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沥青路面精表处技术的机理及施工工艺
2019-05-21 09:23:13   来源:焦作卓润建设
沥青路面因具有抗滑性能好、行车舒适、噪音低、容易维修等优点,被越来?#28966;?#27867;地应用到高速公路和城市道路建设中。近年来,随着交通流量的猛增,并受设计、施工、材料、气候等方面的影响,路面在投入运营的早期就频繁出现沥青老化、微小裂缝、松散、掉粒、麻面等病害。这些病害虽对道路正常行车影响不大,但路面上的积水会进入道路内部,在车载及紫外线、雨水、气候变化等因素的反复作用下,加速微裂缝增长、变宽,路面松散、掉粒加剧,逐渐形成粗麻路面,?#20013;?#21457;展下去则会演变成网裂、坑槽等焦作沥青

路面出现早期病害时,其综?#29616;?#37327;指数在?#25216;?#20197;上,路面状况指数PCI为80~95,路面行车质量良好,是预防性养护的最佳时机。
本文在综述沥青路面预防性养护研究及应用进展的基础上,提出精表处技术,并就精表处技术在沥青路面应用的技术机理、施工工艺要求及评价方法进行详细介绍。
国内外预防性养护进展

路面预防性养护,即在路面处于良好状态下,有针对性地对路面进?#24615;?#20808;处理,防止路面已出现的沥青老化、开裂、掉粒、麻面、渗水等病害进一步扩展,减缓路面使用性能的恶化,延长路面使用寿命,节省路面寿命周期养护费用。

路面预防性养护技术在欧美等发达国家的发展已经很成熟。美国、英国、德国等发达国家对沥青路面采用预防性养护,是在路面发生开裂、掉粒、麻面、渗水、坑槽等病害前,根据路面行驶质量选择养护材料和养护方法。因此,国际上一些规模较大的沥青厂商都纷纷把?#25239;?#25237;向沥青路面预防性养护市场。美国科氏材料公司在预防性养护材料和施工技术等方面代表了世界预防性养护技术发展的趋势,该公司可根据不同气候条件、不同等级路面、不同病害、不同骨料性质等因素设计出不同的养护方案,并?#32321;?#26368;终的使用效果。为了推动路面预防性养护技术的发展,美国公路管理部门在6个方面资助了50个研究子课题,多次主办预防性养护专题讨论和论?#22330;?br />
20世纪90年代中后期,随着路面预防性养护技术措施和路面保护专有产品的引进,路面预防性养护概念开始被国内公路行?#31561;?#35782;。目前,国内沥青路面所采用的预防性养护措施主要有雾封层、再生封层、微表处、稀浆封层和薄层罩面等。?#27426;?#24494;表处、稀浆封层和薄层罩面等路面预防性养护技术对材料、设备、工艺、技术人员素质、施工区域和范围等的要求比较?#32454;瘛?#21516;时,在路面采用微表处等技术处理后,还会带来废料处理、能源浪费、封路时间过长等一系?#24418;?#39064;,对社会发展造成?#27426;?#30340;负面的影响。随着国家对?#32321;?#35201;求的日益严苛及道路预防性养护意识的?#27426;?#22686;强,在沥青路面未出现或出现早期病害时,道路管养单位便趋向于采用高性能的封层产?#26041;性?#38450;性养护。传统雾封层所使用的乳化沥青和改性乳化沥青等材料,主要是针对已经出现的开裂、麻面、渗水等路面病害,进行物理填封裂缝和密闭路面。它价格?#22303;?#23545;路面早期病害的预防效果不明显,且对病害的处治效果是暂时性的,耐久性差及路面抗滑能力不足是其致命弱点。随着新材料、新技术、新设备的?#27426;?#28044;现,采用?#36153;?#25913;性沥青养护材料替代传统雾封层材料,并在施工工艺上进行改进,弥补了乳化沥青和改性乳化沥青等传统雾封层材料的不足,可以很好地预防沥青路面早期病害,并解决沥青路面已出现的早期病害问题。

