论文部分内容阅读
摘要: 高速公路建设的快速发展,许多高速公路过早出现病害,早得远远超出设计预期,因而维修费用逐年攀升,有的甚至提前花巨资进行大修。本文以某高速公路沥青路面典型早期病害的特点、产生机理,探讨预防性概念的理解及预防性养护技术实例。
关键词:高速公路;沥青路面;预防性养护
Abstract: highway construction of rapid development, many highway to appear prematurely diseases, early get far beyond design expected, and maintenance costs up year by year, some even flowers ahead of huge sum of money carried on the overhaul. Taking a highway asphalt pavement characteristics of typical early disease, causes, this paper discusses the understanding of the concept of preventive and preventive maintenance technology examples.
Keywords: highways; and The asphalt pavement; Preventive maintenance
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号：
1 预防性养护概念的理解
在路面养护和维修的关系上,长期以来人们总是习惯于等到路面开始出现损坏后,才想起要对它进行维修,而对于路面还处于良好状态下进行预防性养护的意义则往往认识不足。预防性养护实质上是一种周期性的强制保养措施,它并不考虑路面是否已经有了某种损坏。预防性养护最佳实施时机应该是在路面尚处于良好状况,或者只有某些病害先兆时进行。虽然预防性养护需要投入某些费用,但它是一种费用———效益比非常良好的养护
2 高速公路沥青路面典型早期病害原因分析
开展高速公路养护技术研究及预防性养护,就是要针对路面病害、缺陷的类型和损害程度,选择正确、合理地路面养护维修措施,这对确保路面养护质量,节约养护费用,提高资金的投资效益具有十分重要的意义。下面结合某高速公路典型早期病害及其原因分析:
(1) 坑槽。
广佛高速公路于1999 年12 月完成扩建通车,2004年完成路面大修。根据近几年路况调查,高速公路沥青路面呈现的早期破坏主要表现为水损害、车辙、沉陷、桥头跳车等,损坏主要发生在雨季,特别是梅雨和台风暴雨季节;行车道比超车道破坏严重;发生水损害的地方一般在排水不畅通的部位,并且透水较为严重, 挖开路面面层,可见下面有积水;破坏之初一般先有小块的网裂,然后松散成坑洞。初步分析原因,主要是:
本路段的结构层没有设置排水系统。造成水分长期滞留在面层中。
②在弯道路段超高排水是通过中央分隔带的开口,使到路面水从路面高的一幅排到另外一幅。这样水经常会滞留在路面,特别是中央隔带的周围,造成路面积水。
③沥青的老化严重,抗剥落性差,出路面露骨、泛白。对于沥青路面出现的坑槽,采用事后进行修补,目前大多有冷补,但效果不理想,耐久性差;有热补方式(如热再生) ,其效率低,经济效益较差。上述的传统方法都不能根本上解决沥路面早期损坏的问题。
(2) 裂缝。
裂缝是本路段沥青路面常见病害之一。特别是在中小桥的桥头搭板与填方路基处,出现规则的裂缝。初步分析原因是本路段的中桥没有设置伸缩缝。由于桥梁结构物与路基的刚度不同,两者的温度伸缩率,在温度应力的作用下,势必在路面的薄弱环节出裂缝 。造成其它横向裂缝的原因,多是路面结构、路面材料和底基层缺陷引起的。我国目前公路路面底基层多采用高强度、高密度的半钢性结构设计,虽然强度高、变形小、整体性能较好,但因温差张缩对路面的影响十分明显,容易造成路面横向裂缝。当路面铺筑材料级配控制不严,在混合料存在含水量、粉尘含量、骨料的针片状含量超标的情况下,通车后在车载、车速变化、交变轮荷的剪切冲击作用下,容易产生横向裂缝。形成纵向裂缝的原因主要在路基部分,高填方路段密实度不够,在路基土自重和车辆载荷的作用下,产生不均匀沉陷,路基发生动;或路面厚度不均匀,路边缘碾压密实度不够等,将路面拉裂而形成纵向裂缝。对沥青路面进行封(灌) 缝处理,特别是对软基路段还未达到稳定的情况,是一种较好的处理沥青路面裂缝的养护作业,对延长沥青路面的使用寿命有着非常重要的意义。
