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摘要:沥青路面具有行车平稳、不反光、噪声低、粉尘少、维修养护方便、对交通影响少等较多的优点, 被广泛应用,但随着时间的推移, 新的沥青路面将会慢慢转脆,失去弹性, 逐渐硬化, 出现裂缝、坑槽, 直至老化、严重龟裂。本文对公路沥青路面养护技术进行分析,并以工程实例对雾封层技术与再生修复技术进行了对比、分析。
关键词:公路;沥青路面;路面早期损坏;养护技术
Abstract: the asphalt pavement is smooth, not driving glance, low noise and little dust, maintenance maintenance convenience, the less traffic impact more advantages, is widely used, but as time goes on, the new asphalt pavement will slowly turned crispy, lost flexibility, gradually sclerosis, crack, pit slot, until the aging, severe cracking. In this paper, the highway asphalt pavement maintenance technology are analyzed, and based on the project example of fog sealing layer technology and renewable repair technology are compared and analyzed.
Keywords: highway; The asphalt pavement; Pavement early damage; Maintenance technology
中图分类号:U416.217 文献标识码:A 文章编号:
近年来,我国公路建设事业快速发展,同时,公路路面也将面临繁重的养护维修任务。我国高速公路和 一级公路的沥青路面的设计寿命为15年,而实际上我国目前2~3年或6~8年就需要大面积维修,这就是人们常说的沥青路面早期破损。这些早期破损,常表现为:(1)路面开裂,裂缝进水,发展成承载能力下降的龟裂破坏;(2)雨季因水损害出现翻浆和坑槽。归根结底,路面早期破坏最直接影响是路面使用寿命缩短和经济效益下降。在病害出现的初期能及时实施合适的养护对沥青路面的寿命或延长大修的寿命有重要意义[1],现在就对广东省某省道公路的沥青路面出现的病害进行的养护技术实际情况进行研究比对。
一、 目前常用的沥青路面预防性养护技术
1、稀浆封层技术
聚合物改性乳化沥青稀浆封层技术是一种采用高分子聚合物使乳化沥青改性的沥青路面铺筑技术。稀浆封层所用的材料是具有良好级配的集料和 乳化沥青的混合物,由稀浆封层摊铺机拌和并铺设 在路面上,稀浆固化后开放交通。该技术适用于路基基本稳定、路面出现不同程度的氧化、疲劳龟裂等病害的道路处理。稀浆封层能恢复路面的抗滑性能,并可部分恢复路面平整度,而且还可封水,防止表面裂纹和疲劳龟裂的扩散,具有快速、有效、成本低等优点,能较好地延长道路的使用寿命。
2、雾封层技术
當沥青路面正常使用几年后,路面开始出现轻微疲劳龟裂、损失细骨料的现象,并且其渗水性大大提高,路面水会经过裂缝或细骨料损伤处(露骨处)进入到沥青混合料中,这进一步加速了路面的损坏。 这时路面基本完好,如果在这一时期不进行及时处理,会引起网裂、龟裂、坑洞等路面破坏,继而导致更为严重的破坏,造成养护时间和资金的浪费,同时也影响交通的畅通和经济的发展。
雾封层作为高速公路早期预防性养护最有效的方法之一,2004年《第二届全国公路科技创新高层论坛》上把它作为养护新技术在全国推广。雾封层技术是将乳化沥青、改性乳化沥青以雾状喷洒在沥青路面上,封闭路面孔隙,修复路面老化,改善路面外观。它是发达国家经常采用的沥青路面预防性养护技术,目前在我国也得到了初步应用。雾封层技术的关键是要有高品质的乳化沥青喷洒设备和乳化沥青材料。目前国内已经可以生产适合雾封层技术的喷洒设备和乳化沥青,为大面积推广该技术扫除了障碍。
