于1% (小于0.075mm颗粒含量) , 若碎石中粉尘含量偏大, 会影响碎石骨料与沥青的粘结, 影响封层质量和耐久性。
(4) 碎石封层施工受当地气温、气候条件制约较大。当风力大于三级时, 影响沥青正常喷洒, 不能顺利施工;当气温在22℃~31℃之间, 路面温度在20℃~28℃之间, 而当地气温整体不高, 日照时间明显偏短, 会严重影响施工质量, 亦不能继续施工。在日期上通常是每年处暑便不能继续施工。因此碎石封层项目宜在每年的四月二十日至八月二十日期间实施。
(5) 通过08年工程实践, 我们发现: (1) 在封层车管道内和加热好的沥青中存在一部分微小颗粒, 经过探讨确定是沥青碳化后凝结而成的产物, 这些颗粒会经常堵塞封层车沥青喷射口, 造成喷洒不均匀或是出现花白条, 影响工程质量, 同时也增加了工作强度。针对该问题, 迫切需要一种能消除此碳化物的工艺技术, 这点也是今后封层施工中要解决的一个技术难题。
另外一种见解是:该微小颗粒是改性沥青中橡胶聚合物在加热过程中形成的, 若不采用改性沥青, 这种微小颗粒会逐渐消失。
鉴于同步封层车施工过程中, 由于同步车储料仓存储量小, 装料频繁, 石料反复装卸产生较大粉尘, 很大程度上降低了施工速度和施工质量。我们有如下设想:在同步封层车后配置自行式上料和除尘设备, 以提高生产效率和施工质量。
7 结语
同步碎石封层技术主要有以下几个特点: (1) 同步碎石封层实质是靠一定厚度沥青膜 (1mm~2mm) 粘结的超薄沥青碎石表面处治层, 其整体力学特征是柔性的, 能增加路面抗裂性能、治愈路面龟网裂、减少路面反射裂缝、提高路面防渗水性能, 用于道路养护可延长路面使用寿命10年以上, 若使用聚合物改性粘结料效果更佳。 (2) 同步碎石封层可以大大提高原路面的摩擦系数, 即增加路面防滑性能, 并能使路面平整度得到一定程度的恢复。 (3) 通过采用局部多层摊铺不同粒径石料的施工方法, 同步碎石封层能有效治愈深达10mm以上的车辙、沉陷等病害, 这一点是其他养护方法无法比拟的。 (4) 同步碎石封层可以作为低等级公路的过渡型路面, 以缓解公路建设资金严重不足的矛盾。 (5) 同步碎石封层工序简单、施工速度快, 可即时限速开放交通。 (6) 无论用于道路养护还是作为过渡型路面, 同步碎石封层的性能价格比明显优于其他表处方法, 从而大大降低道路的维修养护成本。
封层类预防性养护 篇3
山区不同于平原, 一是山区地形复杂, 地势高低起伏, 尤其是地质结构不均衡, 软硬岩石和各种性质的土壤交叉错落, 加上公路线性蜿蜒曲折, 坡陡弯又急, 使公路难修, 更难养。其次, 因受地势影响, 山区公路中坡道和弯道磨损加剧, 保护层易散失, 使公路病害频繁出现, 加重了养护工作负担, 因此, 预防性养护在山区公路的养护工作中就显得尤为重要。
1 路面预防性养护的概念
公路路面的预防性养护是为防止路面病害更深层次的发展, 公路养护部门采取修补和处理措施, 针对处于初期病害的路面进行养护维修, 以确保公路路面的使用寿命, 提高公路质量, 保证道路平整度和完好度, 从而延长中修或大修期限的作业方法。
2 预防性养护的必要性
由于传统的公路养护是在路面已经被彻底破坏的阶段进行维修保养, 所以不但养护造价费用很高, 而且道路结构已经发生损坏, 维修需从基层进行, 耗时较长, 成本较高, 且影响通行车辆, 无法保证正常的交通运输量。而预防性养护是从道路破坏初期入手维修, 不但容易恢复路面破损, 而且养护成本较低, 减少养护工作时间, 大大降低了时间成本和经济成本。处治小病害是防止大病害的有效手段, 小型病害不仅处治成本低, 还能大大缩减处治工期。二是有利于延长公路使用寿命。预防性养护是在公路及其设施尚未发生破坏或刚出现病害迹象时, 通过维修路面、加固桥梁、疏通边沟、整修路基、绿化路肩等综合性技术措施进行的强制性养护, 可以有效地避免各种病害的进一步扩大, 三是有利于防止公路水毁。预防性养护往往能将公路病害和安全隐患消灭于未发之时, 是保护公路的一个重要手段。实践中的许多事实证明。防止道路水毁的有效措施就是积极做好公路预防性养护工作。四是有利于提高公路通行能力。因为预防性养护是在路面和路面附属结构病害初期进行维修保养, 属于超前防范, 所以施工工序较为简单, 对交通通行的影响较小, 基本上可以边施工边通车, 而且修复完成后, 能大大提高公路的通行能力。
