下面由瀝青冷補料廠家來給大家講講,瀝青冷補料的瀝青路面平日里應該如何養護維修——
瀝青路面在交通載荷與氣候影響的作用下,隨著時間的推移,路面狀況和服務能力將逐漸地惡化。為了保持路面良好的使用性能和延長它的使用壽命,在路面壽命周期的不同階段需要采用不同的養護維修措施。瀝青路面的養護維修工作對保持路面的服務能力,延長其壽命周期,以及改善噪音、振動等有著重要的作用。在高速公路使用初期,路面養護的工作量不是很大,人們容易產生重建設、輕養護的思想,但是隨著我國公路建設逐步完善,新建道路越來越少,已有路面的養護維修越來越多,因而養護維修技術正成為交通行業關注的一個熱點和重點。
一、瀝青路面養護維修作業的分類
我國現行的瀝青路面養護技術規范通常根據工程量的規模大小、技術的難易程度將瀝青路面養護維修作業分為小修、中修、大修、改建等四類。這種分類方法的核心是“修理”,它是20世紀50年代從前蘇聯的規范中引入的,至今已經沿用了幾十年。但是隨著路面養護維修技術在材料、工藝、設備方面的不斷發展和進步,這種分類方法已經很難反映出現代路面養護維修技術的特點和要求,因而也愈來愈顯示出難以與現代養護維修技術的發展相適應。
現行分類方法所反映的并不僅僅是一個分類的方法問題,其實質是反映了一種“重修理,輕預防”的觀念。更為合理的分類方法是根據病害的類型、路面損害的程度,以及所需采用養護維修措施的性質和功能來對養護維修作業進行分類。西方國家將瀝青路面的養護維修作業分為:預防性養護(Preventive Maintenance)、修復性養護(CorrectiveMaintenance)、路面翻修(Pavement Rehabilitation)、路面重建(Pavement Reconstruction)等四類。這種分類方法的核心是作業的功能和目的,因而不僅在概念上是十分清晰的,而且有著很強的目的性和針對性。
預防性養護是指那些帶有保護路面,防止病害進一步擴展和以減緩路面使用性能的惡化速率以及延長路面使用壽命為目的的養護作業,它通常用于沒有發生損壞或只有輕微缺陷與病害跡象的路面。預防性養護沒有路面補強的功能,因而不應期望預防性養護具有改善路面強度和承載能力的作用。
修復性養護是指那些用來修復路面的局部損害或某種特定病害的養護作業,它通常用于路面已經發生局部的結構性損壞,但還沒有波及全局。
路面翻修是指路面的損壞已經波及到大部分路面,使之發生全面性的結構性損壞,從而需要在一定的深度下進行面層的再生和重鋪的修理作業。
路面重建是指當路面的損壞由于沒有及時進行翻修、補強而進入整個路面各結構層發生結構性破壞,這時不僅路面的面層,而且它的基層和底基層,甚至于路基也需進行翻修,這樣的養護維修作業稱為重建。
二、預防性養護技術的新發展
預防性養護作為一個完整的概念出現在20世紀80年代,它是許多國家在公路網的重建過程中總結了以往經驗教訓的基礎上提出來的。預防性養護的重要意義體現在四個方面:保持路面良好的使用性能;延長路面的使用壽命;減少路面壽命周期的成本;節約養護維修資金,是一種費用—效益十分良好的養護措施。
美國在80年代開始大規模路網的重建工程時,面對未來公路交通日益強化的挑戰,于1987年啟動了一個龐大的戰略性公路研究項目(SHRP),其中第三個子項目“養護費用-效益”(Maintenance Cost-Effectiveness)就是專門從改善“費用-效益”的角度來研究養護技術的,它包括了兩個主要研究課題,H101和H-106,前者的研究對象是四種預防性養護技術,后者的對象則是坑洞修補和裂縫(接縫)填封等兩種修復性養護方法。1993年SHRP計劃結束之后,SHRP第二個子項目“路面長期性能”仍在FHWA的監督下成為一個新的為期20年的“路面長期性能研究計劃”(Long Term Pavement Performance Program)繼續進行,其中有關柔性路面的養護課題SPS-3作為H-101課題的延伸和LTPP計劃的一部分已于1998年完成了第一個五年的跟蹤研究。