雾封层的作用机理:沥青在路面结构中受到日 光(紫外线)、气温、降水和空气(氧)的综合作用,产 生一系列物理和化学变化,其路用性能逐渐降低,称 这种变化的过程为“老化”。老化的速度越快,耐久 性越差,沥青层越容易产生各种病害,面层使用寿命 缩短。老化后的沥青通过适当的技术措施,例如掺 加再生剂使其恢复(甚至超过)原来的性能,即所谓的“再生”。沥青老化后,在化学组分含量方面的变 化之一是沥青质增加,而再生剂的掺加则可使沥青 质相对含量减少。
雾封层可以采用喷涂、滚涂、刮涂等工艺施工, 涂层以两次为宜。基面清理后施工第一遍,保证涂料能充分渗入沥青表面的毛细孔,以封闭毛细孔,形成防水层,活化沥青层,改善表层沥青的性能;然后
施工第二遍,确保遗漏的点和面涂上涂料。
雾封层一般用于轻度到中度细料损失或松散的道路,开级配混合料出现松散时,雾封层可有效解决。无论是交通量小的道路还是交通量大的道路均可使用雾封层。雾封层可更新和保护旧氧化沥青路面,填补小型裂缝和表面空隙,使低温下的路面免受损害,加深沥青路面的颜色,加大沥青路面与标线的对比度,防止开级配路面松散。
3、微表处技术
微表处技术是稀浆封层技术发展的高级阶段, 是以高分子改良乳化沥青为粘结材料,并且以薄层工艺为主的冷拌混合料施工技术。这种技术采用专用机械设备将聚合物改性乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料, 摊铺到原路面上,形成具有高抗滑和耐久性能的薄层,并能很快开放交通。微表处有良好的封水效果,可以有效防止路面水损害的发生和发展,扭转路面坑槽补不胜补的被动局面。该技术主要用于建立和恢复道路表面功能,使道路形成防水、抗滑、耐磨、耐久的表面功能层。
4、就地热再生技术
就地热再生技术是利用就地热再生机组,在施工现场将旧沥青砼路面加热、翻松,通过喷洒再生 剂、现场拌和后就地摊铺、碾压成型。它实现了旧沥 青混合料的再利用;通过添加再生剂恢复了老化沥 青的物理力学性能;通过再生工艺,可以治理路面表 面层的病害。
目前,阻碍该技术推广的因素主要包括:设备依赖进13,价格过高;工艺较复杂,施工效率较低,施工组织难度较大;仅限于维修沥青表层3~5 cm的病害,适用范围相对较窄。
5、复合式路面加铺罩面技术
在水泥砼路面上加铺沥青砼罩面前,为了防止反射裂缝的出现,往往需要先对水泥路面进行处理,其中常用的处理方法之一就是对水泥路面进行界面处理。为实现快速、有效的旧水泥路面破碎、固定,国外常采用冲击压实或水泥路面碎石化技术。目前,这两种技术均在我国得到初步应用。
二、实例应用
1 项目概况
1.1工程背景
广东省某省道公路是一级公路并参照城市主干道标准建设,双向全长八车道沥青混凝土路面。设计行车速度120km/h,设计荷载为汽-超20级、挂车120。
1.2气候背景
路线经过地区属亚热带季风气候区,气候温暖,日照时间长,雨量充沛,降雨主要集中在6~7月份。项目影响区内的河流为流溪河水系。路线所经地区地面径流均由降雨产生,径流在年内分配不均匀,一般雨季和汛期占全年径流量的65%~85%,年平均径流系数在0.56以上。沿线水文地质情况较好,地下水质良好,无腐蚀性。
2 沥青路面的破坏形式及原因
该沥青路面病害主要是功能性破坏,即沥青路面面层出现轻微裂缝、麻面脱皮、泛油、沥青老化、路面渗水等轻微病害造成路面的不平整和抗滑性能的下降,使其不再具有预期的功能。主要病害形式如下:
裂缝,横向裂缝这种病害比较普通,主要由于沥青面层温度收缩和半刚性基层的干缩或温缩引起,路基压实度不足也会引起这种病害[2]。纵向裂缝大多发生在半填半挖路基或路面加宽处,主要由路基的不均匀沉降造成。龟裂其初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行纵缝,逐渐在纵缝间出现横向或斜向连接缝形成龟裂。主要是由于路面结构强度不足引起。
松散主要出现在水损坏严重的路段上。
坑槽是龟裂和松散等其他损坏进一步发展的结果。
泛油沥青混合料中沥青含量过多,空隙率较小,高温稳定性差,是产生泛油的主要原因[3]。
3养护技术研究
对于沥青路面功能性破坏,可以通过修整、养护来恢复路面的整体性和抗滑性,即通过预防性养护技术措施,改善和提高沥青路面良好的使用性能和延长其使用寿命,以滿足行车要求。
选择养护措施应综合考虑原路面结构类型、路面病害情况、交通量等级、气候条件以及养护措施的工程特性和经济特性等因素。 选择的养护措施除应满足路面服务性能的要求外,还应具有良好的效益费用比,并满足环境保护的要求。如何选在合适的时机,选择合适的养护措施,是养护策略的关键点,现就广东省相关的经验进行介绍:
表1-1养护时机判断标准
在确定好养护措施的强度后,在这个基础上,根据最佳养护时机的理念:在最佳的时机采取预防性养护措施将会花费最小的养护成本而取得最大的养护效益 [4]。
