封層技術(shù)在瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

封層技術(shù)在瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

預(yù)防性維修（ppm）是一種周期性維修措施，通常根據(jù)路面的使用情況確定維修周期。日常檢查性養(yǎng)護(hù)是不考慮路面是否存在某種損壞的,而維修性質(zhì)的養(yǎng)護(hù)一般是針對(duì)較為輕微病害、為防止病害惡化進(jìn)行的維護(hù)。隨著投入使用的公路數(shù)量的增加,預(yù)防性養(yǎng)護(hù)逐漸成為科研工作者的研究重點(diǎn)。張恒涓介紹了表面涂涮瀝再生RejuvaSealTM技術(shù),這種技術(shù)處理后的路面表面黝黑、均勻,外觀優(yōu)美,主要用于處治瀝青混凝土路面出現(xiàn)的裂縫類病害。在封層養(yǎng)護(hù)技術(shù)中,稀漿封層技術(shù)相對(duì)較多。謝祖平等對(duì)改性稀漿封層養(yǎng)護(hù)技術(shù)后的路面進(jìn)行跟蹤檢測(cè)和評(píng)價(jià)得出:稀漿封層提高路面的防水和抗滑性能,抑制病害惡化,起到延長(zhǎng)路面使用壽命、減少成本的目的。李治龍則重點(diǎn)研究了乳化瀝青在養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用問題,認(rèn)為乳化瀝青稀漿封層防滲性能好、造價(jià)低、施工方便。本文則主要針對(duì)瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的霧封層、石屑封層、稀漿封層技術(shù)的主要特征、適用范圍和施工工藝做了詳細(xì)闡述。并通過實(shí)體工程說(shuō)明封層技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。1層封閉技術(shù)的性質(zhì)和功能1.1封層技術(shù)的特點(diǎn)瀝青混凝土路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的封層技術(shù)具有連接性能好、強(qiáng)度高、耐久性好等特點(diǎn)。(1)陽(yáng)離子乳化瀝青乳化瀝青是封層養(yǎng)護(hù)的重要材料之一,乳化瀝青有陽(yáng)離子型和陰離子型。當(dāng)使用陽(yáng)離子乳化瀝青時(shí),表面帶有正電荷,與濕礦料表面帶有的負(fù)電荷通過相吸作用緊緊吸附。采用陰離子型乳化瀝青則可在礦料中添加消石灰、水泥等增強(qiáng)連接性能。封層技術(shù)可以使得材料與原有路面穩(wěn)固連接。(2)性能最佳各種封層技術(shù)處理的路面都具有強(qiáng)度高、耐久性好的特點(diǎn),其中稀漿封層性能最佳。稀漿封層使用粒徑較小的礦料,類似于細(xì)粒式瀝青混凝土的性能,在施工過程中,沒有瀝青高溫加熱拌和過程,防止了瀝青老化,瀝青撒布破乳凝固強(qiáng)化后,整體性能優(yōu)于同等條件下的熱拌瀝青混合料。1.2層封閉技術(shù)的作用封層技術(shù)具有隔水抗滑、微裂隙修復(fù)作用。(1)預(yù)防路面病害封層技術(shù)封閉道路表面的孔隙,防止水分通過空隙滲透進(jìn)入瀝青混凝土結(jié)構(gòu)層和基層,預(yù)防路面病害的發(fā)生。由于封層材料與原有路面之間銜接緊密,封層處理后的路面表層會(huì)形成一層密實(shí)的結(jié)構(gòu)層,將空氣與下部結(jié)構(gòu)完全隔離開來(lái)。對(duì)于稀漿封層而言,封層表面粗糙,摩擦系數(shù)大,抗滑性能也得到顯著提高。(2)路表面病害的修復(fù)和預(yù)防封層材料具有良好的流動(dòng)性,不僅可以滲透到路面細(xì)微裂縫中,而且將道路表面出現(xiàn)的松散、掉粒等病害進(jìn)行修復(fù),增強(qiáng)路面結(jié)構(gòu)性能,延長(zhǎng)路面的使用壽命。此外,封層罩面處理后,不僅修補(bǔ)了病害部位,而且美化了路面的整體外觀。增加了視覺上的美感,同時(shí)也改善了行車感觀上的舒適度。