3 预防性养护措施、新技术、新工艺、新材料的应用
沥青路面的养护效果取决于材料、工艺、设备三方面的因素,它们是紧密联系、相互促进和相互制约的。因此沥青路面的养护技术具有很强的综合技术的特点。为了改进和提高养护技术必须加强材料、工艺、设备三方面综合技术的研究。开展高速公路养护技术研究,就是要针对路面病害、缺陷的类型和损害程度,选择正确、合理地路面养护维修措施,这对确保路面养护质量,节约养护费用,提高资金的投资效益具有十分重要的意义。因此今年我们的养工作是以路面养护为中心,开展路面预防性养护工作。我司参考其他单位的成功经验并咨询专家意,主要选用了以下几种方案:
3. 1 HAP 雾封层
HAP 是一种以高性能沥青路面防护系列产品的生产和施工为核心的一项技术,它包括产品配方及生产工艺的研制、《沥青路面表层养护产品性能指标》企业标准的制定及检验、沥青路面防护剂施工技术 、沥青路面防护剂施工质量检验仪器及方法等内容。通过两年多研究试验,该技术已逐渐成熟,已成功应用于沥青路面的预防性养护及桥面防水粘结层施工,并已形成沥青路面防护、桥面防水粘结层及路面裂缝处理三系列的产品及配套技术。它具有以下优点:
(1) 防水性能好:专门针对沥青砼的特点而开发,具有较强的渗透性,能有效防治水损害。
(2) 固结性能好:由于各种原因造成集料松动及裂纹,喷洒该产品后,经过渗透充填松动的空隙,能使集料得到固化,避免沥青剥落和掉粒。
(3) 防柴油:这种材料喷涂于沥青砼表面,能有效防止柴油对涂层内部沥青砼產生进一步的损害。
(4) 抗老化性能好: 材料生产的特殊工艺和配方,能有效减缓沥青砼直接受到紫外线照射、臭氧、温度交变及潮气等造成的危害。
(5) 粘结强度高、适合于作水泥桥及钢桥面的防水粘结层。
(6) 环保性能好。由于原材料配方中所有材料均为环保产品,固化剂为水,加工过程为物理作用,所以该材料的生产和施工均不会对环境造成二次污染。
(7) 美化环境:由于该产品上色后具有不可复原性,且其粘结性好,可以处理受污染的路面,或对路面进行整体翻新,比新沥青砼有更好的观感和耐久性。
该技术已在西部沿海高速公路新会段、广佛高速公路、华南快速干线、河惠高速公路进行过施工试验,但为了更全面检验各项性能指标、并完善施工工艺及检测方法,在本路段进行该项技术的施工试验研究。在的K20 + 300- K21 + 700 右幅及K37 - K38 右幅的主车道进行施工, 为期两天, 施工面积18450m2 ,质量检验结果良好,施工前后对比明显,特别是涂布后渗水系数大部分为零,施工后检验结果:构造深度几乎不变,渗水系数也达到要求。
3. 2 压缝带
裂缝是沥青路面常见病害之一。道路早期裂缝多以横向裂缝和纵向裂缝为主。造成横向裂缝的原因,多是路面结构、路面材料和底基层缺陷引起的。我国目前公路路面底基层多采用高强度、高密度的半钢性结构设计,虽然强度高、变形小、整体性能较好,但因温差张缩对路面的影响十分明显,容易造成路面横向裂缝。当路面铺筑材料级配控制不严,在混合料存在含水量、粉尘含量、骨料的针片状含量超标的情况下,通车后在车载、车速变化、交变轮荷的剪切冲击作用下,容易产生横向裂缝。形成纵向裂缝的原因主要在路基部分,高填方路段密实度不够,在路基土自重和车辆载荷的作用下,产生不均匀沉陷,路基发生滑动;或路面厚度不均匀,路边缘碾压密实度不够等,将路面拉裂而形成纵向裂缝。對沥青路面进行封(灌) 缝处理,是一种较好的处理沥青路面裂缝的养护作业,对延长沥青路面的使用寿命有着非常重要的意义。我们在k27 处试用了"魁道"压缝带, 它无需任何机械设备的投入,在不改变裂缝原有结构的情况下可直接沿裂缝贴上去, 施工完后,立即可以开放交通。此外我们还使用了其另一种加热封缝带产品,这两种产品都具有低温柔韧高温坚硬的特点,在低温下柔韧有弹性,不会在冬季脆裂,在高温下有高强度和硬度,不会在夏季柔软和流粘。经过雨季和炎热天气的考验,证明其封水效果和耐久性令人满意。现已全面投入使用。
3. 3 微表处