4 养护措施实施
由于该路段的路况较好,前期对路况调查PCI值为96.25;横向力系数SFC值50左右;车辙深度RD(mm)值为4左右;裂缝率CR值(m/1000m2)为8左右。针对该情况,结合前面介绍的沥青路面养护策略和措施,该路段主要是需进行轻度养护,主要养护措施选择如下2种:
4.1雾封层技术
是在沥青面层上喷洒一层薄薄的、高渗透性改性乳化沥青,形成一层严密的防水层将路面封闭,起到隔水防渗、保护路面使用功能,最大限度地减少路面的水破坏,加大路面粗细骨料间的黏结力,由此延长路面使用寿命。在沙太公路上实施后,经检测横向力系数和渗水系数如下表:
表1-2横向力系数SFC分析表1
表1-3 渗水力系数ml/min
4.2沥青路面再生修复技术
沥青路面表层渗透再生修复技术是在不改变沥青道路面层结构的前提下,经专用洒布车将沥青路面养护剂喷洒在沥青路面上,通过材料与路表老化层的一系列物理、化学反应实现对老化层的再生修复,实现“标本兼治”的沥青路面预防性养护技术。
在沙太公路上实施后,经检测横向力系数和渗水系数如下表:
表1-4横向力系数SFC分析表2
表1-5 渗水力系数ml/min
三、结语
随着公路建设事业的不断快速发展,沥青路面的养护越来越
被广大道路工作者所重视。做好沥青路面的养护及预防性养护,对延长沥青路面的使用寿命、保持路面良好的使用性能具有十分重要的意义。实施前广东省某省道公路路段养护前渗水系数基本维持80~120ml/min之间,实施后基本可以达到防渗水效果,渗水系数基本达到0,防水效果良好;但雾封层技术在实施后横向力系数,有所下降,影响行车安全;而沥青路面再生修复技术实施后横向力系数有所提升,数值达到60左右,所以针对该路段沥青路面养护效果数据分析,推荐使用路面再生修复技术进行路面养护。
参考文献:
[1] 肖军.高等级公路沥青路面水损害原因及处治措施.公路交通科技.应用技术版.2010.01(4)46-48.
[2] 李向阳.高等级公路沥青路面预防性养护.筑路机械与施工机械化.
[3] JTJ073.2-2001,公路沥青路面养护技术规范[S]
[4] 广东省交通运输厅,广东省高速公路有限公司,华南理工大学.,广东华路交通科技有限公司广东省高等级公路沥青路面预防性养护技术手册(试用) [S].广州,2010 :3~4
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:公路;沥青路面;路面早期损坏;养护技术
Abstract: the asphalt pavement is smooth, not driving glance, low noise and little dust, maintenance maintenance convenience, the less traffic impact more advantages, is widely used, but as time goes on, the new asphalt pavement will slowly turned crispy, lost flexibility, gradually sclerosis, crack, pit slot, until the aging, severe cracking. In this paper, the highway asphalt pavement maintenance technology are analyzed, and based on the project example of fog sealing layer technology and renewable repair technology are compared and analyzed.
Keywords: highway; The asphalt pavement; Pavement early damage; Maintenance technology
中图分类号:U416.217 文献标识码:A 文章编号:
近年来,我国公路建设事业快速发展,同时,公路路面也将面临繁重的养护维修任务。我国高速公路和 一级公路的沥青路面的设计寿命为15年,而实际上我国目前2~3年或6~8年就需要大面积维修,这就是人们常说的沥青路面早期破损。这些早期破损,常表现为:(1)路面开裂,裂缝进水,发展成承载能力下降的龟裂破坏;(2)雨季因水损害出现翻浆和坑槽。归根结底,路面早期破坏最直接影响是路面使用寿命缩短和经济效益下降。在病害出现的初期能及时实施合适的养护对沥青路面的寿命或延长大修的寿命有重要意义[1],现在就对广东省某省道公路的沥青路面出现的病害进行的养护技术实际情况进行研究比对。
