瀝青表處技術在舊瀝青路面養護中的應用

2022-05-18 16:18:16   來源:瀝青新世界   評論:0 點擊:   字體大?。?a href="javascript:SetFont(16)">大

摘要:目前,瀝青路面在我國被廣泛使用。但是由于瀝青膠結料的溫度敏感性和易老化的特點,瀝青路面在車輛荷載和環境荷載的重復作用下易產生疲勞、水損、開裂及剝落等病害,不僅影響路面的使用性能,而且嚴重縮短路面的使用壽命。對瀝青路面進行及時養護可以維持道路使用性能、延長道路使用壽命。本文主要以瀝青路面養護為立足點,詳細探討了微表處、超薄磨耗層及碎石封層技術在其中的應用。

 

關鍵詞:路面養護;超薄磨耗層;碎石封層

 

微表處 

 

微表處是將有由石屑或砂、填料、改性瀝青及其他材料形成的混合料均勻撒布于路表面的封層,能填充路面的車轍,改善路面的受力狀態,延緩車轍的發展,具有一定的封水作用,可以減緩路面水損害、坑槽、松散等病害的發展,并提高路面的抗滑性能。

 

1.1 優缺點

 

1)施工周期短:進行微表處路面養護時,可以在養護施工完成后2h開放交通,有效避免了交通堵塞問題。

 

2)提高路面安全性能:對未發生結構性損壞,僅是出現輕度裂縫、滲水和貧油等病害的瀝青路面,使用微表處技術進行養護可以改善路面的平整度,提高抗水損害能力,還具有較高的摩擦系數,提高了行車安全性。

 

3)節約能源:無需將瀝青進行二次加熱,瀝青到達規定溫度即可用于施工。

 

4)環境污染?。阂话阄⒈硖幝访骛B護可以在常溫下施工,避免了改性瀝青高溫排放有毒氣體導致的環境污染。

 

5)行車噪音大:在行車過程中,構造深度較大的微表處路面與輪胎之間的空氣動力會產生較大的泵吸噪聲。

 

針對行車過程中噪音過大的問題,為了改善行車過程中的導致的噪聲污染,孔令云等利用有限元模型,模擬了輪胎在不同微表處的滾動振動加速度和振動噪聲,結果表明:輪胎在微表處產生的噪聲隨級配由粗到細呈現出較小的趨勢;在微表處試件中摻入纖維材料和橡膠顆粒相比于普通微表處均可降低振動噪聲,且摻入橡膠顆粒的降噪效果優于摻入纖維材料;級配對噪聲的影響大于在微表處中摻入纖維、橡膠材料。李璽進行高粘低噪微表處混合料配合比設計,在保持較好路用性能的同時,這種微表處比普通微表處噪聲降低了2.3dB。

 

1.2 適用情況 

 

1)車轍情況不嚴重的路面,如車轍深度在>15mm(<25mm)時進行填充處治。

 

2)適用于表層存在有輕微裂縫的路面,如路面反射裂縫和存在嚴重的坑槽則不適宜。

 

3)通車時間長、路面磨耗較嚴重以及抗滑性能不足的路段。

 

1.3 材料選擇 

 

1)乳化瀝青的選擇:對于公路表層養護工程,混合材料的應用通常選擇乳化瀝青,乳化瀝青具有較大的黏性與穩定性,同時具有較好的堅韌性。一般采用陽離子型改性乳化瀝青作為微表處的粘接劑,SBR膠乳改性乳化瀝青為常用類型,也有很多地區應用SBS改性乳化瀝青混合,提高混合材料的穩固性。

 

2)礦料的選擇:應選擇硬度、粗糙度、耐磨性等符合要求的集料作為粗集料,其針片狀比例應15%;選擇堿性基質砂作為細集料,同時保證材料的和易性符合要求。

 

3)其他材料的選擇:水泥及石灰含水率不宜過大;水內不應含有鹽類物質,必須具有足夠的干凈度與透明度,酸堿性為中性。使用自來水時應嚴格控制雜質含量。

 

1.4 相關應用與研究

 