我们在养护工作中除了对坑槽进行规范修复外,对坑槽较多和水损坏比较严重的路段采用HAP雾封层技术,其可起到恢复路表沥青。
3.4 Novachip超薄磨耗层罩面
Novachip改性超薄磨耗层具体可分为两部分：一是改性乳化沥青的撒布，二是改性热拌沥青混凝土的摊铺及碾压。改性乳化沥青所起的作用主要为密封原路面及保证新混合料与原路面的有效粘结。而改性热拌沥青混凝土是由较大粒径的断级配集料、改性沥青经热拌和而成，其主要作用是提供一个平顺、耐久、具有一定抗滑能力的表面。
Novachip改性沥青超薄磨耗层具有以下一些优势：施工速度快，改性超薄磨耗层可以由一台专用施工设备一次性完成改性乳化沥青加水、粘附混合层的喷洒和改性沥青热混合料摊铺步骤，施工快速便捷，碾压后20分钟即可开放交通；使用周期长，根据国外经验，其使用寿命可达10年以上；使用断级配混和料，可以很好的抗滑、排水，并且有效地降低了路面噪音和雨天行车的水雾，提高了行车安全性。但Novachip改性超薄磨耗层主要还是处治路面的松散与抗滑性能不足，对于路面的车辙、泛油及不平整等病害的处治效果并不是很理想，对裂缝类病害的处治效果也一般。作为一种路面的预防性养护措施，超薄磨耗层也不能增加路面的结构承载能力，因此，对于出现了结构性病害的路面不应采用超薄磨耗层进行处治，对于局部存在结构性病害的路面应先对其进行合理处治后再进行超薄磨耗层施工。我司在2009年和2010年对广佛高速公路进行Novachip改性沥青超薄磨耗层罩面，目前广佛高速公路K33+172～K40+330段的病害相对较少，仅在结构物与路基段出现较多的横向裂缝及修补病害。各路面性能指标优良：广佛高速公路每公里PCI值仅广佛方向有1km小于90，其余均大于90，按现行规范评价均为优良；两方向超车道及主3车道路面结构强度指数（PSSI）平均值均在99以上；除主2车道局部路段平整度大于2.3（m/km），双向路面各车道平整度平均值基本在2.3（m/km）以下；现阶段双向各车道路面车辙状况较好，各车道路面车辙深度平均值均在6.0mm以下；现阶段双向各车道路面抗滑性能较好，各车道横向力系数平均值均处于50~60之间。
综上几个沥青路面预防性养护措施的优缺点，每个措施都能对延长沥青使用寿命和改善行车质量。但预防性养护措施要根据高速公路病害、地段、天气和水文资料决定。
关键词:高速公路;沥青路面;预防性养护
Abstract: highway construction of rapid development, many highway to appear prematurely diseases, early get far beyond design expected, and maintenance costs up year by year, some even flowers ahead of huge sum of money carried on the overhaul. Taking a highway asphalt pavement characteristics of typical early disease, causes, this paper discusses the understanding of the concept of preventive and preventive maintenance technology examples.
Keywords: highways; and The asphalt pavement; Preventive maintenance
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A 文章编号：
1 预防性养护概念的理解
在路面养护和维修的关系上,长期以来人们总是习惯于等到路面开始出现损坏后,才想起要对它进行维修,而对于路面还处于良好状态下进行预防性养护的意义则往往认识不足。预防性养护实质上是一种周期性的强制保养措施,它并不考虑路面是否已经有了某种损坏。预防性养护最佳实施时机应该是在路面尚处于良好状况,或者只有某些病害先兆时进行。虽然预防性养护需要投入某些费用,但它是一种费用———效益比非常良好的养护
2 高速公路沥青路面典型早期病害原因分析