2再生劑在混凝土中的體壓覆巖為了更新或者還原原有瀝青混凝土路面的路用性能,把霧狀的乳化瀝青或再生劑噴灑到已經(jīng)老化破損的瀝青混凝土路面上,流動(dòng)性較好的乳化瀝青漿液通過滲透作用進(jìn)入微小裂縫和空隙內(nèi),達(dá)到填充的目的。霧狀封層在原有瀝青混凝土表面形成一層薄膜,可以達(dá)到路面防水、減少松散的目的。2.1用主導(dǎo)后灌漿注漿特征:(1)霧狀封層處理瀝青混凝土表面之后,對(duì)路面結(jié)構(gòu)表層的抗滑性能有一定的影響,如果霧狀封層厚度太大,路面還有可能產(chǎn)生夏季泛油等病害。(2)霧狀封層施工結(jié)束后漿液滲透和浸潤(rùn)到面層下一定深度范圍需要很長(zhǎng)一段時(shí)間,待到噴灑后的瀝青凝固成型后才能開放交通,因此對(duì)交通正常運(yùn)行有較大的影響,在使用這種方法前需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)估。適用范圍:(1)霧封層是一種簡(jiǎn)易的不使用集料的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施,連接性能比較強(qiáng),但是強(qiáng)度相對(duì)較低,主要適用于交通量小、運(yùn)行速度要求低的道路或者中小型停車場(chǎng)。(2)由于霧狀封層可以有效密封瀝青路面表層,硬化瀝青路面,連接密實(shí)瀝青混凝土路面產(chǎn)生的細(xì)小裂縫,可適用于路面輕微松散和氧化病害或用于道路路肩的防水處治。2.2種分兩級(jí)噴射霧封層的施工工藝霧狀封層施工方便,操作簡(jiǎn)單,在施工過程中晴朗的天氣可以保證封層材料與原有路面的有效連接,無(wú)風(fēng)或微風(fēng)狀態(tài)下施工可以保證霧封層撒布均勻。為了防止瀝青噴灑量過多在路表面形成一層薄膜使路面摩擦阻力降低,必須掌握好瀝青的噴灑量。在施工過程中可根據(jù)實(shí)際情況,分一層或者兩層噴灑。下面介紹一種分兩層噴灑霧封層的具體施工工藝:如圖1中(a)所示,在確定采用霧狀封層處理瀝青混凝土路面之后,施工前先進(jìn)行清理,采用風(fēng)力較大的吹風(fēng)機(jī)清除原路面上的泥土、松散材料等雜物,對(duì)于堅(jiān)硬結(jié)塊的障礙物需要銑刨清掃,然后覆蓋標(biāo)線以免污染;接著進(jìn)行圖1中(b)步驟,在設(shè)置的施工范圍內(nèi),將霧狀封層材料均勻噴灑在路面上,第一層的用量約為0.72～0.88kg/m2;待到干燥1～2h后,進(jìn)行圖1中(c)步驟,第二層的用量為0.55～0.72kg/m2;噴灑完畢后,禁止立即開放交通,讓瀝青干燥5～6h,將表現(xiàn)復(fù)原后即可開放。3鋸末層石屑封層在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)中出現(xiàn)相對(duì)較早,石屑封層簡(jiǎn)單易行,在路面上噴灑一層瀝青材料,然后均勻散布砂子、石屑、碾壓成型即可。3.1全石屑封養(yǎng)護(hù)特征:在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)中,石屑封層具有敷設(shè)簡(jiǎn)單、效果明顯、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。但是,這種方法也有其缺點(diǎn),在養(yǎng)護(hù)過程中需要較長(zhǎng)時(shí)間,行駛速度過大的情況下會(huì)產(chǎn)生相對(duì)較大的噪音。適用范圍:石屑封層適用于交通量較小,并且行駛速度不高的路面。在低等級(jí)路面養(yǎng)護(hù)中,石屑封層相對(duì)比較常用。3.2石材研磨固層施工技術(shù)(1)石屑的施工測(cè)量在預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的封層技術(shù)中,石屑封層使用先撒布瀝青、然后均勻撒布一定級(jí)配的石屑的方式進(jìn)行施工。因此,其對(duì)材料性能的要求相對(duì)較高。對(duì)于集料而言,需要保證強(qiáng)度、針片狀含量、磨耗值、含泥量等滿足要求。