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摘 要:改革開放以来,我国经济迅速腾飞,公路建设取得了令人瞩目的成绩,通车里程逐年增长。沥青路面因其自身优势在高速公路建设中得到了广泛应用,然而,在行车荷载等因素长期影响下,路面病害情况加剧,常见路面损坏形式包括坑槽、车辙、裂缝等,如何快速、有效修复路面病害,改善路面使用性能成为了当前亟待解决的问题。微波加热技术用于旧路病害养护维修,可大幅提高施工效率,且具有良好应用效果。
关键词:微波加热技术;沥青路面;养护维修
0 引言
近年来,我国公路建设事业取得了令人瞩目的成绩,通车里程迅速增长。然而,在公路建设里程增长的同时,也面临着大量的养护维修任务。沥青路面因其优异的性能在高等级公路中得到了广泛应用。但在长期实践中发现,在行车荷载和自然因素作用下,沥青路面极易出现大量早期病害,比如坑槽、裂缝、车辙等。为了消除病害,恢复路面使用性能,必须采取切实可行的养护维修方案,全面提升道路通行服务质量。目前,沥青路面修补法常分为两大类,即热补法和冷补法,其中热补法最为常见,又将其分为传统加热修补法和就地加热修补法,微波加热技术属于就地加热修补法之一,相比其他修补方法,微波加热技术性能可靠、成本低、效率高,是一种较为理想的道路病害修补工艺。
1 工程概况
某公路工程建成通车多年,随着沿线交通量日益增长,路面病害问题愈加严重。为了修补路面病害,本工程采用了微波加热法。选取具有代表性的路段作为试验段,共500 m长。为了保证修补效果,需提前做好路面损坏状况调查,经调查结果显示,本路段主要病害为车辙、横向裂缝、纵向裂缝、龟裂沉陷、坑槽等。决定采用微波加热技术修复沥青路面。
2 沥青混合料路用性能分析
微波对于我们来讲并不陌生,在日常生活中便可接触,譬如微波炉加热原理。目前,已证实在微波加热机理当中包含多种原理,如超热效应、光化学聚焦、PMF效应等等。在沥青路面维修养护当中,微波加热技术属于就地加热修补法之一,相比其他修补方法,微波加热技术性能可靠、成本低、效率高,是一种较为理想的道路病害修补工艺。
2.1 高温性能
采用微波加热技术修复后的沥青混合料性能存有一定变化,针对其高温性能本文采用60℃车辙试验进行评定分析。车辙板试样尺寸为300×300×30 mm,在车辙板上橡胶轮(0.7 MPa压力)往返运动的频率为42次/min,测定其动稳定度。检测结果为修复前动稳定度为6 500次/min,修复后为7 600次/min,由此可见,沥青混合料经微波加热修复后,其动稳定度大幅提升。原因在于2点,第一,微波加热导致的老化问题并不严重,提升了抗变形能力。第二,沥青混合料微波加热之后,再次经碾压施工后,大幅降低了混合料的空隙率和密实度,同样会增强抗变形能力。
2.2 低温性能
在低温性能检测中,本文采用了低温弯曲试验,以-10℃为试验温度,250×30×35 mm为试件尺寸,50 mm/min为加载速率。试验结果显示,微波加热修复前,弯拉应变为3 500 με;修复后,弯拉应变为2 800 με。由此说明很大程度上,沥青混合料经微波加热后,可大幅降低其低温性能。但相比现行规范要求2 500 με,修复后仍可满足规定。
2.3 水稳定性
当沥青混合料内部浸入雨水后,将会引发大量病害,增加水损坏程度。因此,本文针对水稳定性检测,采用了两种试验方法,即浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验。
(1)浸水马歇尔试验。在60℃水内,将沥青混合料马歇尔试件浸泡2 d,以此测取残留马歇尔稳定度。
(2)冻融劈裂试验。在真空条件下,浸泡试件15 min,待恢复压力达到环境标准后,在水内在此浸泡试件30 min,随后在冰箱低温条件下(-18℃)进行16 h冷冻存放,之后取出试样,浸泡热水(60℃)1 d。最后,在25℃水内放置试样2 h,按照加载速率50 mm/min进行试验分析。
通过上述2项试验,可获取结果如表1所示。
