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瀝青路面精表處技術的機理及施工工藝
2019-05-21 09:23:13   來源:焦作卓潤建設
瀝青路面因具有抗滑性能好、行車舒適、噪音低、容易維修等優點,被越來越廣泛地應用到高速公路和城市道路建設中。近年來,隨著交通流量的猛增,并受設計、施工、材料、氣候等方面的影響,路面在投入運營的早期就頻繁出現瀝青老化、微小裂縫、松散、掉粒、麻面等病害。這些病害雖對道路正常行車影響不大,但路面上的積水會進入道路內部,在車載及紫外線、雨水、氣候變化等因素的反復作用下,加速微裂縫增長、變寬,路面松散、掉粒加劇,逐漸形成粗麻路面,持續發展下去則會演變成網裂、坑槽等焦作瀝青

路面出現早期病害時,其綜合質量指數在良及以上,路面狀況指數PCI為80~95,路面行車質量良好,是預防性養護的最佳時機。
本文在綜述瀝青路面預防性養護研究及應用進展的基礎上,提出精表處技術,并就精表處技術在瀝青路面應用的技術機理、施工工藝要求及評價方法進行詳細介紹。
國內外預防性養護進展

路面預防性養護,即在路面處于良好狀態下,有針對性地對路面進行預先處理,防止路面已出現的瀝青老化、開裂、掉粒、麻面、滲水等病害進一步擴展,減緩路面使用性能的惡化,延長路面使用壽命,節省路面壽命周期養護費用。

路面預防性養護技術在歐美等發達國家的發展已經很成熟。美國、英國、德國等發達國家對瀝青路面采用預防性養護,是在路面發生開裂、掉粒、麻面、滲水、坑槽等病害前,根據路面行駛質量選擇養護材料和養護方法。因此,國際上一些規模較大的瀝青廠商都紛紛把目光投向瀝青路面預防性養護市場。美國科氏材料公司在預防性養護材料和施工技術等方面代表了世界預防性養護技術發展的趨勢,該公司可根據不同氣候條件、不同等級路面、不同病害、不同骨料性質等因素設計出不同的養護方案,并確保最終的使用效果。為了推動路面預防性養護技術的發展,美國公路管理部門在6個方面資助了50個研究子課題,多次主辦預防性養護專題討論和論壇。

20世紀90年代中后期,隨著路面預防性養護技術措施和路面保護專有產品的引進,路面預防性養護概念開始被國內公路行業認識。目前,國內瀝青路面所采用的預防性養護措施主要有霧封層、再生封層、微表處、稀漿封層和薄層罩面等。然而,微表處、稀漿封層和薄層罩面等路面預防性養護技術對材料、設備、工藝、技術人員素質、施工區域和范圍等的要求比較嚴格。同時,在路面采用微表處等技術處理后,還會帶來廢料處理、能源浪費、封路時間過長等一系列問題,對社會發展造成一定的負面的影響。隨著國家對環保要求的日益嚴苛及道路預防性養護意識的不斷增強,在瀝青路面未出現或出現早期病害時,道路管養單位便趨向于采用高性能的封層產品進行預防性養護。傳統霧封層所使用的乳化瀝青和改性乳化瀝青等材料,主要是針對已經出現的開裂、麻面、滲水等路面病害,進行物理填封裂縫和密閉路面。它價格低廉,對路面早期病害的預防效果不明顯,且對病害的處治效果是暫時性的,耐久性差及路面抗滑能力不足是其致命弱點。隨著新材料、新技術、新設備的不斷涌現,采用環氧改性瀝青養護材料替代傳統霧封層材料,并在施工工藝上進行改進,彌補了乳化瀝青和改性乳化瀝青等傳統霧封層材料的不足,可以很好地預防瀝青路面早期病害,并解決瀝青路面已出現的早期病害問題。