而對(duì)于起到連接固定作用的乳化瀝青,其破乳速度、穩(wěn)定性等指標(biāo)都需要滿足表1中所示性能要求。(2)瀝青撒布方式①石屑封層施工的第一步是將施工范圍內(nèi)的路面清掃干凈,然后灑水濕潤(rùn),灑水量不能過多。②噴灑乳化瀝青。用自動(dòng)控制的瀝青灑布車噴灑乳化瀝青,乳化瀝青噴灑量約為2.0kg/m2,在施工過程中,起步、終止時(shí)要避免瀝青噴撒量過少或者過多,保證瀝青灑布均勻。③均勻撒布集料。用集料撒布車撒布集料,集料粒徑控制在3～5mm之間,撒布數(shù)量6～8m3/1000m2。如圖2所示為瀝青集料一體撒布機(jī),這種機(jī)械是石屑封層的專用設(shè)備,在瀝青撒布后就緊接著均勻撒布集料,這種方式能夠有效提高集料與瀝青之間的連接性能,保證封層的強(qiáng)度與穩(wěn)定性要求。④輪胎壓路機(jī)碾壓。在撒布集料后,采用輪胎壓路機(jī)碾壓2～4遍,速度均勻,不可在碾壓路段隨意停機(jī)與啟動(dòng)。待到封層成型后即可開放交通。4機(jī)械復(fù)摻劑型瀝青抗磨劑稀漿封層是由一定級(jí)配的石屑、砂、填料、乳化瀝青以及外摻劑,經(jīng)過機(jī)械拌和成流動(dòng)性較好的稀漿狀材料,這種材料與原路面結(jié)合牢固,是具有抗磨表面結(jié)構(gòu)的均勻養(yǎng)護(hù)層。4.1減少養(yǎng)護(hù)成本特征:(1)稀漿封層由于在瀝青混凝土路面表層加鋪了一層密實(shí)的結(jié)構(gòu)層,因此具有良好的抗磨性和防水性能,與原有路面粘附力強(qiáng);(2)稀漿封層增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,可以一定程度上延長(zhǎng)道路的使用壽命,降低養(yǎng)護(hù)成本;(3)稀漿封層采用乳化瀝青,施工速度快,初期養(yǎng)護(hù)所需時(shí)間短,對(duì)交通的影響小;(4)從環(huán)境效益角度講,稀漿封層采用常溫作業(yè),節(jié)約能源、環(huán)保清潔。適用范圍:稀漿封層技術(shù)適用范圍廣泛,對(duì)于瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面都可以采用稀漿封層罩面。對(duì)于橋面維修或者橋面的防水處理,稀漿封層技術(shù)是比較有效快捷的方法。稀漿封層在一定程度上修補(bǔ)了早期病害,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的路用性能。鑒于稀漿封層技術(shù)施工便利、性能良好,因此適用于大交通流量和高速行駛道路的維修、養(yǎng)護(hù)加固。4.2建成技術(shù)(1)稀漿封層使用集料級(jí)配稀漿封層使用的乳化瀝青的技術(shù)指標(biāo)與石屑封層相同,根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40～2004)的相關(guān)要求,不同類型的稀漿封層使用的集料級(jí)配需要滿足表2所示的級(jí)配范圍要求。(2)施工工藝路面已完全解決施工前的準(zhǔn)備工作,包括材料、機(jī)械設(shè)備、原路面補(bǔ)強(qiáng)與清掃、交通管制等都已按要求完成。施工隊(duì)伍人員配備整齊,對(duì)道路上的各種附屬設(shè)施都已采取保護(hù)措施。早期養(yǎng)護(hù)應(yīng)用稀漿封層施工程序?yàn)?檢測(cè)路面→修補(bǔ)病害→封閉交通→清掃路面→施工放樣→攤鋪修復(fù)→早期養(yǎng)護(hù)→開放交通。在施工過程中,如圖3所示,將符合要求的集料、乳化瀝青、填料、水進(jìn)行施工配合比設(shè)計(jì)之后,將裝好料的攤鋪機(jī)對(duì)準(zhǔn)控制線,調(diào)整厚度與拱度后對(duì)準(zhǔn)備的施工路面進(jìn)行攤鋪?；旌狭蠑備伜?進(jìn)行人工找平。預(yù)保濕的施工工藝當(dāng)施工時(shí)的氣溫過高或者在比較干燥的情況下,需要進(jìn)行預(yù)灑水處理,這樣有利于稀漿和路面之間牢固粘結(jié),在施工中盡可能減少橫縫數(shù)量。