由此可见,沥青混合料经微波加热处理后,将会影响混合料的水稳定性能。但整体来讲,降低幅度不大,仍可达到规范要求。修复后残留稳定度为82%,大于规范值≥80%,满足规定。修复后冻融劈裂强度比为84.2%,大于规范值≥75%,满足规定。
通过上述分析,沥青混合料经微波加热处理后,高温性能、低温性能、水稳定性均受到了一定影响,但均处于规范要求以内,具有可行性。
3 沥青路面微波加热养护施工技术要点
3.1 车辙处理
根据现场路面损坏调查情况显示,本路段存在较为严重的车辙病害,范围覆盖全段,平均深度在5 mm左右,多为失稳型车辙病害。为了解决此类车辙病害,可采用“微波加热+碾压整平”方案。施工流程为:清理原路面—加热病害区域—添加新料—摊铺整平—碾压。
第一,清理原路面。在车辙病害处治前,要先将原路面清理干净,保证病害部位无杂质、无尘土等,确保其洁净、干燥。第二,加热病害区域。通过微波加热设备进行病害区域加热处理,保证加热温度等参数满足设计要求。第三,添加新料。针对车辙病害部位缺料情况,需及时添加适量的沥青混合料,确保新料和旧路面材料相符,保证填补适中。第四,摊铺整平。针对新掺加的材料,需及时摊铺、整平。第五,碾压。待完成上述施工作业后,需及时进行碾压,保证压实度满足规定要求。
3.2 裂缝处理
目前,裂缝修补施工常采用两种方法,即热灌封与冷灌缝。根据以往经验可知,在裂缝修补当中若采用单一的冷灌缝法,存在很多问题,且不利于提升后期施工质量。究其原因在于灌缝材料和旧料间的粘结性能不足。若一味采用热灌缝法,虽能克服冷灌缝的缺陷,但存在施工效率低,环境污染大等问题。针对这一问题,本文决定采用微波加热法。这种方法需提前对裂缝周边的旧料进行预热,待灌注施工之后,便可灌注新材料。根据本工程的病害情况,主要裂缝类型为纵向、横向裂缝,长度多在2 m以上,且存在横贯裂缝,但整体来讲,多为轻微裂缝。此外,局部存在龟裂沉陷情况,深度多为43 mm~52 mm,面积不超过2.5 m×1.5 m。 为了解决此类病害,决定采用“微波加热+灌注沥青”方案。施工流程为:清理裂缝部位—加热—灌注新沥青材料
—开放交通。
第一,清理裂缝部位。施工前,要先将裂缝部位及其施工作业区域清理干净,确保缝内无杂物,也可通过高压气吹扫裂缝。第二,加热。通过微波加热设备对所需施工部位进行连续不断地加热,加热时间不得少于15 min ,且严控加热温度。第三,灌注新瀝青。完成上述施工作业后,便可按量灌注新沥青材料,保证灌注量充足。第四,开放交通。待缝口多余沥青材料清理干净之后,且各项指标满足规定要求,即可开放交通。
3.3 坑槽处理
在本工程当中,也存在大量坑槽病害,面积多在2.0 m
×1.2 m以下。为了修复此类病害,需先清理干净松散的颗粒材料,随后填筑新材料。施工流程为:加热—填筑新料—碾压—开放交通。
第一,加热。针对坑槽病害区域进行加热,加热时间可控制在20 min~25 min之间。第二,完成微波加热施工工序之后,便可加入一定量的新沥青混合料。并完成摊铺、整平施工工艺,随后清除多余的松散粒料。第三,碾压。按照碾压施工原则,进行“2遍静压+4遍振压”施工,保证压实度符合设计要求。第四,待满足各项施工要求后,且修补部位的温度基本与外部环境温度相同的情况下,即可开放交通。
4 结束语
综上所述,沥青路面因其行车舒适、噪音小、平整度良好等优势在高速公路建设中得到了广泛应用。然而,在车辆荷载和自然因素的长期作用下,路面病害时常发生,尤其是裂缝、车辙、坑槽等较为普遍。传统热补方法存在施工周期长、交通影响大、施工效率低等不足之处,微波加热技术是一种新型的路面修补方法,该技术可有效克服传统热补方法缺点,是一种修补迅速、效果良好的沥青路面养护技术,将其用于旧路养护维修具有重要的现实意义。
参考文献:
[1]蔡园,冯旭,熊锐,等.吸波沥青混合料在路面工程中的应用研究进展[J].公路交通技术,2017(4):32-36.
[2]李峰.微波用于沥青混合料加热的优势分析[J].北方交通,2017(7):137-139.
[3]钱璞,李龙龙.沥青路面养护中微波加热技术的应用[J].交通标准化,2011(15):69-72.
[4]张天琦,焦生杰.在沥青路面养护中应用微波加热的安全性[J].筑路机械与施工机械化,2019(6):103-109.