瀝青路面精細表面處理技術簡稱精表處,是在路面行車質量優良的情況下,采用特殊施工設備將環氧改性瀝青路面養護劑噴涂于舊瀝青路面上,進行滲透吸附,彌合微裂縫,配合特制精砂,在一系列物理化學反應后于瀝青路面上形成一層超薄、耐磨、抗滑的保護層。精表處的優勢是:引入的環氧賦予了養護材料較強的粘附性和強度,充分吸收了霧封層、微表處等技術的優勢,解決了材料粘附力不足、耐久性差、易脫皮等問題。相比現有各類霧封層、微表處技術來說,精表處材料的粘附力更強、結構更穩定、耐磨抗滑性能更好,同時不受標高及自重等限制,可多次使用。

重慶涪豐石高速公路起于涪陵蒿枝壩,經豐都向東至石柱,與G50滬渝高速相接,全長約110km,按雙向四車道設計,2013年通車。路面在施工前泛白,集料裸露,滲水、抗滑性能不足;經精表處施工后,路面性能得到顯著提升,呈現均勻黝黑色,路面質量的改善效果相當明顯。經檢查,路面抗滑擺值超過60BPN,構造深度超過0.6mm,路面基本不滲水。重慶菜園壩大橋全長1866m,其中主橋長800m,北引橋長886m,南引橋長180m。主跨長420m,是中國第二大跨度拱橋。主橋橋面為雙向六車道。施工前,橋面瀝青嚴重老化,出現大量微小裂縫,采用精表處修復后,道路得到明顯改觀。經檢查,路面摩擦系數、構造深度、滲水系數均在國家標準優級以上。