一、 目前常用的沥青路面预防性养护技术
1、稀浆封层技术
聚合物改性乳化沥青稀浆封层技术是一种采用高分子聚合物使乳化沥青改性的沥青路面铺筑技术。稀浆封层所用的材料是具有良好级配的集料和 乳化沥青的混合物,由稀浆封层摊铺机拌和并铺设 在路面上,稀浆固化后开放交通。该技术适用于路基基本稳定、路面出现不同程度的氧化、疲劳龟裂等病害的道路处理。稀浆封层能恢复路面的抗滑性能,并可部分恢复路面平整度,而且还可封水,防止表面裂纹和疲劳龟裂的扩散,具有快速、有效、成本低等优点,能较好地延长道路的使用寿命。
2、雾封层技术
當沥青路面正常使用几年后,路面开始出现轻微疲劳龟裂、损失细骨料的现象,并且其渗水性大大提高,路面水会经过裂缝或细骨料损伤处(露骨处)进入到沥青混合料中,这进一步加速了路面的损坏。 这时路面基本完好,如果在这一时期不进行及时处理,会引起网裂、龟裂、坑洞等路面破坏,继而导致更为严重的破坏,造成养护时间和资金的浪费,同时也影响交通的畅通和经济的发展。
雾封层作为高速公路早期预防性养护最有效的方法之一,2004年《第二届全国公路科技创新高层论坛》上把它作为养护新技术在全国推广。雾封层技术是将乳化沥青、改性乳化沥青以雾状喷洒在沥青路面上,封闭路面孔隙,修复路面老化,改善路面外观。它是发达国家经常采用的沥青路面预防性养护技术,目前在我国也得到了初步应用。雾封层技术的关键是要有高品质的乳化沥青喷洒设备和乳化沥青材料。目前国内已经可以生产适合雾封层技术的喷洒设备和乳化沥青,为大面积推广该技术扫除了障碍。
雾封层的作用机理:沥青在路面结构中受到日 光(紫外线)、气温、降水和空气(氧)的综合作用,产 生一系列物理和化学变化,其路用性能逐渐降低,称 这种变化的过程为“老化”。老化的速度越快,耐久 性越差,沥青层越容易产生各种病害,面层使用寿命 缩短。老化后的沥青通过适当的技术措施,例如掺 加再生剂使其恢复(甚至超过)原来的性能,即所谓的“再生”。沥青老化后,在化学组分含量方面的变 化之一是沥青质增加,而再生剂的掺加则可使沥青 质相对含量减少。
雾封层可以采用喷涂、滚涂、刮涂等工艺施工, 涂层以两次为宜。基面清理后施工第一遍,保证涂料能充分渗入沥青表面的毛细孔,以封闭毛细孔,形成防水层,活化沥青层,改善表层沥青的性能;然后
施工第二遍,确保遗漏的点和面涂上涂料。
雾封层一般用于轻度到中度细料损失或松散的道路,开级配混合料出现松散时,雾封层可有效解决。无论是交通量小的道路还是交通量大的道路均可使用雾封层。雾封层可更新和保护旧氧化沥青路面,填补小型裂缝和表面空隙,使低温下的路面免受损害,加深沥青路面的颜色,加大沥青路面与标线的对比度,防止开级配路面松散。
3、微表处技术
微表处技术是稀浆封层技术发展的高级阶段, 是以高分子改良乳化沥青为粘结材料,并且以薄层工艺为主的冷拌混合料施工技术。这种技术采用专用机械设备将聚合物改性乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料, 摊铺到原路面上,形成具有高抗滑和耐久性能的薄层,并能很快开放交通。微表处有良好的封水效果,可以有效防止路面水损害的发生和发展,扭转路面坑槽补不胜补的被动局面。该技术主要用于建立和恢复道路表面功能,使道路形成防水、抗滑、耐磨、耐久的表面功能层。
4、就地热再生技术
就地热再生技术是利用就地热再生机组,在施工现场将旧沥青砼路面加热、翻松,通过喷洒再生 剂、现场拌和后就地摊铺、碾压成型。它实现了旧沥 青混合料的再利用;通过添加再生剂恢复了老化沥 青的物理力学性能;通过再生工艺,可以治理路面表 面层的病害。
目前,阻碍该技术推广的因素主要包括:设备依赖进13,价格过高;工艺较复杂,施工效率较低,施工组织难度较大;仅限于维修沥青表层3~5 cm的病害,适用范围相对较窄。
5、复合式路面加铺罩面技术
在水泥砼路面上加铺沥青砼罩面前,为了防止反射裂缝的出现,往往需要先对水泥路面进行处理,其中常用的处理方法之一就是对水泥路面进行界面处理。为实现快速、有效的旧水泥路面破碎、固定,国外常采用冲击压实或水泥路面碎石化技术。目前,这两种技术均在我国得到初步应用。
二、实例应用
1 项目概况
1.1工程背景
广东省某省道公路是一级公路并参照城市主干道标准建设,双向全长八车道沥青混凝土路面。设计行车速度120km/h,设计荷载为汽-超20级、挂车120。