2014年5月, 我段选择G212线K273+600-K311+200部分路段作为同步碎石封层试验路段。同步碎石封层, 作为一种可以“提高养护质量, 降低养护成本, 加快养护速度”的道路养护新型工艺, 倍受公路交通业内人士的重视, 它就是用专用设备即同步碎石封层车将碎石及粘结料 (改性沥青或改性乳化沥青) 同步铺洒在路面上, 通过自然行车碾压形成单层沥青碎石磨耗层。它主要作为沥青表面表层处理层使用, 也可用于低等级公路的面层施工, 使沥青路面的使用寿命延长10~15年。
3 同步碎石封层采用的材料
同步碎石封层所用的原料主要包括粘结料和碎石两类, 它的选择主要考虑公路等级, 路面类型, 交通流量, 气候和材料供应能力等各种因素, 原材料的选择是实现同步碎石封层优良性能的关键和重要保证, 它在很大程度上决定了同步碎石封层设计质量的好坏。
3.1 沥青
在同步碎石封层技术中, 首先要保证沥青撒布中的温度控制、和适宜的洒布量, 沥青的用量是决定封层质量好坏的一个重要的因素, 如果沥青量太少, 会导致封层路面出现碎石脱落现象, 如果沥青量太大, 则会导致路面泛油情况。所以要根据施工季节、路面情况和具体的道路交通量计量沥青用量。比如秋季施工应比夏季施工增加5%的沥青使用量, 在交通量过大的道路应该降低5%的沥青用量。而对于沥青品种的选择无特殊要求, 使用普通沥青, 重交沥青, 乳化沥青, 改性沥青都可以获得很好的效果。
3.2 石料
石料是在同步碎石封层中起着承载车辆载荷压力、和行车抗滑的作用, 所以它也是同步碎石封层施工中的重要材料。为保证道路质量, 应该选择材质优良的石料。同步碎石封层一般要求使用经过反复破碎所得到的碎石, 针片状含量应严格控制在15%以下, 而且几何尺寸要好, 不含杂质和石粉, 压碎值不大于14%, 并严格经过水洗风干, 而对石料酸碱性无特殊的要求。
由于同步碎石封层将粘结剂的喷洒与碎石洒布两道工序集中在一台车上完成, 可以使碎石颗粒立即与刚喷洒的流动性好的120~140℃的热沥青或乳化沥青相接触, 并较深的埋入粘结剂内, 因此, 同步碎石封层技术具有以下几个特点:
1) 良好的防水性。
同步碎石封层整体力学特性是柔性的, 能增加路面抗裂性能、治愈路面龟网裂、减少路面反射裂缝, 因此提高了路面防渗水性能, 若使用聚合物改性沥青则效果更佳。
2) 良好的附着性和抗滑性。
同步碎石封层中被沥青粘结到路面上的骨料仍直接与轮胎接触, 其粗糙度增大了与橡胶轮胎之间的摩擦系数, 因此可显著提高路面的附着性和抗滑性并降低能耗。
3) 良好的耐磨性和耐久性。
同步洒布的碎石和沥青形成沥青结合料, 其碎石以2/3的高度陷入沥青, 增大了两者的接触面积, 并且由于沥青结合料的毛吸引力可以形成一个凹面, 该凹面与碎石紧密结合, 防止碎石流失, 因此使同步碎石封层具有良好的耐磨性和耐久性, 这也是沥青路面采用同步碎石封层技术进行预防性养护或修复性养护、使道路使用寿命得以延长的重要因素之一。
4) 良好的经济性。
同步碎石封层只需要较低的能耗, 据测算每m2沥青路面使用1.5kg沥青、8-12kg碎石即可, 其成本只是3cm热沥青混合罩面的50%左右, 而质量要好于罩面。
5) 同步碎石封层施工工序简单、施工速度快, 可及时限速开放交通, 一小时后可完全开放交通。
6) 同步碎石封层的性价比明显优于其他道路表面处治方法, 从而大大降低道路的养护维修成本。
综上作述, 同步碎石封层技术仅作为沥青路面预防性养护的其中一种, 正在被更多更广的应用到公路养护工作中来, 只有不断的采用新的技术、新的工艺, 积极探索, 勇于创新, 才能推进公路沥青路面面养护技术的发展。
摘要：近年来, 我国山区公路建设速度不断增快, 但是沥青路面病害常发, 使路面使用寿命和耐久性受到严峻考验, 为保证公路建设的经济效益和社会效益, 必须重视公路的预防性养护措施。结合2014年G212线部分路段进行的同步碎石封层技术, 对其所用材料, 具备特点进行分析。
封层类预防性养护 篇4
G227线扁张段起点位于甘青交界的扁都口, 止于甘州区南关饮马桥, 全长93.013km。G227线自1999年竣工以来, 在不断增长的交通量作用下, 部分路段不同程度的出现了路面裂缝、龟裂、车辙等常见病害, 为了改善车辆行驶条件, 延长公路使用寿命, 2007-2008年对K245+800-K275+800段共30km进行了路面裂缝处理后铺筑了乳化沥青稀浆封层, 根据行车使用情况, 效果较明显。同时, 分局组建了G227线乳化沥青稀浆封层工程科研课题组, 又在全分局范围内进行了公开招标, 择优选择了施工单位, 为课题的开展和工程的顺利施工奠定了基础。