在起點(diǎn)與終點(diǎn)處應(yīng)低速緩慢前移,避免產(chǎn)生起拱過厚現(xiàn)象。稀漿初凝時(shí)間的測(cè)定乳化瀝青施工后有破乳成型過程,在正式施工前,采用“紙墨跡法”測(cè)定稀漿的初凝時(shí)間。將混合料倒在直徑259mm的油氈上,攤成6mm的薄層,控制溫度在25℃±1℃、相對(duì)濕度50℃±5%的范圍內(nèi),用潮濕紙巾輕按,直到不見褐色斑點(diǎn)所需要的時(shí)間為初凝時(shí)間。(3)稀漿封層施工質(zhì)量施工前必須提供材料的試驗(yàn)報(bào)告,在確認(rèn)符合要求后,方可使用。施工前必須提供混合料試驗(yàn)報(bào)告,在確認(rèn)材料沒有發(fā)生變化和符合要求后,方可施工。施工中應(yīng)對(duì)稀漿混合料性能進(jìn)行抽樣檢測(cè)。稀漿封層施工外觀質(zhì)量應(yīng)符合下列要求:①表面平整,密實(shí),無(wú)松散,無(wú)輪跡;②縱、橫縫銜接平順,外觀色澤均勻一致;③與其它構(gòu)造物銜接平順,無(wú)污染;④攤鋪范圍以外無(wú)流出的稀漿混合料;⑤表面粗糙,無(wú)光滑現(xiàn)象。5實(shí)體工程5.1抗滑性能測(cè)定山西沂州公路由于長(zhǎng)時(shí)間承受重載交通的作用,路面出現(xiàn)大面積微小網(wǎng)狀裂縫,局部平整度較差,路面瀝青混合料已經(jīng)疲勞老化,路面表面被磨耗,抗滑性能差,對(duì)行車安全和路面壽命都造成了一定的不良影響。如果不進(jìn)行養(yǎng)護(hù)將會(huì)導(dǎo)致更為嚴(yán)重的路面病害發(fā)生。圖4為該路面表面局部狀況現(xiàn)狀。選取典型位置,采用3m直尺法測(cè)定平整度。采用偏轉(zhuǎn)輪拖車法,將拖車與車輛的行駛方向偏轉(zhuǎn)7.5°～20°,通過測(cè)定橫向力系數(shù)檢測(cè)路面抗滑性能,橫向力系數(shù)SFC根據(jù)公式(1)進(jìn)行計(jì)算。SFC=FsW(1)SFC=FsW(1)式中:Fs—試驗(yàn)輪胎上的側(cè)向摩阻力,N;W—輪胎上的豎直荷載,N。5.2護(hù)理方法和過程(1)稀漿封層瀝青的應(yīng)用根據(jù)公路實(shí)際情況,由于存在大面積細(xì)微裂隙,道路材料普遍老化,路面外觀較差。由于病害類型的發(fā)生具有板塊性、整體性,因此選擇稀漿封層技術(shù)對(duì)路面進(jìn)行處治。根據(jù)稀漿封層混合料的施工工藝要求,選擇破乳時(shí)間較長(zhǎng)的陽(yáng)離子慢裂型乳化瀝青。在集料選擇上,為提高路面的抗滑性能和耐磨性,選擇質(zhì)地耐磨、堅(jiān)硬、多棱角的石屑。在瀝青混合料中添加一定量的礦粉,保證稀漿的施工和易性。此外,還選擇水泥作為填料,一方面提高乳化瀝青與骨料之間的粘結(jié)力,另一方面加快稀漿混合料的破乳時(shí)間,填料的用量為混合料總重的1.5%。(2)稀漿摻摻整理。在現(xiàn)代工器械施工前的準(zhǔn)備工作是保證施工順利進(jìn)行的前提,首先將路面灰塵等雜物清除干凈。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,施工器械到位后,調(diào)整好攤鋪槽的寬度、拱度和厚度。并確認(rèn)材料用量設(shè)定準(zhǔn)確無(wú)誤,打開各種材料的控制開關(guān),人工控制各種材料同時(shí)進(jìn)入拌和器拌和,拌和均勻后,將稀漿混合料均勻分布在攤鋪槽中。并按照4.2節(jié)所述施工工藝進(jìn)行施工,在施工過程中,還要注意交通疏導(dǎo)和對(duì)周圍環(huán)境的影響。5.3影響評(píng)估的效果(1)施工前后的路面更越界根據(jù)施工前后道路外觀情況,從顏色上,施工后的路面更為醒目鮮艷,給人清新的感覺。在環(huán)境協(xié)調(diào)上,稀漿封層后路面類似于新攤鋪的路面。(2)橫向力系數(shù)的確定根據(jù)5.1節(jié)所示方法測(cè)定稀漿封層處理后路面的平整度和橫向力系數(shù),并和施工前的測(cè)試值進(jìn)行對(duì)比。如表4所示,稀漿封層前后,平整度提高了近50%,橫向力系數(shù)也增加了44.