开展高速公路养护技术研究及预防性养护,就是要针对路面病害、缺陷的类型和损害程度,选择正确、合理地路面养护维修措施,这对确保路面养护质量,节约养护费用,提高资金的投资效益具有十分重要的意义。下面结合某高速公路典型早期病害及其原因分析:
(1) 坑槽。
广佛高速公路于1999 年12 月完成扩建通车,2004年完成路面大修。根据近几年路况调查,高速公路沥青路面呈现的早期破坏主要表现为水损害、车辙、沉陷、桥头跳车等,损坏主要发生在雨季,特别是梅雨和台风暴雨季节;行车道比超车道破坏严重;发生水损害的地方一般在排水不畅通的部位,并且透水较为严重, 挖开路面面层,可见下面有积水;破坏之初一般先有小块的网裂,然后松散成坑洞。初步分析原因,主要是:
本路段的结构层没有设置排水系统。造成水分长期滞留在面层中。
②在弯道路段超高排水是通过中央分隔带的开口,使到路面水从路面高的一幅排到另外一幅。这样水经常会滞留在路面,特别是中央隔带的周围,造成路面积水。
③沥青的老化严重,抗剥落性差,出路面露骨、泛白。对于沥青路面出现的坑槽,采用事后进行修补,目前大多有冷补,但效果不理想,耐久性差;有热补方式(如热再生) ,其效率低,经济效益较差。上述的传统方法都不能根本上解决沥路面早期损坏的问题。
(2) 裂缝。
裂缝是本路段沥青路面常见病害之一。特别是在中小桥的桥头搭板与填方路基处,出现规则的裂缝。初步分析原因是本路段的中桥没有设置伸缩缝。由于桥梁结构物与路基的刚度不同,两者的温度伸缩率,在温度应力的作用下,势必在路面的薄弱环节出裂缝 。造成其它横向裂缝的原因,多是路面结构、路面材料和底基层缺陷引起的。我国目前公路路面底基层多采用高强度、高密度的半钢性结构设计,虽然强度高、变形小、整体性能较好,但因温差张缩对路面的影响十分明显,容易造成路面横向裂缝。当路面铺筑材料级配控制不严,在混合料存在含水量、粉尘含量、骨料的针片状含量超标的情况下,通车后在车载、车速变化、交变轮荷的剪切冲击作用下,容易产生横向裂缝。形成纵向裂缝的原因主要在路基部分,高填方路段密实度不够,在路基土自重和车辆载荷的作用下,产生不均匀沉陷,路基发生动;或路面厚度不均匀,路边缘碾压密实度不够等,将路面拉裂而形成纵向裂缝。对沥青路面进行封(灌) 缝处理,特别是对软基路段还未达到稳定的情况,是一种较好的处理沥青路面裂缝的养护作业,对延长沥青路面的使用寿命有着非常重要的意义。
3 预防性养护措施、新技术、新工艺、新材料的应用
沥青路面的养护效果取决于材料、工艺、设备三方面的因素,它们是紧密联系、相互促进和相互制约的。因此沥青路面的养护技术具有很强的综合技术的特点。为了改进和提高养护技术必须加强材料、工艺、设备三方面综合技术的研究。开展高速公路养护技术研究,就是要针对路面病害、缺陷的类型和损害程度,选择正确、合理地路面养护维修措施,这对确保路面养护质量,节约养护费用,提高资金的投资效益具有十分重要的意义。因此今年我们的养工作是以路面养护为中心,开展路面预防性养护工作。我司参考其他单位的成功经验并咨询专家意,主要选用了以下几种方案:
3. 1 HAP 雾封层
HAP 是一种以高性能沥青路面防护系列产品的生产和施工为核心的一项技术,它包括产品配方及生产工艺的研制、《沥青路面表层养护产品性能指标》企业标准的制定及检验、沥青路面防护剂施工技术 、沥青路面防护剂施工质量检验仪器及方法等内容。通过两年多研究试验,该技术已逐渐成熟,已成功应用于沥青路面的预防性养护及桥面防水粘结层施工,并已形成沥青路面防护、桥面防水粘结层及路面裂缝处理三系列的产品及配套技术。它具有以下优点:
(1) 防水性能好:专门针对沥青砼的特点而开发,具有较强的渗透性,能有效防治水损害。
(2) 固结性能好:由于各种原因造成集料松动及裂纹,喷洒该产品后,经过渗透充填松动的空隙,能使集料得到固化,避免沥青剥落和掉粒。
(3) 防柴油:这种材料喷涂于沥青砼表面,能有效防止柴油对涂层内部沥青砼產生进一步的损害。
(4) 抗老化性能好: 材料生产的特殊工艺和配方,能有效减缓沥青砼直接受到紫外线照射、臭氧、温度交变及潮气等造成的危害。
(5) 粘结强度高、适合于作水泥桥及钢桥面的防水粘结层。
(6) 环保性能好。由于原材料配方中所有材料均为环保产品,固化剂为水,加工过程为物理作用,所以该材料的生产和施工均不会对环境造成二次污染。