稀浆封层, 是以乳化沥青为结合料, 加粉料 (水泥、石灰、粉煤灰、矿粉等) 、添加剂和水按一定的配合比拌和而成的流动状态的沥青混合料, 均匀摊铺在路面上而形成的沥青表面处治薄层。
稀浆封层技术20世纪40年代后期兴起于德国, 在美国, 稀浆封层的应用占全国黑色路面的60%, 其使用范围得到了拓展, 对新旧路面的老化、裂缝、光滑、松散、坑槽等病害起到了预防和维修的作用, 使路面的防水、抗滑、平整、耐磨性迅速提高。
2 施工原材料的技术要求
稀浆混合料的主要组成材料是骨料、乳化沥青和水, 还可根据需要适当添加矿物填料和化学添加剂, 所有的材料都有各自特定的要求, 应遵照相关规范要求选择。
2.1 乳化沥青
乳化沥青是稀浆混合料的重要组成部分, 主要用来裹覆骨料, 最终作为粘结料存在于稀浆封层中。在道路工程中常用的乳化沥青有阳离子型和阴离子型, 而根据破乳速度又可分为快裂 (RS) 、中裂 (MS) 和慢裂 (SS) , 用于稀浆封层的乳化沥青一般是慢裂型的, 而且目前以使用阳离子型为主。
(1) 乳化沥青的制备首要考虑的是基质沥青的选择, 开始只是根据以往路用沥青的经验, 还是选择了用库存伊朗70号沥青与兰炼180号沥青按比例掺配而成的90号和110号沥青分别作为生产乳化沥青的基质沥青, 但通过对原沥青的反复试验及与各种乳化剂进行试验乳化, 考虑到乳化沥青生产及被乳化的敏感性, 为了排除各种因素影响, 且通过作稳定性试验, 蒸发残留物试验及粘附性试验, 最终分析确定了易于被乳化且效果较好的克炼110号沥青作为生产乳化沥青的基质沥青。
(2) 乳化沥青制备乳化剂的选择是非常重要的, 根据乳化沥青稀浆封层的特点, 在施工过程中要有足够的可拌和时间且施工结束后可尽可能早的开放交通, 为此, 对河南华宏、山东派尼、美德维实伟克INDULIN MQK-1型和INDULIN W-2型乳化剂在同等条件下制备了试件, 通过蒸发残留物含量试验, 稳定性试验, 破乳速度试验且与石料的拌和试验等项目后, 通过对比最终选定了价格合理、质量稳定且适用的INDULIN W-2型乳化剂作为大规模生产乳化沥青的乳化剂。
(3) 乳化剂的用量及掺配比例是保证乳化沥青乳化的前提。在决定使用质量较好的进口乳化剂后, 我分局将选定的石料、沥青派专人送往美德维实伟克公司上海试验室进行乳化沥青、稀浆混合料的配方试验, 根据美德维实伟克公司配方, 对于稀浆封层乳化沥青使用INDULIN W-2型乳化剂掺量为总量的1%, 乳液PH=2, 按这种配方乳化沥青的蒸发残留物含量可达到60%, 水占到39%, 用小型乳化沥青胶体磨机根据不同掺配比例生产的乳化沥青蒸发残留物含量试验等试验项目确定了蒸发残留物含量在55%-60%之间的最佳的掺配比例为:乳化剂∶水∶浓盐酸∶沥青=1.2∶39∶0.52∶58。根据试验, 乳化剂掺量越高, 所生产的乳化沥青质量越稳定, 可供拌和时间也越长, 但成本会越高。因此, 确定合理的掺配比例既能保证工程质量又能降低工程成本、节约资金。
(4) 乳化沥青的乳化工艺也是影响沥青被乳化的重要因素。利用现有的乳化沥青生产设备生产乳化沥青, 在生产时严格控制好水的温度及沥青的温度是生产乳化沥青的前提, 然后控制好乳液的酸度和水、沥青的流量, 只有控制好这些, 才能生产出合格的乳化沥青。
(5) 乳化沥青储存稳定性是根据所使用的乳化剂品种及掺配量的不同而不同的, 乳化沥青生产出后要进行储存, 储存的容器要是密封的, 对于刚生产出的乳化沥青温度一般不低于75℃, 存入储存罐后, 要每天进行一次搅拌, 但也不能搅动太多, 搅动太多, 会加快其破乳时间。每次在使用前都进行了检验, 检验其残留物及各项指标是否始终满足要求, 保证罐顶和罐底的乳化沥青含量一致。输送前采用对乳液搅动较少的泵, 以免破坏乳液的稳定, 影响质量。从储存罐进入运送车运往工地时要采用自上而下自流的方式, 对于运送罐可以视施工时具体的温度要求可以是保温罐, 也可以是散热罐。
2.2 骨料
骨料是稀浆混合料的重要组成部分, 通常用于热拌沥青混合料施工的石料均可用于稀浆封层, 如石灰石、花岗岩、玄武岩等。用于稀浆封层的骨料首先应满足特定的级配要求, 其次应干净、坚硬、完全破碎、外观均匀。矿料中不得含有超过封层厚度的超粒径颗粒。在级配选择上应适中, 偏粗可能会导致空隙率大、防水效果较差, 偏细可能会导致强度不足而发软。