[5]吴宝良.微波加热技术在沥青路面综合养护车上的应用[J].科技与企业,2013(13):266.
[6]李永旭.基于微波加热就地热再生技术在沥青路面养护中的应用[J].交通世界(建养.机械),2014(3):96-97.
关键词:微波加热技术;沥青路面;养护维修
0 引言
近年来,我国公路建设事业取得了令人瞩目的成绩,通车里程迅速增长。然而,在公路建设里程增长的同时,也面临着大量的养护维修任务。沥青路面因其优异的性能在高等级公路中得到了广泛应用。但在长期实践中发现,在行车荷载和自然因素作用下,沥青路面极易出现大量早期病害,比如坑槽、裂缝、车辙等。为了消除病害,恢复路面使用性能,必须采取切实可行的养护维修方案,全面提升道路通行服务质量。目前,沥青路面修补法常分为两大类,即热补法和冷补法,其中热补法最为常见,又将其分为传统加热修补法和就地加热修补法,微波加热技术属于就地加热修补法之一,相比其他修补方法,微波加热技术性能可靠、成本低、效率高,是一种较为理想的道路病害修补工艺。
1 工程概况
某公路工程建成通车多年,随着沿线交通量日益增长,路面病害问题愈加严重。为了修补路面病害,本工程采用了微波加热法。选取具有代表性的路段作为试验段,共500 m长。为了保证修补效果,需提前做好路面损坏状况调查,经调查结果显示,本路段主要病害为车辙、横向裂缝、纵向裂缝、龟裂沉陷、坑槽等。决定采用微波加热技术修复沥青路面。
2 沥青混合料路用性能分析
微波对于我们来讲并不陌生,在日常生活中便可接触,譬如微波炉加热原理。目前,已证实在微波加热机理当中包含多种原理,如超热效应、光化学聚焦、PMF效应等等。在沥青路面维修养护当中,微波加热技术属于就地加热修补法之一,相比其他修补方法,微波加热技术性能可靠、成本低、效率高,是一种较为理想的道路病害修补工艺。
2.1 高温性能
采用微波加热技术修复后的沥青混合料性能存有一定变化,针对其高温性能本文采用60℃车辙试验进行评定分析。车辙板试样尺寸为300×300×30 mm,在车辙板上橡胶轮(0.7 MPa压力)往返运动的频率为42次/min,测定其动稳定度。检测结果为修复前动稳定度为6 500次/min,修复后为7 600次/min,由此可见,沥青混合料经微波加热修复后,其动稳定度大幅提升。原因在于2点,第一,微波加热导致的老化问题并不严重,提升了抗变形能力。第二,沥青混合料微波加热之后,再次经碾压施工后,大幅降低了混合料的空隙率和密实度,同样会增强抗变形能力。
2.2 低温性能
在低温性能检测中,本文采用了低温弯曲试验,以-10℃为试验温度,250×30×35 mm为试件尺寸,50 mm/min为加载速率。试验结果显示,微波加热修复前,弯拉应变为3 500 με;修复后,弯拉应变为2 800 με。由此说明很大程度上,沥青混合料经微波加热后,可大幅降低其低温性能。但相比现行规范要求2 500 με,修复后仍可满足规定。
2.3 水稳定性
当沥青混合料内部浸入雨水后,将会引发大量病害,增加水损坏程度。因此,本文针对水稳定性检测,采用了两种试验方法,即浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验。
(1)浸水马歇尔试验。在60℃水内,将沥青混合料马歇尔试件浸泡2 d,以此测取残留马歇尔稳定度。
(2)冻融劈裂试验。在真空条件下,浸泡试件15 min,待恢复压力达到环境标准后,在水内在此浸泡试件30 min,随后在冰箱低温条件下(-18℃)进行16 h冷冻存放,之后取出试样,浸泡热水(60℃)1 d。最后,在25℃水内放置试样2 h,按照加载速率50 mm/min进行试验分析。
通过上述2项试验,可获取结果如表1所示。
由此可见,沥青混合料经微波加热处理后,将会影响混合料的水稳定性能。但整体来讲,降低幅度不大,仍可达到规范要求。修复后残留稳定度为82%,大于规范值≥80%,满足规定。修复后冻融劈裂强度比为84.2%,大于规范值≥75%,满足规定。
通过上述分析,沥青混合料经微波加热处理后,高温性能、低温性能、水稳定性均受到了一定影响,但均处于规范要求以内,具有可行性。
