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摘 要:沥青路面是公路建设的主要路面形式,在沥青路面表面病害处理中,预养护技术的应用可有效提升工程质量,改善路面外观,提高路面行车安全。精表处作为一种新型预养护处理技术,相比其他预养护技术,在微裂缝处理中更具优势,且具有良好的社会经济效益。
关键词:沥青路面;精表处;预防性养护
0 引言
预防性养护是延长路面使用寿命最有效的措施。当路面开始出现早期病害时,由于路面行车质量良好,是进行路面预防性养护的最佳时机。我国绝大多数高速路面早期病害出现时,路面综合质量指数在良及以上,路面状况指数PCI为80~95,对正常行车影响不大,此时应开展路面预防性养护,对路面病害采取针对性处治措施,使早期病害擴展速度得到延缓,避免路面使用性能继续恶化。沥青路面精表处技术可在常温下施工,对交通影响小,操作便捷,质量易于控制,且施工成本低,具有良好的应用效果,因此,开展沥青路面精表处施工技术要点具有重要意义和价值。
1 精表处技术原理
在沥青路面早期病害防治当中,传统沥青路面预防性养护技术具有重大作用,很大程度上,有效防范了路面病害的进一步发展,同时提高了路面施工质量。然而,经过大量实践证明,传统预防性养护技术也存在很多缺陷。比如传统雾封层养护,乳化沥青、改性乳化沥青是雾封层养护常用材料,此类材料和原沥青路面具有较差粘结能力,在行车荷载和自然因素作用下,施工后路面会出现一定磨耗,即出现“掉皮”问题,这一问题的出现,将会对路面耐久性造成极大影响。同时,一定程度上也会降低路面构造深度、摩擦系数等指标,导致路面抗滑能力变差,对路面行车安全不利。精表处预防性养护技术是传统雾封层技术的一种延伸,将专用养护剂喷涂到清理干净的沥青路面,随后将细砂喷洒到表面,养护剂将充分填充在路面结构和细砂之间,并向结构层渗透,从而将两层紧紧黏结起来,有效提高路面抗滑能力,修复路面轻微病害。通过新型养护剂材料的应用,可以有效解决“掉皮”问题,并能提升路面抗滑能力。精表处技术的功能特点如下:
(1)预防水损害。沥青路面水损害会引发其他类型的病害,比如车辙、坑槽等,进而对路面使用性能、耐久性造成不利影响。精表处技术的应用可以补充集料表面剥落的沥青膜,均匀裹覆到集料表面,控制水损害发展。同时,还能封闭路面微裂缝,精表处材料洒布后,在坑槽处可形成连续相的油膜。(2)固结路表面松散集料。当沥青路面出现老化现象,将会大幅降低沥青路面集料间的粘结力,加之行车荷载等影响,集料很容易由路表脱落,呈松散状。在常温作用下,精表处材料和原路面老化沥青充分粘结,可以有效固结原路面。(3)改善路容路貌。在行车荷载和自然环境的长期作用下,沥青路面将会从黑色路面逐渐褪色,甚至发白。这种情况下,路面粗麻粗集料较为显著,很容易导致驾驶过程中眼疲劳,尤其是在强光照射下,路面标线很难看清楚,不利于行车安全。精表处施工后,路面将会重新变为黑色,标线颜色也会更加清晰。
2 工程概况
某公路工程全长14.3 km,为双向4车道,经勘查可见,本路段整体状况良好,未见明显结构型病害,但部分路段存有轻微早期病害,如微裂缝、渗水、松散等,针对微裂缝目前已完成灌缝预处理施工。为解决其他病害,决定采用精表处进行处理。在大面积施工前,为保证施工各项参数准确,决定采取其中具有代表性的1 000 m作为试验段进行施工。
3 沥青路面精表处预防性养护施工技术要点
3.1 施工准备