高永爽采用微表處技術對僅存在輕微病害的二級公路進行養護維修。施工結束2個月后進行檢測,結果顯示防滲水性能大大提高,摩擦系數、構造深度各項指標均滿足相關規定。羅陽采用微表處技術對出現輕微車轍現象的舊路進行養護。施工完成并使用3年后,道路仍然具有良好的使用性能。李秀君等對微表處路面溫度穩定性和抗車轍性能不足的問題,提出了采用多級嵌擠型水性環氧樹脂微表處的設計方法。試驗表明,水性環氧樹脂可作為添加劑在微表處中使用,發揮自身熱固性和粘結性,提高了路面的抗水損害和抗變性能力,并增大了摩擦系數。

 

2 超薄磨耗層

 

超薄磨耗層是將熱拌混合料攤鋪和灑布在路面的乳化瀝青上,然后通過乳化瀝青的發泡、破乳來與集料進行粘結,同時會形成可以提高抗水損害的防水層。超薄磨耗層具有骨架結構,擁有良好的抗滑性和抗車轍性能等。

 

2.1 技術特點

 

1)施工速度快:在施工過程中,超薄磨耗層技術所應用的材料可以一次性進行鋪設,在鋪設完成后即可開放高速公路,不需要對相關路面進行重復鋪設,極大提升了高速路段養護工作的施工效率,降低了工程建設的總體時間,也降低了因養護施工而導致的事故發生幾率,為車輛提供了安全的通行環境。

 

2)保護路基:在超薄磨耗層技術所使用的材料中,瀝青材料可以對高速公路路基中的礦粉進行吸附,通過對礦粉進行吸附與融合,瀝青材料可以形成一種全新的分隔層,實現對水分的隔離與限制,從而避免由地表水下滲所導致的路基損壞。

 

3)提升路面性能:在經過超薄磨耗層技術施工后,路面的抗滑性、抗磨損性、防水能力以及抗車轍能力均可在短時間內實現較為明顯的強化。

 

4)工程造價低:在保持良好的路用性能的同時,超薄磨耗層的養護工作整體周期較短,降低了公路養護的成本。

 

5)噪聲污染?。撼∧ズ膶拥脑胍糨^小,避免了由于高速行駛過程中產生巨大噪音影響周圍居民的情況。

 

2.2 適用情況

 

1)橫向排水差:超薄磨耗層有利于路面的橫向排水,降低了由于行車水霧引發的安全事故。

 

2)粗糙度?。撼∧ズ膶涌梢蕴岣呗访娴姆阑阅?,解決由于輪胎長期摩擦、泛油病害及構造深度過小導致抗滑性能不足的問題。

 

3)輕微或中等病害:瀝青道路初期的車轍、裂縫等病害如不及時采取措施,這些病害會向積水、坑洞及龜裂的方向發展,從而對道路造成更加嚴重損壞,影響道路的正常使用。

 

4)噪聲污染嚴重:行車過程中嚴重的噪聲污染會使人的身心健康受到較大的傷害,而超薄磨耗層可以降低這種傷害。

 

2.3 材料選擇

 

1)膠結料的選擇;超薄磨耗層由于厚度比較薄、孔隙率較大等特性,相對一般的瀝青面層更容易出現瀝青老化等病害,所以要求瀝青膠結料黏度高、粘附性好,穩定性滿足規范要求,一般可采用SBS改性瀝青、高黏度改性瀝青及橡膠改性瀝青等。

 

2)礦料的選擇:粗集料的形狀應盡量接近正方體,且最好選擇質地堅硬的玄武巖;細集料含水率不應過高且應無過多雜質,保證與膠結料有良好的粘結;填料一般選擇干燥、潔凈的礦粉。

 

2.4 相關應用與研究

 

梁進騰等采用 Novachip 超薄磨耗層技術對某高速公路進行預防養護,養護路段局部出現輕微的裂縫及麻面病害。施工后左中右輪跡帶處構造深度平均提高了0.463mm,同時測定施工前后路面滲水系數,路面基本處于不滲水狀態,施工后滲水系數較施工前降低7.4mL/min。鄭文華對溫拌橡膠瀝青在超薄磨耗層中的應用進行研究,發現Evotherm表面活性劑溫拌橡膠瀝青超薄磨耗層的抗滑、排水性能良好,摩擦系數同比SBS改性瀝青超薄磨耗層提高了10%15%。楊樹人等對冷拌技術的乳液型膠結料超薄磨耗層進行了研究,它是乳液型膠結料技術與超薄磨耗層技術相結合的復合型技術,采用乳液型膠結料與礦料、少量活性填料拌和實現冷拌,通過強制拌和與機械攤鋪形成一層較薄的結構層,具有半柔性、平整性好、無噪聲等特點,可以改善原路表的性能。金杰等采用自主研發的高粘改性瀝青作為膠結料制作瀝青混合料,發現其具有良好的穩定性且車轍穩定度滿足要求。