稀浆封层用石料还必须控制泥土含量即砂当量, 泥土含量越高, 危害越大。根据以往的经验, 砂用量过小, 会有以下不利因素发生:①沥青用量增加而无任何利益可言;②养护过程中发生过分收缩, 产生裂纹;③抗磨耗能力降低;④对某些乳化沥青可能导致破乳过快, 无法施工。
2.3 水
水也是稀浆混合料的重要组成部分, 它影响混合料的工作特性。稀浆混合料中的水有三个来源:骨料中的水、乳化沥青中的水和预湿骨料的水。
预湿骨料的水应该是洁净的, 一般可使用饮用水, 通常无需试验室检验, 不能使用含有泥沙的水和盐碱水。预湿水的加入起到润滑作用, 使得摊铺容易, 合适的用水量能使稀浆混合料达到最佳的工作状态。如预湿水太少或不用, 则拌和时细骨料就会迅速吸附乳液, 使乳液过早破乳, 造成拌和困难, 最终无法摊铺, 反之, 过量的水会使混合料离析, 沥青与细骨料飘浮甚至流失, 使得封层与原路面不能紧密结合以及表面光滑。合适的用水量需通过试验确定, 影响用水量的因素有:料级配、骨料的材质、路面条件、气候条件等。
2.4 矿物填料
矿物填料的使用主要有三个目的:①改善骨料级配;②促进稀浆混合料的稳定性;③调节破乳速度。矿物填料被认为是骨料的一部分, 其用量一般是矿物骨料总量的0.5%～2%, 使用最多的填料是水泥, 其次是石灰, 这两种填料具有化学活性的, 也可使用石灰石粉, 但是它只能调整矿料的级配。
2.5 添加剂
添加剂的作用是调节拌和时间与破乳速度, 与填料的不同之处是可溶于水, 不改变骨料的级配。常用的添加剂可分为两大类:无机盐类和表面活性剂类。添加剂的种类与用量需通过试验确定, 影响的因素有: ①骨料性质;②环境温度;③乳液温度;④矿粉含量。
3 矿料的选择及配合比的设计
3.1 矿料的选择
矿料的选择是乳化沥青稀浆封层施工的关键, 稀浆封层用矿料要有一定的级配, 使其形成密实而稳定的沥青混合料。骨料的最大粒径决定着铺筑的厚度, 细集料能保证混合料铺筑以后的密实性, 细料过少, 铺筑后大颗粒较多, 形成离析现象。细料过多, 会加快破乳速度, 甚至造成不能形成稀浆而无法施工。
根据G227线原路面状况、交通量、气候条件等因素, 我们采用ES-2型稀浆封层级配。在施工时通过对已选择的石料首先进行筛分, 将粒径大于6mm石料筛出, 然后拌合, 对筛分-拌合后矿料进行质量检查, 包括级配、砂当量、含水量、干容重等。检测结果必须符合要求, 与试验室的结果应一致。矿料堆放要在经过清理洁净的地面上, 避免过筛和上料时混入泥土, 并盖上彩条布防止雨水和尘土渗入。施工装料前应将矿料翻转几次, 保证矿料含水量一致、均匀, 避免因此产生稀浆混合料一会儿过稀、一会儿过干的现象。
3.2 施工配合比设计
合理的稀浆封层配合比是保证封层质量的前提, 按照《公路沥青路面施工技术规范》 (JTJ032--94) 、《稀浆封层和稀浆封层技术指南》和施工招标文件的相关要求, 根据以下试验来确定石料、乳化沥青、水和水泥的合理比例, 进行试验段的铺筑, 最终确定指导实际的施工配合比设计。
3.2.1 拌和试验
将稀浆混合料的组成成分按一定比例混合搅拌, 观察搅拌过程中的现象, 确定可拌和时间, 矿物填料或液体添加剂的使用量, 检验乳化沥青与石料的相容性, 判断是否适于摊铺。此试验应在预计的施工期间最高气温下进行, 对于稀浆封层混合料, 要求可拌和时间不小于120s。
3.2.2 粘结力试验
将稀浆混合料制成小园饼状试件, 在养护过程中的特定时间点使用粘结力试验仪在试件表面施加扭矩, 测定试件所能抵抗的最大扭矩。要求可开放交通的最小扭矩为20kg·cm。同时可根据30min和1h的扭矩判定稀浆混合料的成型特性。
3.2.3 湿剥落试验
判断混合料抗水破坏的能力。此试验采用完全固化的稀浆混合料进行水煮, 判断沥青膜的保持率, 合格的混合料应在90%以上。
3.2.4 湿轮磨耗试验
此试验用于确定最小沥青用量。按照不同的油石比拌制稀浆混合料并制成园饼状试件, 经过特定程序的养护后, 在规定的压力下使用特定的橡胶管以一定的旋转速度碾磨试件表面, 要求碾磨后的损失量不超过规定值。
3.2.5 负荷轮碾试验
最大沥青用量。以不同的油石比制作稀浆混合料试件并养护至完全固化, 使用特制的轮辙试验机碾压试件100次循环, 而后撤上热砂再碾压1000次循环, 要求碾压完毕后的试件粘附砂的量不超过规定值。