施工前,需做好各项准备工作,精表处施工对天气气候条件有一定要求,一般需在10℃以上施工,而路面温度则需超过15℃,且施工阶段无雨雪。在材料进场前,要保证材料具体出厂合格证等,保证施工质量,并按照材料规格、类型分类堆放。并做好道路标线设置与保护,避免施工过程中,有液体养护剂飞溅,对标线造成损害。此外,在施工期间,应做好交通管制工作,避免车辆、行人进入施工现场,产生安全隐患。
3.2 施工设备
相比其他养护设备,精表处施工设备由2部分组成,即喷洒液体养护剂的专用车与洒布金刚砂的喷洒设备,利用连接器将喷砂设备连接到专用洒布车尾部。要将搅拌装置设于洒布车储存罐内,且1 t~3 t为洒布车容积。同时,需将挡板设于专用车喷洒系统,在整个喷洒施工环节,要始终保持匀速运行,针对部分小面积洒布不到位或不均匀处,可通过人工方式进行养护剂涂刷及细集料洒布,最终保证施工质量良好。
3.3 施工流程
根据预防性养护需求,精表处施工工艺流程为:施工放线→材料就位→施工机械设备调试→试施工→正式施工→成品养护。根据本次施工路段路面承载能力较好、路基结构良好、车流量小、开裂已被修复等实际情况,在精表处施工前只需将路面清洁干净便可,该路段施工流程的具体细节如下:
(1)施工放线。确定精表处施工的道路范围,利用石笔标记好。(2)材料就位。将精制砂运至施工路段现场,按照设计配比将改性环氧沥青路面养护剂原料混合搅拌均匀。(3)施工机械设备调试。按照道路施工机械操作规程调试喷洒设备,为避免路面养护剂喷洒不均匀,喷油管中心线与喷管开口缝中心线要呈15°夹角,使喷头之间不会相互干扰。(4)试施工。该步骤为正式施工前的精表处试验阶段,选择待施工区域内30 m路段作为试施工区域。首先将该试验段路面进行清理,确定好精制砂和改性环氧沥青路面养护剂的用量,对喷撒设备进行调试,然后开始精表处施工,考察材料性能与设备各项参数是否能够达到精表处要求。(5)正式施工。经过步骤四的试施工后,确定好精制砂、改性环氧沥青路面养护剂的用量以及喷洒设备参数,开始正式施工。(6)成品养护。通常采用手指按压的方式确认施工后的路面是否固化。确认路面养护剂能够裹住细砂不脱落时,即为完成施工,此后才能开放该路段交通。
4 沥青路面精表处施工检测与分析 按照相关规范要求,在与精表处预养护技术功能特点相结合的基础上,决定试验对比评价指标定为路面渗水系数、抗滑性能与材料渗透深度。根据相关设计规定,要求普通沥青路面渗水系数需控制在120 mL/min以内,沥青路面渗水系数需控制在80 mL/min以内。同时,利用摆式摩擦系数测定仪对抗滑性能进行测量,评价指标为摩擦系数抗滑摆值Fb,按照规定,摆值Fb≥42 BPN。通过钻芯取样法对养护剂渗透深度进行准确测定。
4.1 渗水试验
按照相关评定标准要求,沥青路面渗水系数测试点间距为200 m,本工程试验段长度为1 000 m,为降低数据变异,此次测试间距可降为150 m,测试时间为养护完成到通车前,要求将所有测点定在轮迹带部位,通过两次平行试验进行测试值的确定。
根据相关要求,每分钟公路路面渗水系数需控制在20 mL以内。通过试验可见,施工前,本路段存在局部断面渗水系数过大的现象,因此其具有较大数据变异性,远远大于规范要求,如处理不当,将加速此断面沥青膜脱落速度,加重渗水情况,从而导致面层病害产生。精表处施工之后,路面滲水系数逐渐下降,且趋于0,由此表明施工后具有良好的封水效果,能够有效提升路表面施工质量,增强外界雨水侵蚀的抵抗能力。
4.2 摩擦系数抗滑摆值测试试验
与渗水系数试验相同,在完成试验段养护作业后,按照每150 m设一处测点,各断面需3个测点,此测点位置的摆值取三个测试点的平均值。按照技术规范相关要求,必须在42 BPN以内控制公路沥青路面摩擦系数抗滑摆值。经试验可见,在精表处施工应用前后,路面抗滑摆值都与规范要求相符。但相比施工前,施工后路面摩擦系数抗滑摆值显著提升,提高了7.92%左右。主要原因在于施工前,在行车荷载长期作用下,与新铺沥青路面相比,原路面抗滑性能较低;精表处施工处理后,其选用的专用材料-金刚砂,可增强路面抗滑性能,从而提升路面摩擦系数,这对保证行车安全极为有利。