SHRP H-101和LTPP SPS-3課題的一個重要研究成果就是明確了預防性養護在延長路面壽命周期、節約壽命周期費用方面的良好“費用-效益”。這一成果的總結,可以看到經過三次預防性養護,路面服務能力的評分仍可達到70分以上;路面經四次預防性養護而終結其壽命周期,共延長使用壽命15年;養護維修總費用可節省約45%。
正是由于預防性養護的巨大經濟和社會效益,使這一技術得到了迅速發展。目前廣泛應用的預防性養護技術主要有表面封層、裂縫填封和薄層罩面三種類型。
1、表面封層
表面封層是一層用連續方式敷設在整個路表面上的養護層,封層材料可以是單獨的瀝青或其他封層劑,也可以是瀝青與集料組成的混合料。表面封層用于解決的養護問題主要有:復原或延緩表層瀝青材料的氧化(老化);重新建立路面的抗滑阻力;密封表面的微小裂縫;防止水從表面滲入路面結構層;防止集料從表面失落、崩解。目前常用的表面封層技術有:霧封層、還原劑封層、石屑封層、稀漿封層(微表處)等。
霧封層和還原劑封層:此類封層是將霧狀的乳化瀝青或專門的再生劑噴灑在老化的瀝青路面上(專用的再生劑要求滲入路面6 cm左右),其目的是更新和還原表面已氧化的瀝青。霧封層和還原劑封層都有一些共同的特點:施工后需要較長的時間才能開放交通;必須嚴格掌握單位面積的噴灑量,過多的噴灑量會在路表面形成一層薄膜而使路面喪失摩擦阻力,必要時需用鋪砂的方法來改善其抗滑阻力。撒砂雖然可以提高抗滑阻力,但它與路面的粘結力較差,即便經過碾壓,在高速行駛的車輪的作用下仍會被帶出,而導致抗滑能力的很快衰減,由于上述原因,霧封層和還原劑封層通常主要用于低交通流量、低速的道路和停車場上。
為改進霧封層缺點所作的努力一直沿著兩個方向在取得進展,一方面是從材料上采用粘附性更高的粘結料,另一方面是從工藝上來改善粘結劑與砂粒之間的裹覆性能,例如將砂粒與粘結劑事先拌和后再噴灑至路面上。
美國STAR-SEAL公司開發的“SUPREME”牌瀝青路面封涂層就是上述努力的一個例子。“STAR-SEAL SUPREME”是一種以精制煤焦油瀝青乳液為主,添加有橡膠類高分子聚合物和表面活性劑的混合物。一般來說,煤焦油具有抵抗汽柴油等輕質油分的侵入和改善集料濕潤性的能力,因而也改善了它們之間的粘附性能,高分子聚物則增強了粘結劑的粘韌性,而表面活性劑則改善了附著表面的抗水性。將此種乳液與細的石英砂(粒徑0.425-0.212mm)攪拌混合后將其噴灑、涂刷在瀝青路面上2-3遍可形成一層極薄的保護層。它對瀝青路面具有一種屏蔽保護作用,可以抵抗陽光、空氣對瀝青粘結劑的老化,阻止水分侵入瀝青路面而導致的水損害,保護路面瀝青不受泄漏的汽油、柴油、機油等輕質油分的軟化作用,防止冬天防凍鹽或其他化學品對瀝青路面的侵蝕。高粘附性的粘結材料和事先與高耐磨性集料(例如石英砂)的充分裹覆,保證了表面必要的抗滑性能以及它的耐久性。
石屑封層單層的石屑封層是最早出現的預防性養護技術,其施工方法是在路面上噴灑一層瀝青材料(熱瀝青、輕制瀝青、乳化瀝青等),緊接著撒布砂、單粒徑或適當級配的集料,并緊跟著進行碾壓。石屑封層是一種敷設簡單、易行,價格低廉的養護方法。它的缺點是要有較長的初期養護時間,高速行駛時噪音過大,路面上的松散集料還會被高速行駛的車輪帶出而撞擊、粘附在車身和檔風玻璃上,集料的損失還會導致抗滑能力的衰減,所以一般很少用在大交通流量和高速行駛的道路上。