4 施工前对原路面的预处理工作
稀浆封层由于厚度薄, 只能作为表面保护层和磨耗层, 而不起承重性的结构作用, 因此对原有路面要求较严。原路面必须满足:具有足够的强度和刚度;具有良好的整体稳定性;表面平整、密实、清洁。施工前应对原路面进行预处理, 如下。
1) 修补。当原路面上有坑洞、边线破损和裂缝宽大时应进行修补。有深洞时, 应分层填补并压实, 虽然稀浆可以填补多数的裂缝, 但最好还是在铺设稀浆之前, 将宽大的裂缝封起来。对于大的拥包和深的车辙, 应先进行铣刨和填补, 泛油严重的区域宜做拉毛处理。
2) 清洁。修补完成后, 对需加铺封层的路面应事先将所有的杂物、灰尘、松动的材料、泥块等任何障碍物的东西加以清除。应在人工扫清或机械清扫后进行高压气吹扫或水冲。当原路面空隙率很大或透水性很高时, 应避免用水冲法。原路面有大块油污时, 应将其清除, 以免影响稀浆与路面的粘结。
3) 路面存在严重车辙时 (≥25mm) 时应当先进行车辙处理后再施工稀浆封层。
4) 在临近摊铺之前, 喷洒少量水以湿润原路面, 以有利于稀浆与原路面的粘结, 保证稀浆的相对稳定性, 利于稀浆的摊铺成型。洒水量以路面湿润为准, 不得有积水现象。
5) 施工放样:根据路面净宽, 调整摊铺箱宽度为3.0m, 分四次铺完, 摊铺前先放样划线, 以确保纵向接缝的平顺。
5 稀浆封层的施工技术要求
1) 施工前, 对要进行稀浆封层的路段进行处理。如有沉陷、拥包等现象先进行填补、削平保证平整度;摊铺前清扫路面, 保持路面的干净;放样划线之后进行路面润湿, 但不要有存水。
2) 施工用的原材料 (改性乳化沥青、矿料、水等) 应经检验合格后方可使用, 施工用矿料必须过筛, 把超大粒径的石料筛出去, 以免大粒径石料给稀浆混合料的拌和、摊铺带来不利影响。
3) 稀浆封层施工应采用稀浆封层摊铺机进行, 摊铺前必须对摊铺设备做全面的检查和调试, 同时标定摊铺厚度, 确定摊铺机工作状态完全正常时方可施工, 当原材料或配合比发生较大变化时, 应重新进行计量标定。
4) 稀浆混合料摊铺后, 若出现不平整处应立即用橡胶耙进行人工找平, 找平的重点部位为:起终点, 纵、横向接缝及超粒径颗粒引起的沟槽。
5) 接缝处理。对于纵向接缝, 如铺好的混合料出现部分凝固状态时, 应对其预湿后再进行下一车程的施工。对于横向接缝, 宜从上一车程的终端, 倒回5～10cm 的距离开始下一车程的施工, 驾驶员应保证机械的运行线形与上一车相吻合, 纵、横接缝漏接处应进行人工找平。
6) 根据选定的级配, 要求压实后的厚度在6mm左右, 不宜低于5mm 和大于10mm, 稀浆封层厚度过薄达不到防水的效果, 过厚则由于本身强度不足而可能形成油包。
7) 稀浆封层的施工气温及养护成型期内气温不得低于10℃, 且施工和养护成型期间如遇天气即将下雨或正在下雨时严禁施工, 雨后基层积水未干或未清除以前, 不可施工。
8) 注意早期养护, 在乳化沥青刚破乳时及时用小型轮胎压路机反复碾压4～6遍, 这样有利于提高密实度、早期强度和平整度以及防水性能。开放交通前对所摊铺好的路面全面检查一遍, 发现损坏及时修补。
6 结束语
通过实践, 稀浆封层技术有效防止了公路水损害, 不仅对路面的老化、裂缝、松散、坑槽等病害起到预防和维修作用, 还应用到了新建公路项目中。如用在高速公路下封层, 在基层上加铺乳化沥青稀浆封层, 起到很好的防水作用;在水泥混凝土路面或桥面上加铺稀浆封层, 能够起到改善外观, 提高平整度, 延长使用寿命的作用。由于稀浆封层用途广泛, 我们将继续不断对其进行研究, 以便更好的应用这门新技术, 为甘肃省养护事业服务。
参考文献
封层类预防性养护 篇5
关键词：喷砂雾封层技术,高速公路,预防性养护
1 前言
近年来, 车流量不断增多, 高速公路长期受重载车辆、超载车辆和自然因素的影响, 使沥青路面的平整度和抗滑力等得不到保障。相关负责人依据具体工程概况, 逐渐将喷砂雾封层技术应用到高速公路预防性养护中, 以恢复路面性能, 充分发挥高速公路的使用优势, 提高整体养护质量。
2 工程概况
某高速公路, 项目全长为75.423km, 行车速度为120km/h。路面结构由以下几个部分组成:18cm3%水泥稳定碎石底基层、36cm6%水泥稳定碎石基层、0.6cm沥青防水层、7cm粗粒式沥青混凝土、6cm中粒式混凝土和5cm中粒式沥青混凝土。该高速公路表层有轻度车辙及路面开裂问题, 路况不佳。经检测之后发现, 该路段存在坑槽、龟裂、纵横裂缝等问题, 路面东部坑槽和裂缝问题尤为严重。