4.3 钻芯取样试验
同上选取钻芯取样位置,但需在通车后3月后进行钻芯取样试验。沥青路面经精表处施工技术处理后,待3个月后,养护剂渗透深度可达到5 mm~7 mm的范围。精表处专用养护剂的渗入,能够对老化沥青起到激活作用,最大限度地恢复沥青各项性能指标,如针入度、延度等,确保达到新铺沥青路面状态。
5 结束语
综上所述,改革开放以来,我国公路建设事业步入了高速发展阶段,在公路网络不断完善的同时,养护需求也与日倍增。作为一种沥青路面处治新技术,精表处养护施工可有效增强路面粘结力、防水、摩擦系数、抵御外界油类、盐类等化学品的腐蚀能力,保证车辆在行驶过程中的安全性。同时,还能最大限度保护基层、减少路面扬尘及降低行车噪声,避免沥青路面使用过程中出现大量早期病害问题,有利于延长沥青路面使用寿命,是一种有效的低成本沥青路面预防性养护工艺。
参考文献:
[1]吴祥燕,谢德龙,杨建萍,等.复合精表处技术在城市道路中的应用[J].市政设施管理,2018(3):14-16.
[2]谌香玲,吴祥燕,胡鑫,等.精表处在高速公路抗滑养护中的应用研究[J].低碳世界,2019(2):203-204.
[3]吴祥燕,刘帮银,谢德龙,等.精表处在城市沥青混合料桥面养护中的应用[J].市政设施管理,2016(2):30-32.
[4]杨佩,马丹丹.精表处在沥青路面表层修复中的应用[J].技术与市场,2019(3):128-129.
[5]吴志权,李晶晶,丁炳航,等.武汉市汉马赛道沥青路面精表处施工工艺[J].建材世界,2016(6):21-23.
[6]胡星云,黄海兵,邱绍辉,等.精表处技术在新余市公路沥青路面预养护中的应用研究[J].科技通报,2021(2): 102-105+127.
关键词:沥青路面;精表处;预防性养护
0 引言
预防性养护是延长路面使用寿命最有效的措施。当路面开始出现早期病害时,由于路面行车质量良好,是进行路面预防性养护的最佳时机。我国绝大多数高速路面早期病害出现时,路面综合质量指数在良及以上,路面状况指数PCI为80~95,对正常行车影响不大,此时应开展路面预防性养护,对路面病害采取针对性处治措施,使早期病害擴展速度得到延缓,避免路面使用性能继续恶化。沥青路面精表处技术可在常温下施工,对交通影响小,操作便捷,质量易于控制,且施工成本低,具有良好的应用效果,因此,开展沥青路面精表处施工技术要点具有重要意义和价值。
1 精表处技术原理
在沥青路面早期病害防治当中,传统沥青路面预防性养护技术具有重大作用,很大程度上,有效防范了路面病害的进一步发展,同时提高了路面施工质量。然而,经过大量实践证明,传统预防性养护技术也存在很多缺陷。比如传统雾封层养护,乳化沥青、改性乳化沥青是雾封层养护常用材料,此类材料和原沥青路面具有较差粘结能力,在行车荷载和自然因素作用下,施工后路面会出现一定磨耗,即出现“掉皮”问题,这一问题的出现,将会对路面耐久性造成极大影响。同时,一定程度上也会降低路面构造深度、摩擦系数等指标,导致路面抗滑能力变差,对路面行车安全不利。精表处预防性养护技术是传统雾封层技术的一种延伸,将专用养护剂喷涂到清理干净的沥青路面,随后将细砂喷洒到表面,养护剂将充分填充在路面结构和细砂之间,并向结构层渗透,从而将两层紧紧黏结起来,有效提高路面抗滑能力,修复路面轻微病害。通过新型养护剂材料的应用,可以有效解决“掉皮”问题,并能提升路面抗滑能力。精表处技术的功能特点如下:
(1)预防水损害。沥青路面水损害会引发其他类型的病害,比如车辙、坑槽等,进而对路面使用性能、耐久性造成不利影响。精表处技术的应用可以补充集料表面剥落的沥青膜,均匀裹覆到集料表面,控制水损害发展。同时,还能封闭路面微裂缝,精表处材料洒布后,在坑槽处可形成连续相的油膜。(2)固结路表面松散集料。当沥青路面出现老化现象,将会大幅降低沥青路面集料间的粘结力,加之行车荷载等影响,集料很容易由路表脱落,呈松散状。在常温作用下,精表处材料和原路面老化沥青充分粘结,可以有效固结原路面。(3)改善路容路貌。在行车荷载和自然环境的长期作用下,沥青路面将会从黑色路面逐渐褪色,甚至发白。这种情况下,路面粗麻粗集料较为显著,很容易导致驾驶过程中眼疲劳,尤其是在强光照射下,路面标线很难看清楚,不利于行车安全。精表处施工后,路面将会重新变为黑色,标线颜色也会更加清晰。
2 工程概况
某公路工程全长14.3 km,为双向4车道,经勘查可见,本路段整体状况良好,未见明显结构型病害,但部分路段存有轻微早期病害,如微裂缝、渗水、松散等,针对微裂缝目前已完成灌缝预处理施工。为解决其他病害,决定采用精表处进行处理。在大面积施工前,为保证施工各项参数准确,决定采取其中具有代表性的1 000 m作为试验段进行施工。
3 沥青路面精表处预防性养护施工技术要点
3.1 施工准备
施工前,需做好各项准备工作,精表处施工对天气气候条件有一定要求,一般需在10℃以上施工,而路面温度则需超过15℃,且施工阶段无雨雪。在材料进场前,要保证材料具体出厂合格证等,保证施工质量,并按照材料规格、类型分类堆放。并做好道路标线设置与保护,避免施工过程中,有液体养护剂飞溅,对标线造成损害。此外,在施工期间,应做好交通管制工作,避免车辆、行人进入施工现场,产生安全隐患。
3.2 施工设备
相比其他养护设备,精表处施工设备由2部分组成,即喷洒液体养护剂的专用车与洒布金刚砂的喷洒设备,利用连接器将喷砂设备连接到专用洒布车尾部。要将搅拌装置设于洒布车储存罐内,且1 t~3 t为洒布车容积。同时,需将挡板设于专用车喷洒系统,在整个喷洒施工环节,要始终保持匀速运行,针对部分小面积洒布不到位或不均匀处,可通过人工方式进行养护剂涂刷及细集料洒布,最终保证施工质量良好。
3.3 施工流程
根据预防性养护需求,精表处施工工艺流程为:施工放线→材料就位→施工机械设备调试→试施工→正式施工→成品养护。根据本次施工路段路面承载能力较好、路基结构良好、车流量小、开裂已被修复等实际情况,在精表处施工前只需将路面清洁干净便可,该路段施工流程的具体细节如下:
(1)施工放线。确定精表处施工的道路范围,利用石笔标记好。(2)材料就位。将精制砂运至施工路段现场,按照设计配比将改性环氧沥青路面养护剂原料混合搅拌均匀。(3)施工机械设备调试。按照道路施工机械操作规程调试喷洒设备,为避免路面养护剂喷洒不均匀,喷油管中心线与喷管开口缝中心线要呈15°夹角,使喷头之间不会相互干扰。(4)试施工。该步骤为正式施工前的精表处试验阶段,选择待施工区域内30 m路段作为试施工区域。首先将该试验段路面进行清理,确定好精制砂和改性环氧沥青路面养护剂的用量,对喷撒设备进行调试,然后开始精表处施工,考察材料性能与设备各项参数是否能够达到精表处要求。(5)正式施工。经过步骤四的试施工后,确定好精制砂、改性环氧沥青路面养护剂的用量以及喷洒设备参数,开始正式施工。(6)成品养护。通常采用手指按压的方式确认施工后的路面是否固化。确认路面养护剂能够裹住细砂不脱落时,即为完成施工,此后才能开放该路段交通。