1.2气候背景
路线经过地区属亚热带季风气候区,气候温暖,日照时间长,雨量充沛,降雨主要集中在6~7月份。项目影响区内的河流为流溪河水系。路线所经地区地面径流均由降雨产生,径流在年内分配不均匀,一般雨季和汛期占全年径流量的65%~85%,年平均径流系数在0.56以上。沿线水文地质情况较好,地下水质良好,无腐蚀性。
2 沥青路面的破坏形式及原因
该沥青路面病害主要是功能性破坏,即沥青路面面层出现轻微裂缝、麻面脱皮、泛油、沥青老化、路面渗水等轻微病害造成路面的不平整和抗滑性能的下降,使其不再具有预期的功能。主要病害形式如下:
裂缝,横向裂缝这种病害比较普通,主要由于沥青面层温度收缩和半刚性基层的干缩或温缩引起,路基压实度不足也会引起这种病害[2]。纵向裂缝大多发生在半填半挖路基或路面加宽处,主要由路基的不均匀沉降造成。龟裂其初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行纵缝,逐渐在纵缝间出现横向或斜向连接缝形成龟裂。主要是由于路面结构强度不足引起。
松散主要出现在水损坏严重的路段上。
坑槽是龟裂和松散等其他损坏进一步发展的结果。
泛油沥青混合料中沥青含量过多,空隙率较小,高温稳定性差,是产生泛油的主要原因[3]。
3养护技术研究
对于沥青路面功能性破坏,可以通过修整、养护来恢复路面的整体性和抗滑性,即通过预防性养护技术措施,改善和提高沥青路面良好的使用性能和延长其使用寿命,以滿足行车要求。
选择养护措施应综合考虑原路面结构类型、路面病害情况、交通量等级、气候条件以及养护措施的工程特性和经济特性等因素。 选择的养护措施除应满足路面服务性能的要求外,还应具有良好的效益费用比,并满足环境保护的要求。如何选在合适的时机,选择合适的养护措施,是养护策略的关键点,现就广东省相关的经验进行介绍:
表1-1养护时机判断标准
在确定好养护措施的强度后,在这个基础上,根据最佳养护时机的理念:在最佳的时机采取预防性养护措施将会花费最小的养护成本而取得最大的养护效益 [4]。
4 养护措施实施
由于该路段的路况较好,前期对路况调查PCI值为96.25;横向力系数SFC值50左右;车辙深度RD(mm)值为4左右;裂缝率CR值(m/1000m2)为8左右。针对该情况,结合前面介绍的沥青路面养护策略和措施,该路段主要是需进行轻度养护,主要养护措施选择如下2种:
4.1雾封层技术
是在沥青面层上喷洒一层薄薄的、高渗透性改性乳化沥青,形成一层严密的防水层将路面封闭,起到隔水防渗、保护路面使用功能,最大限度地减少路面的水破坏,加大路面粗细骨料间的黏结力,由此延长路面使用寿命。在沙太公路上实施后,经检测横向力系数和渗水系数如下表:
表1-2横向力系数SFC分析表1
表1-3 渗水力系数ml/min
4.2沥青路面再生修复技术
沥青路面表层渗透再生修复技术是在不改变沥青道路面层结构的前提下,经专用洒布车将沥青路面养护剂喷洒在沥青路面上,通过材料与路表老化层的一系列物理、化学反应实现对老化层的再生修复,实现“标本兼治”的沥青路面预防性养护技术。
在沙太公路上实施后,经检测横向力系数和渗水系数如下表:
表1-4横向力系数SFC分析表2
表1-5 渗水力系数ml/min
三、结语
随着公路建设事业的不断快速发展,沥青路面的养护越来越
被广大道路工作者所重视。做好沥青路面的养护及预防性养护,对延长沥青路面的使用寿命、保持路面良好的使用性能具有十分重要的意义。实施前广东省某省道公路路段养护前渗水系数基本维持80~120ml/min之间,实施后基本可以达到防渗水效果,渗水系数基本达到0,防水效果良好;但雾封层技术在实施后横向力系数,有所下降,影响行车安全;而沥青路面再生修复技术实施后横向力系数有所提升,数值达到60左右,所以针对该路段沥青路面养护效果数据分析,推荐使用路面再生修复技术进行路面养护。
参考文献:
[1] 肖军.高等级公路沥青路面水损害原因及处治措施.公路交通科技.应用技术版.2010.01(4)46-48.
[2] 李向阳.高等级公路沥青路面预防性养护.筑路机械与施工机械化.
[3] JTJ073.2-2001,公路沥青路面养护技术规范[S]
[4] 广东省交通运输厅,广东省高速公路有限公司,华南理工大学.,广东华路交通科技有限公司广东省高等级公路沥青路面预防性养护技术手册(试用) [S].广州,2010 :3~4
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。