沥青路面精细表面处理技术简称精表处,是在路面行车质量优良的情况下,采用特殊施工设备将?#36153;?#25913;性沥青路面养护剂喷涂于旧沥青路面上,进行渗透吸附,弥合微裂缝,配合特制精砂,在一系?#24418;?#29702;化学反应后于沥青路面上形成一层超薄、耐磨、抗滑的保护层。精表处的优势是:引入的?#36153;?#36171;予了养护材料较强的粘附性和强度,充?#27835;?#25910;了雾封层、微表处等技术的优势,解决了材料粘附力不足、耐久性差、易脱皮等问题。相比现有各类雾封层、微表处技术来说,精表处材料的粘附力更强、结构更稳定、耐磨抗滑性能更好,同时不受标高及自重等限制,可多次使用。

重庆涪丰石高速公路起于涪陵蒿枝坝,经丰都向东至石柱,与G50沪渝高速相接,全长约110km,?#27492;?#21521;四车道设计,2013年通车。路面在施工前泛白,集料裸露,渗水、抗滑性能不足;经精表处施工后,路面性能得到显著提升,呈现均匀黝黑色,路面质量的改善效果相当明显。经检查,路面抗滑摆值超过60BPN,构造深度超过0.6mm,路面基本不渗水。重庆菜园坝大桥全长1866m,其中主桥长800m,北引桥长886m,南引桥长180m。主跨长420m,是中国第二大跨度拱桥。主桥桥面为双向六车道。施工前,桥面沥青?#29616;?#32769;化,出现大量微小裂缝,采用精表处修复后,道路得到明显改观。经检查,路面摩?#26009;?#25968;、构造深度、渗水系数均在国家标准优级以上。