4 沥青路面精表处施工检测与分析 按照相关规范要求,在与精表处预养护技术功能特点相结合的基础上,决定试验对比评价指标定为路面渗水系数、抗滑性能与材料渗透深度。根据相关设计规定,要求普通沥青路面渗水系数需控制在120 mL/min以内,沥青路面渗水系数需控制在80 mL/min以内。同时,利用摆式摩擦系数测定仪对抗滑性能进行测量,评价指标为摩擦系数抗滑摆值Fb,按照规定,摆值Fb≥42 BPN。通过钻芯取样法对养护剂渗透深度进行准确测定。
4.1 渗水试验
按照相关评定标准要求,沥青路面渗水系数测试点间距为200 m,本工程试验段长度为1 000 m,为降低数据变异,此次测试间距可降为150 m,测试时间为养护完成到通车前,要求将所有测点定在轮迹带部位,通过两次平行试验进行测试值的确定。
根据相关要求,每分钟公路路面渗水系数需控制在20 mL以内。通过试验可见,施工前,本路段存在局部断面渗水系数过大的现象,因此其具有较大数据变异性,远远大于规范要求,如处理不当,将加速此断面沥青膜脱落速度,加重渗水情况,从而导致面层病害产生。精表处施工之后,路面滲水系数逐渐下降,且趋于0,由此表明施工后具有良好的封水效果,能够有效提升路表面施工质量,增强外界雨水侵蚀的抵抗能力。
4.2 摩擦系数抗滑摆值测试试验
与渗水系数试验相同,在完成试验段养护作业后,按照每150 m设一处测点,各断面需3个测点,此测点位置的摆值取三个测试点的平均值。按照技术规范相关要求,必须在42 BPN以内控制公路沥青路面摩擦系数抗滑摆值。经试验可见,在精表处施工应用前后,路面抗滑摆值都与规范要求相符。但相比施工前,施工后路面摩擦系数抗滑摆值显著提升,提高了7.92%左右。主要原因在于施工前,在行车荷载长期作用下,与新铺沥青路面相比,原路面抗滑性能较低;精表处施工处理后,其选用的专用材料-金刚砂,可增强路面抗滑性能,从而提升路面摩擦系数,这对保证行车安全极为有利。
4.3 钻芯取样试验
同上选取钻芯取样位置,但需在通车后3月后进行钻芯取样试验。沥青路面经精表处施工技术处理后,待3个月后,养护剂渗透深度可达到5 mm~7 mm的范围。精表处专用养护剂的渗入,能够对老化沥青起到激活作用,最大限度地恢复沥青各项性能指标,如针入度、延度等,确保达到新铺沥青路面状态。
5 结束语
综上所述,改革开放以来,我国公路建设事业步入了高速发展阶段,在公路网络不断完善的同时,养护需求也与日倍增。作为一种沥青路面处治新技术,精表处养护施工可有效增强路面粘结力、防水、摩擦系数、抵御外界油类、盐类等化学品的腐蚀能力,保证车辆在行驶过程中的安全性。同时,还能最大限度保护基层、减少路面扬尘及降低行车噪声,避免沥青路面使用过程中出现大量早期病害问题,有利于延长沥青路面使用寿命,是一种有效的低成本沥青路面预防性养护工艺。
参考文献:
[1]吴祥燕,谢德龙,杨建萍,等.复合精表处技术在城市道路中的应用[J].市政设施管理,2018(3):14-16.
[2]谌香玲,吴祥燕,胡鑫,等.精表处在高速公路抗滑养护中的应用研究[J].低碳世界,2019(2):203-204.
[3]吴祥燕,刘帮银,谢德龙,等.精表处在城市沥青混合料桥面养护中的应用[J].市政设施管理,2016(2):30-32.
[4]杨佩,马丹丹.精表处在沥青路面表层修复中的应用[J].技术与市场,2019(3):128-129.
[5]吴志权,李晶晶,丁炳航,等.武汉市汉马赛道沥青路面精表处施工工艺[J].建材世界,2016(6):21-23.
[6]胡星云,黄海兵,邱绍辉,等.精表处技术在新余市公路沥青路面预养护中的应用研究[J].科技通报,2021(2): 102-105+127.