3 原材料要求和配合比设计
3.1 原材料要求
喷砂雾封层施工技术的应用原理是以改性乳化沥青或陶土等为原材料, 与砂进行组合, 形成混合料。具体工程实践中, 借助专用含砂雾的封层高压喷洒车在沥青路面进行喷洒, 使路表面生成薄层, 从而对路面细微裂缝、石料掉落和水分下渗等问题进行有效遏制。同时, 它也能够延长路面使用寿命, 使路面具备良好的抗滑性, 以有效改善路面外观, 达到良好的预防性养护效果。
喷砂雾封层应用中涉及到的原材料主要有乳化沥青、砂、胶乳、水和成膜剂等, 施工人员可依据具体工程诉求, 适当加入添加剂。
(1) 乳化沥青。择取阳离子类型, 并且对乳液的破乳速度具备较高的要求, 以快裂型为宜。相较于普通道路背景下的乳化沥青, 雾封层乳化沥青的乳液粒度比较精细, 技术人员通常使用0.6mm筛孔检测乳液筛上的剩余沥青量[1]。
(2) 改性剂。通常应用SBR乳胶实现改性, 它能够确保雾封层具备较好的稳定性。具体工程实践中的使用量以10%为宜。
(3) 成膜剂。项目负责人和施工人员普遍选用醇类成膜剂, 它能够确保雾封层成型, 并保障乳液的均匀性及稳定性。
(4) 水。需以饮用水标准择取工程用水, 合理控制水的PH值, 使其保持在6-8左右。雾封层混合液配置初期, 需对乳化沥青再生剂和水进行检测, 观察二者是否相容。继而依据比例要求, 在烧杯中对其进行添加, 均匀搅拌, 静止。如果没有出现分层或沉淀情况, 表明水质与施工要求相符。
(5) 添加剂。具体工程实践中, 需要对路面实际情况和整体工程诉求进行考量, 继而在雾封层材料中加入定量添加剂。通常情况下, 缓解剂、促凝剂、再生剂等应用比较普遍, 且应用效果极佳。
3.2 确认洒布量
洒布量确认过程中的主要参考指标是路面粗糙度和渗水情况。通常情况下, 项目负责人和施工人员可将洒布量控制在0.2-0.6kg/m2。首先, 将试验阶段的洒布量作为主要参考指标, 在原路面上选取3个典型的点, 并在各个点上对具体区间进行确定。其次, 在该区间内对雾封层材料进行洒布, 洒布过程中, 要确保其均匀性。完成养护之后, 对该区间的抗滑系数和渗水情况等进行测定。如果与具体工程要求相符合, 可以将该区间洒布量作为具体施工过程中的主要参考指标。
3.3 混合材料要求
雾封层材料的配制难度相对较大。施工人员需结合具体工程背景, 参照相应的比例, 对乳化沥青、砂、成膜剂、乳胶、水和添加剂等进行配置, 保障雾封层材料质量。同时, 技术人员也要对雾封层材料进行存储, 将存储时间控制在1d, 避免出现雾封层沉淀[2]。
4 施工工艺流程
喷砂雾封层主要依靠的是人工喷洒工具及设备。如果路面出现结构性损害, 要先对其进行结构性修补, 继而开展雾封层施工。
4.1 清理原路面
雾封层洒布施工初期, 需要彻底清理原路面, 确保路面上没有泥浆、杂物和浮灰等, 确保路面表层干燥、整洁, 为雾封层施工奠定良好的基础。
4.2 雾封层洒布
(1) 准备材料和设备。施工初期, 需要检查设备和材料, 看其是否准备齐全。也要确保材料与具体施工要求相符合, 并检测雾封层乳液温度、洒布车高度及喷嘴通畅性等。
(2) 雾封层施工和养护。采用专业喷洒设备对雾封层进行喷洒施工, 并依据具体工程要求, 对洒布量和施工速度进行严格控制。施工人员可将洒布量设定为0.5-0.7kg/m2。如果专业喷洒设备不足, 也可采用人工洒布方法, 严格控制洒布过程, 涂刷均匀。施工人员需对路面基层进行清扫, 继而进行初次涂料, 确保沥青表层的毛细孔对涂料进行充分吸收, 并在基层形成防水层。涂料完全干透之后, 实施第二次涂料, 该环节也要将涂料均匀的涂抹到基面上, 严禁出现涂料堆积情况。施工后期路面横向接缝会导致路面修复中出现路面部分多油情况。施工人员可采取以下方法应对:沥青洒布车中的材料即将洒布结束, 要立即进行补料, 并严格控制洒布车位置, 使其退回所停位置之前的2-4m, 铺设油毛毡, 再次开展洒布作业。完成洒布之后, 及时撤走油毛毡。乳液施工过程中, 需要校准喷洒车, 喷嘴直径以4-5mm为宜。对乳液加热温度进行严格控制, 确保其不超过50℃, 并在常温状态下开展喷洒工作。施工人员要依据路面具体情况, 对乳液洒布量进行严格控制。如表1所示, 为雾封层施工质量要求。喷砂雾封层施工过程中, 要对施工区域车流量及行人进行管控, 开展封闭施工, 避免施工过程中受到干扰或污染施工作业区域。完成雾封层洒布之后, 仍需关闭施工区域3-5h, 以保证无缝层破乳成型[3]。