 

3 碎石封層

 

碎石封層是將單一粒徑的碎石改性瀝青同時撒布于路面而形成的一層磨耗層。碎石封層具有良好的抗水損害及抗滑性能。其分為砂礫式、細粒式、中粒式,分別對應的碎石規格最大粒徑應5、10、15mm。

 

3.1 技術特點 

 

1)抗裂性和防滲水性能良好:瀝青薄膜層使碎石封層可以抵抗路面開裂及反射裂縫的發生,并具有良好的抗水損害能力。

 

2)提高防滑性能:碎石被瀝青膠結料粘結在路面上,增強了輪胎與路面之間的摩擦力。

 

3)有效處理病害:采用不同粒徑集料進行多層攤鋪,碎石封層可以處理車轍及沉陷病害。

 

4)施工速度快:碎石封層施工周期短,施工完成后即可通車。

 

3.2 適用情況

 

由于高級公路瀝青路面使用性能與外觀質量要求高,各等級公路路況水平應滿足表1,也可作為各等級公路加鋪功能性罩面、結構性補強、橋隧瀝青鋪裝等需要起到應力吸收作用的粘結防水層。


圖片


3.3 材料選擇

 

1)膠結料的選擇:瀝青粘結料可選擇普通瀝青或改性瀝青,乳化瀝青蒸發殘留物含量應55%。

 

2)碎石的選擇:碎石最小粒徑與最大粒徑之比為0.60.7,為了保證有足夠的承載能力,壓碎值應<20%,針片狀顆粒含量應<10%。

 

3.4 相關應用與研究 

劉豫采用有限元模擬軟件得到,舊路裂縫寬度不大于2mm的建議采取碎石封層措施。伊美君采用斜剪試驗探討了橡膠改性瀝青與碎石之間用量的關系,得出橡膠改性瀝青碎石封層對路面的抗反射裂縫能力起到明顯的提升。朱其濤得出在雙層碎石封層中,橡膠顆粒的最佳摻量為上層碎石質量的1.5%。尹世豪用數據圖像來計算碎石覆蓋率,有效降低了平均覆蓋率的誤差,但是模型的準確率仍然有較大提升的空間。

 

4 結論

 

1)微表處封水是一種具有代表性的預防養護措施,可以有效處理瀝青路面輕度病害,提高路面的平整性、抗滑性能及防滲水性能等。同時微表處技術具有高效率、低污染及節約能源的優點,但是存在行車過程中噪聲過大的缺點,對此相關研究人員通過摻入纖維、橡膠材料及研究高粘低噪微表處來降低噪聲的影響。

 

2)超薄磨耗層是在攤鋪機一邊撒灑布乳化瀝青,一邊攤鋪間斷級配熱拌瀝青混合料而形成的,可以改善道路橫向排水問題,減少噪聲污染,并具有良好的抗滑性能,同時施工速度快、工程造價較低。冷拌技術下的乳液型膠結料超薄磨耗層具有半柔性、平整性好、無噪聲等特點。


3)碎石封層實際上是一種瀝青碎石磨耗層,可以有效解決車轍、輕微裂縫、沉陷等病害。

 

5 結束語 

 

1)對于微表處行車過程中噪音過大的問題可以進一步研究。通過設計滿足性能要求并減少噪聲的配合比、摻加減噪材料等方法,減少噪聲,提高行車舒適性,使得微表處技術能夠更廣泛地應用于瀝青路面。

 

2)瀝青混合料溫拌技術對橡膠瀝青的降粘、高低溫性能的改善可以采用紅外光譜儀、凝膠色譜儀及原子力顯微鏡等微觀手段進行研究,與宏觀表現進行綜合對比分析,建立宏觀與微觀的聯系模型。

 

3)對于碎石封層,深入研究一種具有更高效率、更高準確性的碎石覆蓋率檢測算法來提高施工質量具有重要意義。


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