石屑封層的新發展是圍繞著減緩抗滑性能的衰減速率所作的努力。這種努力同樣表現在從材料和工藝兩方面對粘結劑和集料之間粘附性能所取得的改善。
材料方面的改善,主要是更多地采用改性瀝青和改性乳化瀝青,以及改善它們與集料之間的相容性。在工藝方面的改善,同步石屑封層(Synchronous Surface Dressing)的出現就是一個典型的例子,它將粘結劑的噴灑和集料撒布兩道工序集中在一臺車輛上同步進行。這樣做的好處是使碎石顆粒立即與剛噴灑的粘結劑相接觸,此時由于熱瀝青或乳化瀝青的流動性較好而使石屑能更深地埋入粘結劑內,并更好地滲入到路面的裂縫中。對于熱瀝青來說在溫度尚未下降之前瀝青的粘度較低,而對于乳化瀝青來說則在尚未破乳前,噴灑的粘層油具有更厚的鋪層,這些都有利于增加石屑埋入的深度和由于毛細管作用而增高石屑顆粒間粘結劑吸附的高度。同時,較好的流動性也有助于粘結劑更好地滲入到原路面的裂縫中而改善它的封水性能。
稀漿封層和微表封層:稀漿封層是一種由乳化瀝青、破碎的集料、礦粉、水和添加劑組成的稀漿狀的混合物,它在拌和均勻后被攤鋪到原有的瀝青路面上形成一層與原路面接合牢固、具有抗磨表面結構的均勻養護層。微表封層是在乳化瀝青稀漿封層基礎上發展起來的,它由慢裂快凝的高分子聚合物改性乳化瀝青、100%破碎的集料、礦粉、水和添加劑組成稀漿混合料。微表封層的厚度可達10-5mm,抗滑阻力和抗磨耐久性也比普通的稀漿封層更好,并可具有某些修復性的功能,例如用于修補車轍、輕度松散、泛油等病害的校正。稀漿封層尤其是微表封層由于其良好的抗滑性能、快速凝固成型、早期開放交通、省去了噴灑和碾壓工序,一臺機械即可連續作業以及簡單的施工過程和很高的生產效率,因而更加適用于大交通流量和高速行駛的道路上。
微表封層技術的新發展主要表現在應用領域的不斷擴大,現在微表封層不僅作為一種預防性養護的手段,而且還廣泛地應用于:各種不同深度車轍的修補工作;作為防水和防止反射裂縫用的下封層;加鋪在水泥路面和橋面上作為抗滑磨耗層;以及在水泥混凝土-瀝青復合路面上作為兩者之間的防水粘結層等等。
2、裂縫填封
裂縫是瀝青路面常見的一種病害,從養護工藝的角度來看,裂縫可按其縫寬分為微裂縫或發裂(2mm以下)、微小裂縫(2-6mm)、小裂縫(6-12.7mm)、中裂縫(12.7-25mm)、大裂縫(>25mm)。對于發裂來說一般不需作處理,除非在單位面積內的發裂十分多,則可以在其上作表面封層的處理。6mm以下的微小裂縫由于尚未發生結構性損壞,通常不對裂縫作更多的處理,或只在表面上作貼封式的封面,其目的是防止由于雨水、冰雪通過裂縫向下滲入而繼續擴大,因而屬于預防性養護的范疇。寬度在6-12.7mm的小裂縫因尚未造成嚴重的結構性破壞因而常將它們的處理歸入預防性養護。此類裂縫通常需要進行擴縫處理,有時也將它們歸入修復性養護的范疇。中、大裂縫的出現表明路面已發生較嚴重的局部損壞,而且往往帶有嚴重的剝落,對它們的修補類似于坑槽的修補,已經屬于修復性養護的范疇。
6mm以下的微小裂縫尤其是2mm以下的微裂縫用普通的熱瀝青或乳化瀝青進行密封處理,由于很難滲入裂縫深處,封層的厚度又很薄,不易取得良好效果,因而通常不作任何處理。微小裂縫處理技術的新進展主要得力于裂縫密封材料的不斷改進,由于橡膠瀝青技術的發展,出現了許多高粘度高彈性的裂縫密封膠,它們具有非常高的承受彈塑性變形的能力,這就使得微小裂縫的貼封式處理有了可能。
許多國家的經驗表明對微小裂縫,特別是低溫裂縫的形成初期就用高粘度的密封膠作貼封式處理是非常有效的。它可以防止雨雪滲入裂縫,避免水分侵入混合料內部發生凍脹或瀝青剝落而導致病害的進一步擴大和更為嚴重的路面損壞。