4.3 注意事项
施工过程中, 要保持周边环境及卫生状况良好, 并将路缘石和道路沿线护栏等设施落实到位。完成施工作业之后, 需对施工过程中的垃圾进行及时清扫。如果外界温度和路表面温度分别在10℃和15℃以下, 或阴雨天气, 严禁施工[4]。
5 结语
综上所述, 高速公路预防性养护有助于提高高速公路的整体性能。项目负责人和施工人员要结合具体工程背景, 对喷砂雾封层技术进行合理应用, 并对其原材料选择和配合比设计等进行严格控制, 按照正确的工艺流程开展施工, 提高高速公路整体养护质量。
参考文献
封层类预防性养护 篇6
关键词：有机硅,雾封层,预防性养护,沥青路面
0 引言
目前,我国公路交通建设取得了很大的成就,高速公路通车里程已超过5万km,其中90%以上为沥青路面。在今后一段时期内,我国的高速公路将由以建设为主转变为建设与养护并重,并逐步以养护为主。在这种形势下,研究、开发高速公路沥青路面养护新材料、新技术,实施路面预防性养护是我国高速公路发展的迫切需要。预防性养护是一种在路面状况未出现明显破坏的情况下,采取对现有道路系统进行有计划的基于费用和效益的养护策略。预防性养护在不提高路面结构能力的情况下,能够有效地减少水分进入路面结构内部,保护路面,减缓路面的破坏速率,纠正路面诸如平整度和非荷载性破坏,维持或改善路面现有的通车条件,通过延长原有路面的使用寿命来推迟昂贵的大修和重建[1]。
目前广泛应用的沥青路面预防性养护措施有:雾封层、裂缝填封、稀浆封层、微表处理、石屑封层、热拌沥青混合料薄层罩面等。其中,雾封层作为高速公路早期预防性养护最有效的方法之一已在国内推广。它是将乳化沥青、改性乳化沥青或沥青路面养护剂等流体状的材料,经喷洒机械喷洒在沥青路面上,进而达到封闭路面孔隙,稳定松散集料,修复路面老化的预防性养护目的[2]。
有机硅雾封层技术是在沥青路面上喷洒有机硅防水抗油剂的新型预防性养护技术。所用材料由湖北省环宇化工有限公司生产的有机硅树脂沥青路面防水材料,主要由硅树脂溶液、渗透剂和增粘剂组成[3]。有机硅雾封层技术对沥青路面的防护机理是,将有机硅防水抗油剂喷洒在沥青混凝土上面层,利用有机硅防水抗油剂优异的渗透性,渗透进入沥青面层内部,将内部的空隙尤其是微细空隙堵住,后续渗透凝固后,形成一道密实的防水层(见图1)。防水层形成后,水分无法渗入沥青路面结构中,另外还可以有效地阻挡紫外线,从而提高沥青路面的抗水损害、抗紫外老化能力,进而有效改善沥青路面的耐久性,延长路面的使用寿命。
本研究依托广东揭普惠高速公路预防性养护工程,对有机硅雾封层技术在高速公路预防性养护施工工艺进行了研究,并对其应用效果进行了综合分析和评价。
1 应用环境
广东揭普惠高速公路处于南亚热带气候区域,雨量十分充沛,年平均降雨量在1600~2000 mm,公路全长86.559 km,为双向4车道布置。由于高速公路所在区域雨水充足,车流量较大,在通车2年后,部分路段出现坑槽等严重的早期病害,其产生的原因是病害路段路面空隙率较大,雨水渗入沥青路面。为了防止路面进一步破坏,改善其路用性能,对高速公路进行了预防性养护施工,其中在JPAK5+000~25+000路段上采用了有机硅雾封层技术。
2 施工工艺
2.1 面层处理
(1)将面层表面的浮土、走砂、污垢及其它附着物清除,否则易导致涂膜破坏,影响防水抗油剂与沥青的粘结性能。
(2)保持面层干燥,若潮湿,待其干燥后再进行施工。
2.2 喷洒工艺
(1)分2次间歇式喷洒,第1次沿行车方向喷洒,施用量为150~200 g/m2。为提高抗滑能力,渗透后立即撒石屑和橡胶粉,m(石屑)∶m(橡胶粉)=7∶3,混合物撒布量为300~600 g/m2,要求撒布均匀、无堆积。
(2)待固化养生1~3 h后,第2次沿逆行车方向喷洒,施用量为100~150 g/m2,用来加强石屑和橡胶粉的粘结,防止行车散失及封堵孔隙,然后再养生3~4 h(视环境温度而定)即可通车。图2为有机硅雾封层前后路面的表观状况。
2.3 施工注意事项
(1)当地表温度低于5℃或者路面潮湿时,不宜施工。
(2)道路路面养护的喷洒总用量为250~350 g/m2,具体要视道路表面的粗糙程度、沥青路面的使用状况和年限而定。
(3)雾封层固化时间与气候、温度和施用量有关。