精表處作為當今最有效的預防性養護技術,已在重慶、四川、湖北、湖南、廣東等地被廣泛應用,并取得了成功。

精表處施工技術機理
定義
精表處實質是一種瀝青路面精細表面處理技術,屬于目前最為有效的瀝青路面早期預防性養護技術之一。它是利用專門的機械設備將改性環氧瀝青路面養護劑均勻噴涂到瀝青路面上,并配套撒布一層特制精砂,通過材料與舊路面的一系列物理化學反應,形成具有空間網絡結構的保護層。
成型機理
利用高壓將環氧瀝青路面養護劑噴涂到瀝青面層后,在環氧瀝青路面養護劑油膜表面均勻撒布一層特制精砂,經環氧瀝青路面養護劑對舊路面的滲透吸附、粘結以及對特制精砂的充分浸潤和包裹后,養護材料會在路表面形成致密的抗滑保護層。環氧瀝青路面養護劑的高粘附性及強度可以使其很好地粘附于舊瀝青路表層,還可以鎖定特制精砂,賦予路面優異的抗剪切性能。特制精砂為0.25~0.7mm的金剛砂,具有優異的耐磨性能,將它均勻撒布在環氧瀝青路面養護劑表面,直接與外界接觸,不僅可避免環氧瀝青路面養護劑與車輪接觸,而且可以有效避免光、空氣、水等外界因素的直接影響,極大地提高材料的使用耐久性。
滲透吸附機理
將環氧瀝青路面養護劑用高壓噴涂到瀝青面層后,滲透劑會攜帶其他組分經路表的微小裂紋與孔隙滲入道路內部,并不斷吸附滲透所接觸的瀝青混合料。環氧瀝青路面養護劑包含多種不飽和鍵的功能助劑,有很強的極性,配合滲透劑能有效浸潤石料,吸附、溶解老化的瀝青。
修復舊路面機理
由于環氧瀝青路面養護劑為不可壓縮液體,在流經路面微裂縫、孔隙處時會自動填充裂縫和孔隙。同時,隨著時間的推移,環氧瀝青路面養護劑與舊瀝青路面的物理化學反應會進一步深入,與舊路面成為一體,恢復舊瀝青的粘結力,最終形成0~15cm厚的立體網絡互穿型保護層。
耐磨抗滑機理
特制精砂均勻分布于瀝青表面的集料上,使得原本光滑的路表變得粗糙,這樣賦予了面層較高的抗滑性能。同時,由于特制精砂的使用,可以對過大的構造深度進行有效控制,使其在合理范圍,極大地提高了道路行車的安全性能。
施工工藝及質量控制
精表處施工一般分3個工序進行:首先實施病害修補,然后清理原路面,最后進行精表處施工。各工序按流程進行。
病害修補
在實施精表處之前,需要將路面上的坑槽、沉陷、擁包、車轍、開裂等病害提前處治,使之符合國家相關標準的要求。坑槽、沉陷、擁包、車轍、網裂、龜裂等結構性病害一般按照坑槽修補方法修復;橫向裂縫、縱向裂縫等使用開槽灌縫方法修復。
路面清理
清除路面表層的浮土,特別是路邊積泥較重的區域應用鋼刷清理,直至路面徹底露出新鮮骨料。
精表處施工
精表處施工設計
精表處施工的關鍵在于通過施工設計確定各種技術參數。具體按照以下步驟進行。(1)進行路面構造深度檢測,記錄檢測數據。(2)初步確定材料基準用量。環氧瀝青路面養護劑基準用量、特制精砂基準用量由下式計算。(3)確定試驗組。進行3組現場試驗,設計環氧瀝青路面養護劑用量分別為P0、P0+0.1、P0+0.2;對應特制精砂用量分別為1/2P0,3/4P0、P0。(4)在施工現場選擇3處各1m2的試驗塊,要求清潔、干燥、平整,按照步驟(3)中的設計用量進行試驗,并準確記錄。(5)測試各個試驗塊的干燥時間及干燥后的摩擦系數、構造深度、滲水系數。(6)根據各個試驗塊的測試情況,綜合分析,確定最優技術參數。
精表處施工工藝
(1)施工放線。對待施工區域進行確認,并用膠帶對標線做好保護。(2)材料準備。將環氧瀝青路面養護劑各組分按照配比進行混合并充分攪拌,準備好特制精砂,待用。(3)施工裝備調試。按照設備操作規程對施工裝備進行調試,并安裝噴嘴。為避免噴嘴噴灑扇面的相互干涉,安裝噴嘴時要使其開口縫中心線與噴油管軸線方向成10~15。(4)試施工。在正式施工噴灑前應進行試施工。設定好環氧瀝青路面養護劑噴灑量及特制精砂用量,開始試施工。一般試施工路段長度為15~20m。通過試噴驗證施工裝備是否工作正常、各項技術參數是否準確施工效果是否達標。(5)正式施工。試噴完成并確認后,即可正式施工。在施工過程中若發現任何異常,應立即停止施工,找出原因,及時糾錯。如噴灑過程中有局部不均勻處,應及時補漏。(6)收尾及成品養護。撕膠帶時,必須撕干凈,難以撕掉的地方,采用灰刀鏟除干凈。不能在噴涂好的路面行走,避免破壞工作面。采用指壓法確認材料是否干燥固化,當環氧瀝青路面養護劑形成硬度,表面特制精砂不脫落時,即可開放交通。
精表處評價方法
對瀝青路面進行預防性養護處理的主要目的是提高路面防水性能,并改善路面舒適性和安全性等。為了研究精表處對瀝青路面的預防性養護效果,一般采取直觀目測法和試驗對比評價法對精表處施工前后的路面性能進行綜合評價。

直觀目測評價
直觀目測法一般適用于瀝青路面在實施精表處后與原路面的外觀對比。在實施精表處后的路面,應均勻覆蓋一層抗滑涂層,表面無松散砂粒以及微裂縫、縱向裂縫,瀝青路面與標線的對比度加大,道路行車舒適性得到改善[9]。
試驗對比評價

根據《公路瀝青路面設計規范》(JTGD50—2006)、《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGF40—2004)及《公路瀝青路面養護技術規范》(JTJ073.2—2001)的規定,并結合精表處的特點,一般選取滲水系數、構造深度、摩擦擺值作為路面評價指標。路面滲水系數是衡量道路防水性能的關鍵指標,而構造深度和摩擦擺值是分別從宏觀和微觀角度反映路面抗滑性能的好壞,也是路面檢測常用的路用指標。一般情況下,經精表處處理后的瀝青路面,其滲水系數應不大于10mL·min1,構造深度在0.5~1.0mm,摩擦擺值不小于50BPN,這樣便能很好地滿足瀝青路面預防性養護的需要。
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