3、薄層罩面
薄層罩面也是一種很早采用的傳統預防性養護方法,它是在原有路面上加鋪一層厚度不超過2.5cm的熱瀝青混合料,薄層罩面可以有效地防止品質正在下降的路面繼續惡化,改善其平整度、恢復它的抗滑阻力,校正路面的輪廓,對路面也有一定的補強作用,但在多數情況下“費用-效益”較其他預防性養護方法為差。薄層罩面在施工中最大的困難是由于層面較薄、容易冷卻又不宜使用振動壓路機,因而不易達到較高的密實度,因此正確的混合料設計、溫度控制、碾壓工藝和壓路機選型顯得尤為重要。
采用改性瀝青作為粘結劑鋪筑的薄層罩面在耐久性和抗滑性能方面都優于普通瀝青的薄層罩面,但碾壓溫度要求更高,由于散熱快而引起的壓實困難就更大,為了適應薄層路面快速壓實的需要,近些年來出現了專為壓實薄層路面而設計的高頻振動壓路機,此類振動壓路機的振幅極低只有0.2 mm左右,但頻率則高達70 Hz左右。這樣匹配的振動參數,由于大大降低了振動沖擊力可以避免壓碎集料,但又能保持較高的單位時間內輸入被壓材料的振動能量。
三、預防性養護技術的發展趨勢與展望
瀝青路面預防性養護技術總的趨勢仍將沿著材料、工藝、設備三個方面向前發展。
1、新材料
如果說材料性能的改善在最初采用改性瀝青和改性乳化瀝青時只是看重瀝青性能的改善,而在隨后的發展中新的養護材料就更針對預防性養護的特點來開發了。由于預防性養護是敷設在瀝青路面上的薄層養護層,它不像瀝青混凝土那樣對抵抗疲勞載荷的破壞和在抗車轍的能力方面有著很高的要求。對養護層來說更為重要的首先是抵抗車輪磨耗的能力,包括車輪刮落集料的顆粒、對集料顆粒的磨光作用,以及集料與粘結劑之間的相容性(亦即瀝青與集料的粘附能力),這些都直接影響著養護層的抗滑性能、它的衰減速率以及與原路面之間結合的牢固程度。第二是養護材料抵抗外部塑性變形的能力,亦即要求養護材料有足夠的粘彈性和延展性,以便吸收由于溫度變化或原路面傳上來的變形和應力。第三是它的密水性能,亦即防止水分透過養護層滲入路面的能力,這直接影響到養護層抗水損害的性能。第四是在環境因素的作用下耐老化的能力。
針對上述要求,新的養護材料的開發重點是增強它的粘彈性、堅韌性以及與集料之間的粘附性能。高粘度橡膠瀝青的開發是新型養護材料的一個典型實例。橡膠瀝青(Rubberized Asphalt),也稱瀝青橡膠(Asphalt Rubber)是一種將磨細的橡膠屑經特殊的工藝處理后形成的一種瀝青與泡脹成凝膠狀的橡膠顆粒組成的高粘度的粘結劑。橡膠瀝青的制備工藝可以分成干式和濕式處理兩大類。橡膠瀝青最初的工藝方式是干式處理法“Dry Process”。這種方法是將磨細的橡膠屑直接與集料一起加入到攪拌器中與瀝青攪拌而形成混合料。在這一處理過程中,橡膠屑并未與瀝青發生任何反應,因而作為粘結劑的瀝青其本身的性能并未獲得明顯的改善,而橡膠屑只是類似填料在發揮作用,干式處理所加入的橡膠屑的比例通常是有限的(大約3-5%)。現在干式處理法制備的瀝青混合料被命名為橡膠屑改性的瀝青混合料(Rubber-ModifiedMix)。濕式處理法(Wet Process)是將磨細的橡膠屑加入到瀝青中去浸泡,然后再與集料拌和而成瀝青混合料。濕式處理開始發展時曾采用溶劑浸泡的方法,首先將橡膠屑放入石油溶劑中(例如航空煤油中)加以浸泡,使它在溶劑中膨脹而表面變軟,然后再與熱瀝青一起在高速攪拌狀態下進行反應而制成橡膠瀝青的粘結劑。由于溶劑法的成本高、有污染、安全性差,因而隨后被高溫直接浸泡的方法所取代。目前大量使用的制備橡膠瀝青的濕式工藝是將磨細的橡膠屑(1-2 mm左右)放在裝有高溫熱瀝青(191-218℃)的反應釜中浸泡數小時,使橡膠顆粒的表面形成一層凝膠體。濕式處理的工藝通常需要在瀝青中加入18-26%的橡膠屑,以獲得最佳的粘度。現在由濕式制備的粘結劑被命名為瀝青-橡膠(Asphalt-Rubber)。