3 应用效果分析
测试该路段使用有机硅雾封层前后渗水能力及路用性能,通过对比分析评价有机硅雾封层在沥青路面上的应用效果。
3.1 抗渗效果
雾封层的主要作用是提高沥青路面的抗渗能力,本研究选取一段1000 m渗水比较严重的路段(JPAK6+000~JPAK7+400)中5个间隔200 m的测试点,作施工前后的对比来评价其抗渗效果。图3为施工前后此路段的渗水系数。
从图3可以看出,施工前此路段渗水比较严重,普遍超过150 m L/min,有机硅雾封层施工后,该路段的抗渗水能力得到了极大的改善,路面几乎不渗水,同时,在路面使用2个月后,路面仍然不渗水,这也表明有机硅树脂渗入路面表层,堵住了表面的微细空隙,提高了路面的抗渗能力。对比分析表明,有机硅雾封层具有优异的抗渗效果,有效地解决了此路段渗水严重的问题。
3.2 抗滑效果
雾封层技术降低沥青路面的抗滑能力是一个普遍存在的问题。在施工中通过采取撒石屑和橡胶粉的方法改善路面抗滑问题,取得了良好的效果。
根据JTJ 059—95《公路路基路面现场测试规程》,采用手工铺砂法和路面摆式摩擦仪对路面宏观构造深度和摩擦系数分别进行测量。我国现行《公路沥青路面设计规范》规定:年平均降雨量大于1000 mm的区域,高速公路或者一级公路须满足路面构造深度TD≥0.55 mm,摩擦系数≥42 BPN[4]。本文选取了5个间隔1000 m的点的施工前后数据作对比,如表1、表2所示。
mm
BPN
从表1、表2可以看出,有机硅雾封层施工后沥青路面的构造深度和摩擦系数指标都优于规范要求,路面使用2个月后,影响路面抗滑能力下降的表层有机硅树脂会在与车轮、石屑和橡胶粉的摩擦过程中剥落,使得路面的构造深度和摩擦系数都与施工前差别不大,均能满足路面抗滑指标的要求,同时也表明施工中采用铺撒石屑和橡胶粉的工艺能很好地改善雾封层后路面抗滑能力下降的问题。
3.3 沥青路面状况指数(PCI)
PCI是表征路面损坏状况的指标,它是综合路面的损坏类型、损坏严重程度和损坏密度情况计算得到的百分制数值,表3为路面破坏状况评价标准。使用有机硅雾封层的路段在2个月后,经广东省交通检测中心调查计算,路面的平均PCI值大于85,属于优级水平,表明采用有机硅雾封层的路面状况优良,达到了预防性养护目的。
3.4 总体效果评价
采用有机硅雾封层的揭普惠高速JPAK5+000~25+00路段,经广东省交通中心检测能形成约5 mm厚的防水层,防水效果显著,抗滑性能完全满足使用要求,各测点的路用性能优良,达到了预期的预防性养护的目的。
4 经济效益分析
表4介绍了几种常用雾封层技术的成本。
从表4可以看出,有机硅雾封层价格与其它路面预防性养护技术,如CAP雾封层、HAP雾封层等相比稍高,但是有机硅树脂兼具无机材料、有机材料的双重特性[5,6],与其它的养护材料相比具有优异的化学稳定性和耐久性,另外有机硅雾封层还具有施工工艺简便,开放交通时间短等优点。采用有机硅雾封层后,可以延缓路面中修3~5年,延缓路面大修5~7年,具有一次投入,长久受益的优势,减少了后期二次养护或者重修的投入,从长远来看具有突出的经济效益优势。
5 结语
有机硅雾封层技术是一种新型沥青路面预防养护技术,创新性地将具有优良特性的有机硅树脂应用于交通领域,通过在广东揭普惠高速公路上的应用,其优良的耐久性、抗渗性能、施工工艺简便及良好的社会经济效益等特点得到了体现,与其它的沥青路面雾封层预养护技术相比有其独特的优势,是今后一段时期内具有推广意义的路面预防性养护技术。
参考文献
[1]AASHTO Lead States Team on Pavement Preservation.Research Protocols for Pavement Preservation AASHTO Lead States’Work Plan[R].Washington:1999:1-2.
[2]孙祖望.沥青路面养护维修技术的发展与新材料、新工艺、新技术的应用(二)[J].建设机械技术与管理,2004,17(9):48-51.
[3]吴少鹏,李波.沥青路面防水抗油剂的研究与应用[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2005,29(5):663-666.
[4]JTJ D50—2006,公路沥青路面设计规范[S].
[5]幸松民,王一璐.有机硅合成工艺及产品应用[M].北京:化学工业出版社,2005.