3 沥青路面微波加热养护施工技术要点
3.1 车辙处理
根据现场路面损坏调查情况显示,本路段存在较为严重的车辙病害,范围覆盖全段,平均深度在5 mm左右,多为失稳型车辙病害。为了解决此类车辙病害,可采用“微波加热+碾压整平”方案。施工流程为:清理原路面—加热病害区域—添加新料—摊铺整平—碾压。
第一,清理原路面。在车辙病害处治前,要先将原路面清理干净,保证病害部位无杂质、无尘土等,确保其洁净、干燥。第二,加热病害区域。通过微波加热设备进行病害区域加热处理,保证加热温度等参数满足设计要求。第三,添加新料。针对车辙病害部位缺料情况,需及时添加适量的沥青混合料,确保新料和旧路面材料相符,保证填补适中。第四,摊铺整平。针对新掺加的材料,需及时摊铺、整平。第五,碾压。待完成上述施工作业后,需及时进行碾压,保证压实度满足规定要求。
3.2 裂缝处理
目前,裂缝修补施工常采用两种方法,即热灌封与冷灌缝。根据以往经验可知,在裂缝修补当中若采用单一的冷灌缝法,存在很多问题,且不利于提升后期施工质量。究其原因在于灌缝材料和旧料间的粘结性能不足。若一味采用热灌缝法,虽能克服冷灌缝的缺陷,但存在施工效率低,环境污染大等问题。针对这一问题,本文决定采用微波加热法。这种方法需提前对裂缝周边的旧料进行预热,待灌注施工之后,便可灌注新材料。根据本工程的病害情况,主要裂缝类型为纵向、横向裂缝,长度多在2 m以上,且存在横贯裂缝,但整体来讲,多为轻微裂缝。此外,局部存在龟裂沉陷情况,深度多为43 mm~52 mm,面积不超过2.5 m×1.5 m。 为了解决此类病害,决定采用“微波加热+灌注沥青”方案。施工流程为:清理裂缝部位—加热—灌注新沥青材料
—开放交通。
第一,清理裂缝部位。施工前,要先将裂缝部位及其施工作业区域清理干净,确保缝内无杂物,也可通过高压气吹扫裂缝。第二,加热。通过微波加热设备对所需施工部位进行连续不断地加热,加热时间不得少于15 min ,且严控加热温度。第三,灌注新瀝青。完成上述施工作业后,便可按量灌注新沥青材料,保证灌注量充足。第四,开放交通。待缝口多余沥青材料清理干净之后,且各项指标满足规定要求,即可开放交通。
3.3 坑槽处理
在本工程当中,也存在大量坑槽病害,面积多在2.0 m
×1.2 m以下。为了修复此类病害,需先清理干净松散的颗粒材料,随后填筑新材料。施工流程为:加热—填筑新料—碾压—开放交通。
第一,加热。针对坑槽病害区域进行加热,加热时间可控制在20 min~25 min之间。第二,完成微波加热施工工序之后,便可加入一定量的新沥青混合料。并完成摊铺、整平施工工艺,随后清除多余的松散粒料。第三,碾压。按照碾压施工原则,进行“2遍静压+4遍振压”施工,保证压实度符合设计要求。第四,待满足各项施工要求后,且修补部位的温度基本与外部环境温度相同的情况下,即可开放交通。
4 结束语
综上所述,沥青路面因其行车舒适、噪音小、平整度良好等优势在高速公路建设中得到了广泛应用。然而,在车辆荷载和自然因素的长期作用下,路面病害时常发生,尤其是裂缝、车辙、坑槽等较为普遍。传统热补方法存在施工周期长、交通影响大、施工效率低等不足之处,微波加热技术是一种新型的路面修补方法,该技术可有效克服传统热补方法缺点,是一种修补迅速、效果良好的沥青路面养护技术,将其用于旧路养护维修具有重要的现实意义。
参考文献:
[1]蔡园,冯旭,熊锐,等.吸波沥青混合料在路面工程中的应用研究进展[J].公路交通技术,2017(4):32-36.
[2]李峰.微波用于沥青混合料加热的优势分析[J].北方交通,2017(7):137-139.
[3]钱璞,李龙龙.沥青路面养护中微波加热技术的应用[J].交通标准化,2011(15):69-72.
[4]张天琦,焦生杰.在沥青路面养护中应用微波加热的安全性[J].筑路机械与施工机械化,2019(6):103-109.
[5]吴宝良.微波加热技术在沥青路面综合养护车上的应用[J].科技与企业,2013(13):266.
[6]李永旭.基于微波加热就地热再生技术在沥青路面养护中的应用[J].交通世界(建养.机械),2014(3):96-97.