瀝青-橡膠是一種高粘度和高粘彈性的粘結材料,其粘度隨著橡膠屑含量的增加而增大。由于瀝青橡膠具有很高的粘彈性,所以它作為一種預防性的養護材料和集料的粘結劑有著一系列的優越性:
■具有更強的粘附能力,可以使集料顆粒之間以及養護層和原路面之間粘結得更加牢固,因而表現出更強的抗車輪磨耗的能力;
■良好的密水性能,可防止水分透過養護層滲入至瀝青路面;
■具有高度的彈性恢復能力,可以更好地承受彈塑性變形和外部傳遞的應力;
■可以更多地提高粘結劑在混合料中的含量以增加裹覆集料顆粒的瀝青膜厚度而不會導致泛油;
■改善混合料的低溫抗裂和高溫敏感性;
■廢舊輪胎橡膠中所含有的抗氧化劑還有利于提高粘結劑耐老化的能力。
目前瀝青橡膠已廣泛地應用于石屑封層、薄層罩面、應力吸收層、開級配的磨耗層等各種需要粘結劑具有高粘結力的場合,也是制作各種裂縫填封、接縫填封材料和密封膠的主要原料。
2、新工藝
預防性養護工藝的發展趨勢將沿著以下方向繼續取得進展。
⑴隨著乳化瀝青性能的不斷提高,預防性養護工藝將進一步向冷態施工的方向發展;
⑵引入某些新技術來解決養護作業中突出的矛盾和問題;
⑶采用多種工藝的復合,使不同工藝的優勢能得到互補而彌補各自的缺點。
在第一個方向上的最新例子可以舉出人們對橡膠瀝青進一步乳化所作的努力。如果這種努力能獲得成功,橡膠瀝青就可以移植到稀漿封層這樣的冷態施工技術中去,從而取得更為廣泛的應用。
在第二個方向方面,為了解決粘結劑與集料更好裹覆的問題,提出了將細砂在乳化瀝青噴灑前先行混合的新概念,目前這一新概念巳經在裂縫壓力噴補中得到了很好的應用。另一個為解決石屑與瀝青裹覆問題的新技術可以舉出在石屑封層中采用同步噴撒工藝的例子。
在第三個方向可以舉出國外覆蓋封層(Cap Seal)和三明治封層(Sandwich Seal)等復合封層技術的發展。
覆蓋封層:覆蓋封層是為解決石屑封層存在的缺陷而發展的一種復合封層技術,它首先在原路面上敷設一層石屑封層,待石屑封層完全凝固后(約需1周左右時間),再在其上鋪設一層稀漿封層或微表處。覆蓋封層的優點是縮短了初期養護時間;改善了石屑封層耐久性、抗滑性、噪音等方面的缺點;可以獲得更大的厚度,替代薄層罩面而具有更好的“費用-效益”。
三明治封層:是一種將貫入式工藝與石屑封層工藝結合在一起的封層技術。它的工藝是先將一層粗集料(15-20 mm)撒布在所需養護的瀝青路面上,然后再噴灑一層改性乳化瀝青,并緊跟著撒布一層較細的集料(5-13 mm),最后碾壓成型。改性乳化瀝青用量應比單層的石屑封層高,以便有足夠瀝青貫入到粗集料的縫隙中,但其噴灑量又比雙層石屑封層低。這種復合工藝的好處是可以使較小的集料顆粒嵌入到大顆粒中間,以提高抵抗車輪帶出石屑的能力,而大顆粒集料的存在則有助于解決表面泛油的問題,在生產效率和材料消耗上比多層石屑封層好。
3、設備的新發展
如何更好地滿足養護材料和工藝發展的要求一直是推動養護設備技術進步的原動力。養護設備當今和未來的趨勢仍將沿著:
⑴滿足新材料、新工藝發展的需要;
⑵現代高新技術向傳統機械工業滲透、改造的趨勢來發展。
養護設備的發展與材料和工藝的發展有著密切的關系,新的養護材料和養護工藝的出現隨伴著新設備的產生。從歷史上看,出現了乳化瀝青材料隨伴著就有了乳化瀝青的制備設備;有了改性瀝青材料,就出現了改性瀝青設備,同步石屑封層工藝的提出,就出現了同步石屑封層機。
在預防性養護作業中最主要的施工機械有兩類:噴灑粘結劑和撒布集料的機械;攤鋪稀漿類混合料的機械。對于預防性養護來說,對這兩類機械的一個共同的要求是保持集料、粘結劑以及混合料其他成分(如水、粉料等)之間恒定的比例關系。