(7) 美化环境:由于该产品上色后具有不可复原性,且其粘结性好,可以处理受污染的路面,或对路面进行整体翻新,比新沥青砼有更好的观感和耐久性。
该技术已在西部沿海高速公路新会段、广佛高速公路、华南快速干线、河惠高速公路进行过施工试验,但为了更全面检验各项性能指标、并完善施工工艺及检测方法,在本路段进行该项技术的施工试验研究。在的K20 + 300- K21 + 700 右幅及K37 - K38 右幅的主车道进行施工, 为期两天, 施工面积18450m2 ,质量检验结果良好,施工前后对比明显,特别是涂布后渗水系数大部分为零,施工后检验结果:构造深度几乎不变,渗水系数也达到要求。
3. 2 压缝带
裂缝是沥青路面常见病害之一。道路早期裂缝多以横向裂缝和纵向裂缝为主。造成横向裂缝的原因,多是路面结构、路面材料和底基层缺陷引起的。我国目前公路路面底基层多采用高强度、高密度的半钢性结构设计,虽然强度高、变形小、整体性能较好,但因温差张缩对路面的影响十分明显,容易造成路面横向裂缝。当路面铺筑材料级配控制不严,在混合料存在含水量、粉尘含量、骨料的针片状含量超标的情况下,通车后在车载、车速变化、交变轮荷的剪切冲击作用下,容易产生横向裂缝。形成纵向裂缝的原因主要在路基部分,高填方路段密实度不够,在路基土自重和车辆载荷的作用下,产生不均匀沉陷,路基发生滑动;或路面厚度不均匀,路边缘碾压密实度不够等,将路面拉裂而形成纵向裂缝。對沥青路面进行封(灌) 缝处理,是一种较好的处理沥青路面裂缝的养护作业,对延长沥青路面的使用寿命有着非常重要的意义。我们在k27 处试用了"魁道"压缝带, 它无需任何机械设备的投入,在不改变裂缝原有结构的情况下可直接沿裂缝贴上去, 施工完后,立即可以开放交通。此外我们还使用了其另一种加热封缝带产品,这两种产品都具有低温柔韧高温坚硬的特点,在低温下柔韧有弹性,不会在冬季脆裂,在高温下有高强度和硬度,不会在夏季柔软和流粘。经过雨季和炎热天气的考验,证明其封水效果和耐久性令人满意。现已全面投入使用。
3. 3 微表处
我们在养护工作中除了对坑槽进行规范修复外,对坑槽较多和水损坏比较严重的路段采用HAP雾封层技术,其可起到恢复路表沥青。
3.4 Novachip超薄磨耗层罩面
Novachip改性超薄磨耗层具体可分为两部分：一是改性乳化沥青的撒布，二是改性热拌沥青混凝土的摊铺及碾压。改性乳化沥青所起的作用主要为密封原路面及保证新混合料与原路面的有效粘结。而改性热拌沥青混凝土是由较大粒径的断级配集料、改性沥青经热拌和而成，其主要作用是提供一个平顺、耐久、具有一定抗滑能力的表面。
Novachip改性沥青超薄磨耗层具有以下一些优势：施工速度快，改性超薄磨耗层可以由一台专用施工设备一次性完成改性乳化沥青加水、粘附混合层的喷洒和改性沥青热混合料摊铺步骤，施工快速便捷，碾压后20分钟即可开放交通；使用周期长，根据国外经验，其使用寿命可达10年以上；使用断级配混和料，可以很好的抗滑、排水，并且有效地降低了路面噪音和雨天行车的水雾，提高了行车安全性。但Novachip改性超薄磨耗层主要还是处治路面的松散与抗滑性能不足，对于路面的车辙、泛油及不平整等病害的处治效果并不是很理想，对裂缝类病害的处治效果也一般。作为一种路面的预防性养护措施，超薄磨耗层也不能增加路面的结构承载能力，因此，对于出现了结构性病害的路面不应采用超薄磨耗层进行处治，对于局部存在结构性病害的路面应先对其进行合理处治后再进行超薄磨耗层施工。我司在2009年和2010年对广佛高速公路进行Novachip改性沥青超薄磨耗层罩面，目前广佛高速公路K33+172～K40+330段的病害相对较少，仅在结构物与路基段出现较多的横向裂缝及修补病害。各路面性能指标优良：广佛高速公路每公里PCI值仅广佛方向有1km小于90，其余均大于90，按现行规范评价均为优良；两方向超车道及主3车道路面结构强度指数（PSSI）平均值均在99以上；除主2车道局部路段平整度大于2.3（m/km），双向路面各车道平整度平均值基本在2.3（m/km）以下；现阶段双向各车道路面车辙状况较好，各车道路面车辙深度平均值均在6.0mm以下；现阶段双向各车道路面抗滑性能较好，各车道横向力系数平均值均处于50~60之间。
综上几个沥青路面预防性养护措施的优缺点，每个措施都能对延长沥青使用寿命和改善行车质量。但预防性养护措施要根据高速公路病害、地段、天气和水文资料决定。