精表处作为当今最有效的预防性养护技术,已在重庆、四川、湖?#34180;?#28246;?#31232;?#24191;东等地被广泛应用,并取得了成功。

精表处施工技术机理
定义
精表处实?#36866;?#19968;种沥青路面精细表面处理技术,属于目前最为有效的沥青路面早期预防性养护技术之一。它是利用专门的机械设备将改性?#36153;?#27813;青路面养护剂均匀喷涂到沥青路面上,并配套撒布一层特制精砂,通过材料与旧路面的一系?#24418;?#29702;化学反应,形成具有空间网络结构的保护层。
成型机理
利用高压将?#36153;?#27813;青路面养护剂喷涂到沥青面层后,在?#36153;?#27813;青路面养护剂油膜表面均匀撒布一层特制精砂,经?#36153;?#27813;青路面养护剂对旧路面的渗透吸附、粘结以及对特制精砂的充分浸润和包裹后,养护材料会在路表面形成致密的抗滑保护层。?#36153;?#27813;青路面养护剂的高粘附性及强度可以使其很好地粘附于旧沥青路表层,还可?#36816;?#23450;特制精砂,赋予路面优异的抗剪切性能。特制精砂为0.25~0.7mm的金刚砂,具有优异的耐磨性能,将它均匀撒布在?#36153;?#27813;青路面养护剂表面,直接与外界接触,不仅可避免?#36153;?#27813;青路面养护剂与车轮接触,而且可以有效避免光、空气、水等外界因素的直接影响,极大地提高材料的使用耐久性。
渗透吸附机理
将?#36153;?#27813;青路面养护剂用高压喷涂到沥青面层后,渗透剂会携带其他组分经路表的微小裂纹与?#32043;?#28183;入道路内部,并?#27426;?#21560;附渗透所接触的沥青混合料。?#36153;?#27813;青路面养护剂包含多种不饱和键的功能助?#31890;?#26377;很强的极性,配合渗透剂能有效浸润石料,吸附、溶解老化的沥青。
修复旧路面机理
由于?#36153;?#27813;青路面养护剂为不可压缩液体,在流经路面微裂缝、?#32043;?#22788;?#34987;?#33258;动填充裂缝和?#32043;丁?#21516;时,随着时间的推移,?#36153;?#27813;青路面养护剂与旧沥青路面的物理化学反应会进一步深入,与旧路面成为一体,恢复旧沥青的粘结力,最终形成0~15cm厚的立体网络互穿型保护层。
耐磨抗滑机理
特制精砂均?#30830;植加?#27813;青表面的集料上,使得原本光滑的路表变得粗糙,这样赋予了面层较高的抗滑性能。同时,由于特制精砂的使用,可以对过大的构造深度进行有效控制,使其在合理范围,极大地提高了道路行车的安全性能。
施工工艺及质量控制
精表处施工一般分3个工序进行:首先实施病害修补,?#32531;?#28165;理原路面,最后进行精表处施工。各工序按流程进行。
病害修补
在实施精表处之前,需要将路面上的坑槽、?#26009;蕁?#25317;包、车辙、开裂等病害提前处治,使之符合国家相关标准的要求。坑槽、?#26009;蕁?#25317;包、车辙、网裂、龟裂等结构性病害一般按照坑槽修补方法修复?#32531;?#21521;裂缝、纵向裂缝等使用开槽灌缝方法修复。
路面清理
清除路面表层的浮土,特别是路边积泥?#29616;?#30340;区域应用钢刷清理,直至路面彻底露出新?#20351;?#26009;。
精表处施工
精表处施工设计
精表处施工的关键在于通过施工设计确定各种技术参数。具体按照以下步骤进行。(1)进行路面构造深度检测,记?#25216;?#27979;数据。(2)初步确定材料基准用量。?#36153;?#27813;青路面养护剂基准用量、特制精砂基准用量?#19978;?#24335;计算。(3)确定试验组。进行3组现场试验,设计?#36153;?#27813;青路面养护剂用量分别为P0、P0+0.1、P0+0.2?#27426;?#24212;特制精砂用量分别为1/2P0,3/4P0、P0。(4)在施工现场选择3处各1m2的试验块,要求清洁、干燥、平整,按照步骤(3)中的设计用量进行试验,并准确记录。(5)测试各个试验块的干燥时间及干燥后的摩?#26009;?#25968;、构造深度、渗水系数。(6)根据各个试验块的测试情况,综合?#27835;觶?#30830;定最优技术参数。
精表处施工工艺
(1)施工放线。?#28304;?#26045;工区域进行确认,并用胶带对标线做好保护。(2)材料准备。将?#36153;?#27813;青路面养护剂各组分按照配比进行混合并充分搅拌,准备好特制精砂,待用。(3)施工装备调试。按照设备操作规程对施工装备进行调试,并安装喷嘴。为避免喷嘴喷洒扇面的相互干涉,安装喷嘴时要使其开口缝?#34892;?#32447;与喷油管轴线方向成10~15。(4)试施工。在正式施工喷洒前应进行试施工。设定好?#36153;?#27813;青路面养护剂喷洒量及特制精砂用量,开?#38469;?#26045;工。一般试施工路段长度为15~20m。通过试喷验证施工装备是否工作正常、各项技术参数是否准确施工效果是否达标。(5)正式施工。试喷完成并确认后,即可正式施工。在施工过程中若发现任?#25105;?#24120;,应立即停止施工,?#39029;?#21407;因,及时?#26469;懟?#22914;喷洒过程中有局部不均匀处,应及时补漏。(6)收尾及成品养护。撕胶带时,必须撕干净,难?#36816;?#25481;的地方,采用?#19994;?#38130;除干净。不能在喷涂好的路面行走,避免破坏工作面。采用指压法确认材料是否干燥固化,?#34987;费?#27813;青路面养护剂形成硬度,表面特制精砂不脱落时,即可开放交通。
精表处评价方法
对沥青路面进?#24615;?#38450;性养护处理的主要目的是提高路面防水性能,并改善路面舒适性和安全性等。为了研究精表处对沥青路面的预防性养护效果,一般采取直观目测法和试验对比评价法对精表处施工前后的路面性能进行综合评价。

直观目测评价
直观目测法一般适用于沥青路面在实施精表处后与原路面的外观对比。在实施精表处后的路面,应均匀覆盖一层抗滑涂层,表面无松散砂粒以及微裂缝、纵向裂缝,沥青路面与标线的对比度加大,道路行车舒适性得到改善[9]。
试验对比评价

根据《公路沥青路面设计规范》(JTGD50—2006)、《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)及《公路沥青路面养护技术规范》(JTJ073.2—2001)的规定,并结合精表处的特点,一般选取渗水系数、构造深度、摩擦摆值作为路面评价指标。路面渗水系数是衡量道路防水性能的关键指标,而构造深度和摩擦摆值是分别从宏观和微观角度反映路面抗滑性能的好坏,也是路面检测常用的路用指标。一般情况下,经精表处处理后的沥青路面,其渗水系数应不大于10mL·min1,构造深度在0.5~1.0mm,摩擦摆值不小于50BPN,这样便能很好地满足沥青路面预防性养护的需要。
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