隨著現代高新科技的迅速發展,為了更好地滿足提高養護作業的要求,提高作業的質量和效率,預防性養護的施工機械在技術上已取得了巨大的科技進步,它們在技術發展上的一些共同特點是:
⑴要求保持恒定的作業速度導致朝兩個方向的發展;具有很高行駛速度,而作業速度可無級調節的液壓驅動底盤;高精度的車速和原材料供給的恒速調節或比例調節系統。
⑵自動的計算機監控系統,主要是:作業質量的自動控制,例如噴灑量的自動調節、噴灑高程的自動找平、作業過程的屏幕監視等; 機械運轉狀態的監控,例如運轉參數的自動記錄、自動報警、故障診斷等。
⑶液壓技術的廣泛應用,在現代的預防性養護設備上液壓傳動技術、液壓控制和調節技術得到了廣泛應用,例如作業寬度無級可調的工作裝置、液壓伸縮調節技術等。
現代全自動的瀝青灑布車通常都裝備有以下的系統:
精確的灑布速度調節:采用恒速調節的方法,通過計算機控制使車速保持在預選的工作速度,同時使瀝青泵的排量在整個工作過程中保持不變(當灑布寬度改變時,電腦會自動調節排量);或采用比例調節的方式,由雷達測速裝置不斷地檢測行駛速度,通過電腦調節瀝青泵的排量以保持恒定不變的單位面積的瀝青用量;
恒定的噴灑高度:在工作之前調節好高度后,在工作中通過超聲波傳感器和自動找平系統,使噴灑的距離保持不變;
液壓伸縮的噴把:可在駕駛室內方便地改變噴灑的寬度;
計算機的集中控制系統:灑布過程中的重要信息,如罐內瀝青量、已灑布的面積、瀝青的用量以及每平方米的平均灑布量都可在駕駛室的電腦面板上顯示出來,所有操作參數都采集并儲存在計算機內,需要時可隨時打印出來。現代連續攤鋪作業的稀漿封層機,在技術上也有了很大的進展,包括:集料、乳液和水的連續供給系統,可以保持連續不停頓的作業,大大提高了生產效率;
更精確、標定更方便的重量計量及作業速度和原材料供給的比例調節,能更精確地保證稀漿混合料各組份的比例關系和集料的級配精度;
寬度液壓可調的攤鋪箱,可以方便地適應不同寬度路面的需要,裝在攤鋪箱后部的第二刮平器可抹平封層表面的傷痕,使稀漿封層的表面獲得更好的外觀質量;
電腦的自動控制和監測系統,可以方便地設置稀漿混合料各組分的配方,在電腦屏幕上顯示工作過程的各種信息,并裝備各種安全報警系統。
新型的同步石屑封層機在一臺車上裝備有粘結劑噴灑和集料的撒布系統;車速和原材料的供給是由電腦自動控制的;有些機型上還裝備有帶攝像頭的觸摸屏監視系統。
四、修復性養護技術的新發展
修復性養護主要包括路面的局部修補和中、大裂縫的填補處理兩大類。在路面的局部修補中又可分為坑洞修補和局部路面的翻修等兩種不同類型的作業。
1、坑洞修補
坑洞的修補是養護部門最日常的養護工作,尤其是冬春之交由寒冷轉向潮濕溫暖的時期更容易發生瀝青路面的局部損壞。坑洞修補是處理路面由于局部承載能力不足而導致的小面積的載荷裂縫(龜裂)和瀝青老化、路面崩解而導致的坑洞最常用的修補方法。
從修補壽命的長短來分,坑洞修補可分為應急修補、半永久性修補和永久性修補三類,從修補的施工方式來分,則有冷態修補和熱態修補之分。
傳統的熱補工藝仍然是永久性修補的主要方法。影響坑洞熱補壽命的工藝因素主要是:
■施工氣溫;
■坑洞內部以及周圍薄弱路面是否經過清理、干燥;
■坑洞底部、側壁是否覆蓋粘結劑;
■修補材料是否充分壓實;
■修補材料與原路面的接縫是否經封邊處理。
實施標準熱補工藝的設備是傳統的綜合養護車,車上除熱混合料的貯存、保溫、加熱系統外,其他工作主要靠隨車附帶的手扶工具來完成,包括切邊機、鑿巖機、吹風機、手扶壓路機等。
坑洞熱補工藝在20世紀90年代的新發展是美國熱動力公司坑洞加熱修補工藝,這一工藝利用丙烷氣通過耐火磚的微孔間歇輻射加熱的方式加溫坑洞及周圍路面,烘干水分,軟化原路面,然后加入熱瀝青混合料后將它平整、壓實。
美國熱動力學公司發明的坑洞加熱修補機,早期的加熱修補工藝原期望能將原路面的瀝青混合料加熱熔化后與新補的材料能形成牢固的結合。但實踐證明,由于坑洞周邊的原路面處在半損壞的狀態,對坑洞不作處理直接填補新料的方法往往得不到良好的效果。因而,隨后開發的坑洞加熱修補機,增加了液壓驅動或手工操作的釘耙,用來將周邊舊料耙松與新料混合后再填補壓實。坑洞加熱工藝的另一個局限性是由于受瀝青混合料導熱性差的限制,其加熱深度通常只能達到4-5 cm,因而補坑的深度大都限制在表層的淺坑。
在應急修補中采用熱補工藝雖然省掉了切邊、清潔、壓實、封邊等工序,但由于需要加熱瀝青混合料,仍然要有較多的裝備,從而降低了修補的快速性要求,而壽命也只能維持2-3個月的時間。因此,在近些年來有著良好快速性的冷補工藝有了很大的發展,逐漸成為應急修補坑洞最常用的方法。標準的冷補工藝只需使用某些簡單的手工工具,補坑的時間只需數分鐘即可。
冷補工藝的新發展是根據美國SHRP計劃研究成果而開發成功的壓力噴射修補工藝。這一工藝的特點是將集料與加熱至適當溫度的乳化瀝青在噴嘴部位經混合后,用高壓空氣噴射至坑洞內直至填滿為止,它是由以下四道工序組成。
■高壓空氣噴吹清除坑內的松碎材料、雜物和水分;
■在坑底和側壁噴灑粘層油;
■高壓噴射裹覆有乳液的集料至坑洞;
■噴射細集料至補坑料表面形成一層保護層。
壓力噴補工藝節省了碾壓的工序,所以修補工作十分簡單只需一臺機器一人操作即可,一個小面積的坑洞修補工作只需1-2分鐘即可完成。壓力噴補工藝特別適合于小面積坑洞和大裂縫的修補。
成功實施壓力噴補工藝的一項重要條件是乳化瀝青與集料之間必需具有良好的相容性,因此事先必須在實驗室對集料與乳化瀝青之間的相容性做出評價,以優選相容性良好的原材料。上世紀90年代中期我國曾引進過壓力噴補的設備,但這一技術并未獲得廣泛應用,其原因也在于此。
2、裂縫填封
中、大裂縫的修補都需要清除裂縫周邊己經損壞的材料,因此擴縫處理是必需的工序。對于大裂縫來說,在許多場合其原因常是由基層或路基引起的(例如不均勻的沉降),因而修復工作往往需要除去整個路面,甚至直達路基,己經屬于全深度翻修的范疇而不是修復性養護作業了。屬于修復性養護的裂縫填封主要是針對那些由于低溫、推移、反射等引起的,其損壞主要存在于面層內部的裂縫。
影響裂縫填封壽命的工藝方面的主要因素是:
■施工氣溫;
■裂縫是否作清潔、干燥處理;
■裂縫填封的方式。
裂縫填封的方式對填封壽命有著重要的影響,美國SHRP計劃的研究結果表明對于六種不同的裂縫填封方式,其壽命的差別是十分顯著的,壽命最長的是方槽貼封式和淺寬槽的無貼封式兩種方式。
根據美國SHRP計劃的研究成果,裂縫填封的先進工藝應包括以下工序:
■開槽擴縫
■加熱壓縮空氣清潔干燥縫壁
■壓力填充補縫材料
■撒砂封邊
目前先進的裂縫填封設備都是根據上述工序設計制造的。裂縫填封的壽命與所采用的填封材料的性能也有很大關系。用普通的熱瀝青或乳化瀝青作為填封材料,不如改性瀝青與改性乳化瀝青,而近些年來裂縫填封效果的大幅度提高則得力于以橡膠瀝青為原料的特種裂縫填封膠的成功開發。此類裂縫填封膠有著非常高的粘彈性,可適應裂縫受外力的影響而引起的漲縮,同時又具有極佳的與縫壁粘結和防水的性能。
3、修復性養護技術的發展趨勢與展望
在坑洞修補中,修補材料的壓實質量、表面的平整度、修補的快速性,仍然是目前坑洞修補技術中沒有完善解決的問題。瀝青路面修復性技術總的發展趨勢將圍繞著上述問題從材料、工藝和設備三方面來取得進展。
⑴新材料
在坑洞修補材料的發展中,高性能的專用冷補材料的開發是一個明顯發展趨勢。如果說在開始發展可以長期貯存的冷補材料時,主要對象是應急性修補,則目前專用的冷補材料的性能己經可以使修補壽命提高至1-2年左右。應急性冷補材料主要是由慢凝的輕制瀝青制作的,而專用的冷補材料則是按專用的配方和拌和工藝生產的,這些材料大多是一些專利產品,例如美國的UPM、Perma-Patch、QPR2000等品牌的冷補料。隨著高性能的冷補材料的進展,結合冷補工藝的改善,使坑洞冷補的壽命接近永久性修補壽命是完全可能的。采用專用冷補材料的優越性是十分明顯的。
⑵新工藝
在坑洞修補工藝的發展方面,總的趨勢是冷補工藝的發展較熱補工藝更快。美國SHRP計劃的研究在保持應急冷補工藝快速性的基礎上提出了一種所謂“半永久性修補”的工藝,它是由以下五道工序組成的:
■清除坑中的水分和雜物;
■切除周圍半損壞的材料;
■噴灑粘層油;
■填入冷補材料;
■用小型機具壓實冷補料。
半永久修補工藝較常規的應急修補工藝增加了切邊、噴灑粘層油和碾壓等三道工序,雖然會增加數分鐘的修補時間,但卻大大提高了修補的牢固程度。
在坑洞的壓力噴補工藝方面需要解決的問題是進一步改善坑洞表面的平整度。
在熱補工藝方面提高坑洞修補深度將是加熱修補工藝進一步發展需要解決的問題,在這方面微波加熱將會是一個值得關注的方向。
微波加熱瀝青路面的優越性是明顯的,因為微波加熱依靠增加材料分子運動的動能來使被加熱物體升溫,因而加熱是由內及外的。微波加熱具有深部加熱、熱慣性小、控制容易的特點,特別適宜于導熱性能很差的瀝青路面的加熱。限制微波加熱技術用于瀝青路面加熱領域的原因是高強度微波輻射的防護問題和將燃料能轉換成微波能的能量轉換效率過低。如果為減少微波幅射強度和能量損失而降低微波加熱的強度,則必然將延長微波加熱的時間而使其在加熱的快速性上失去優勢。根據計算以90 kw的微波功率將面積為1 m2的坑洞在深度10 cm內平均升溫130℃,大約需要9min,而產生90 kw的微波功率大約需要145 kw的電能。
在提高路面局部修補的快速性方面的一個值得注意的趨勢是隨著快速冷補工藝的發展,在干線公路上將更多地采用將快速冷補坑洞與全車道局部翻修相結合的工藝,亦即當出現個別坑洞時采用半永久性的冷補工藝,當在局部面積內出現較多的坑洞或坑洞損壞的先兆時(如出現局部龜裂)采用全車道局部翻修的工藝。
⑶新設備
坑洞修補設備未來總的發展趨勢是各類修補設備將沿著不斷滿足新材料和新工藝的發展而取得進展。
對于實施傳統熱補工藝的綜合養護車來說,采用預制的熱補混合料,將貯存熱混合料的容器改為具有加熱、升溫和攪拌功能的現場攪拌器將是一個重要的發展趨勢。
對于坑洞加熱修補設備來說,出現了向小型化方向發展的趨勢。一種手扶式的坑洞加熱修補設備,所用的加熱源是紅外線。在加熱技術方面,隨著紅外線發射管熱效率的提高,加熱技術在坑洞熱補設備上除了火焰輻射加熱方式外,紅外線加熱技術也將是一個有競爭力的選擇。新的加熱技術在坑洞熱補設備上的應用,最值得關注的是微波加熱技術。
在小坑洞修補和大裂縫填封方面的設備,壓力噴射修補機將是一個有競爭力的修復性養護設備,它將進一步圍繞改善乳化瀝青與集料的混合及裹覆,加強壓力噴射的強度以改善填補材料的粘結性能方面取得進展。
是一家專注于瀝青路面材料的研發,生產,經營及咨詢為一體的綜合性高新技術公司。以“低碳,環保,節能,減排”為原則研發新型路用材料,同時可以幫助客戶建立冷拌瀝青混合料的冷拌站"。公司秉承“以人為本,科技領先,開拓進取”的企業精神,本著“誠信服務,發展共贏”的經營理念,在錯綜復雜的市場競爭中,始終保持高質量的產品,優質的服務,合理的價格贏得廣大的客戶信任。