浅谈路面常见病害及预防性养护工艺(精选8篇)
广东辛美来亚科技实业有限公司
关键词:沥青路面裂缝坑槽车辙修补预防性养护 微表处超表封层
[摘要]针对城市道路沥青路面中常见病害,阐述了沥青路面预防性养护的经济性与必要性。提出了一些病害修补和预防性养护的措施和实施步骤,并提供了选用维修设备进行道路养护的工程实例,供全国养护管理和施工单位参考。
沥青路面具有表面平整,坚实、无接缝、施工工期短、养护维修简便和有良好的减振性等优点。行车平稳、舒适而低噪音,越来越多的城市将水泥路面改建为了沥青路面。但沥青路面通车后,由于受到交通量增长、重载超载车辆的增多、温度变化、湿度变化,冰冻作用,以及设计、施工、采用材料和养护管理等因素的影响,将会出现了多种路面病害,如裂缝、坑槽、车辙及水损害等。根据多年来对沥青路面病害的养护施工经验,讨论常见病害的预防措施。
1、沥青路面预防性养护的经济性与必要性
从哲学的观点看,任何事物的发展都是遵循一定的规律,沥青路面的使用寿命也是如此,从新建的完好路面到有轻微的病害,到最终发展成为大面积的路面破损,是常见的沥青路面使用寿命周期。维护道路的正常通行,减少路面破损对交通的影响,延长道路的使用寿命是道路养护管理及施工单位需要思考和努力的方向。
常见的路面养护的方式和方法一般可划分为两类:一是矫正性修复,而是预防性养护。
矫正性养护是指针对路况损坏恶化情况,进行相应地矫正修复的一种养护模式。其特点是:养护成本的投入被动地反映了道路生命周期中路况损坏恶化的演变过程。以往我国大多数道路养护是根据路况水平状态进行的矫正性养护,先进行路况巡查,发现路况损坏恶化情况,然后根据恶化情况安排日常维护、专项工程或中修。
预防性养护是指主动参照道路生命周期而提前实施的,旨在有效延缓路况恶化的一种养护模式。其中心思想是通过对道路寿命周期路况水平的预测,并结合路况调查中的相应数据,分析判定并选择合适的时机对路段进行预防性养护处理,以达到维护道路系统,延缓路段未来可能发生的恶化,维护和提升系统的功能状况。
图1不同阶段养护成本曲线图
简单的来说,矫正性养护是高速公路损坏之后被动进行的维修保养,预防性养护是事前就主动参与的,提前实施的有预防目的的维修保养。
根据美国战略公路研究计划(SHRP)估算,在整个路面寿命周期内进行3~4次的预防性养护可以延长公路使用寿命10~1 5年,节约养护费用45%~50%。据SHRP的研究结果,在进行路面处理时路面条件越好,养护维修的效果越好且更具成本效益,1美元的预防性养护维修费可节省3~4美元的日后修复费。通过两种养护模式的比较,预防性养护模式显然更具有优越性,可以有效延长公路的使用寿命,降低公路全寿命周期养护成本(见图1)。随着城市规模的不断扩大和出行人数的日益增加,城市道路交通问题日益引起公众及舆论的重视,减少道路维修带来的交通拥堵,成为了各地市政道路养护单位日益重视的课题。
二、几种沥青路面病害的预防性养护工艺介绍
目前,国内外普遍采用的路面修补和预防性养护技术措施有以下种类:
1、开槽灌缝
裂缝填封是常规的养护措施。及时对沥青路面裂缝实施有效的填封,可大大减少坑槽的形成和裂缝的进一步发展,防止因水的渗透使路面裂缝扩大,反映在PCI指数(Pavement Condition Index,路面破损状况指数)上,即下降速率降低,从而使道路的寿命延长。根据我们的养护工作实践,对沥青路面的裂缝及时选用性能优越的密封胶进行有效的填封处理相当重要,否则雨季后路面裂缝将迅速发展,并发坑槽、唧浆等一系列路面病害。
(1)施工步骤为:①利用开槽机将裂缝扩至深一般为为1.5-2cm、宽为1-1.5cm的封缝槽。②利用热气喷枪吹去封缝槽中的碎石、灰尘,除去水分及潮气。③利用灌缝机向封缝槽灌注温度高达190-194℃的道路专用新美瑞密封胶材料(见图2~图3)。
(2)选用的设备有辛美来亚开槽机、热气喷枪、灌缝机等备选(见图2~图3)。
图2开槽扩缝,清缝除潮
图3灌缝施工及施工后效果
2.2、就地热再生修补
坑槽修补是一种常见的路面维护方式。就地热再生修补和喷补修补工艺对修补质量有较好的保证。
(1)就地热再生修补工艺:①将沥青老路面用加热板进行加热耙松。②添加乳化沥青及新的热沥青混合料,摊平。③压路机或平板夯压实。(见图4~图6)
.图4加热路面、耙松
图5喷洒乳化沥青、添加新料、摊平
图6压实及修补后的效果
就地热再生工艺修补及时、快捷、方便,同时旧料实现了就地再生利用,节能环保,热修补后不会产生弱接缝,可延长路面使用寿命36至48个月。
(2)喷补修补工艺:①用喷补设备喷出的高压空气将坑槽内的松散的石子、污物等清理干净。②在坑槽底部喷洒一层沥青含量在65%以上的快裂快凝型的改性乳化沥青,形成粘层。③然后喷洒改性乳化沥青和骨料混合料。④最后利用压路机将混合料压实,开放交通。
喷补修补过程无需切割、开凿、清运,施工速度快、效率高,5~15分钟即可完成施工,基本不影响交通。(见图7)
(3)使用的设备针对不同的路面情况而定,有辛美来亚加热板,如涵井盖修补型加热板、修补长裂缝加热板、可连接摊铺机的加热板以及辛美来亚多功能热补车和喷补王等备选(见图7~图11)。
图7喷补王施工图图8拖挂式沥青路面热补车
图9涵井盖修补型加热板图10修补长裂缝加热板
图11可连接摊铺机的加热板
2.3、稀浆封层
稀浆封层技术是路面养护中应用较广的一种预防性养护手段,它能恢复路面的平整度和抗滑性能,修复轻微车辙,快速封闭旧路面的各种裂缝,防止雨水对路基路面的进一步损坏,延长道路的使用寿命,经济效益显著。稀浆封层不能提高路面的承载力,对路基变形较大、已严重损坏的路面不宜使用。
2.4、微表处
微表处是近年来在国内沥青路面养护中应用最广的预防性养护手段,是在稀浆封层基础上发展起来的,由慢裂快凝的高分子聚合物改性乳化沥青、集料、矿粉、水和添加剂组成的稀浆混合料。微表处技术具有良好的防水、抗滑性能,并且成本低、施工简便、路面性能好、开放交通快,一般可延长路面使用寿命3-5年。目前微表处技术应用领域不断扩大,广泛地应用于旧路面加铺的抗滑磨耗层、2cm以下的轻度车辙修补工作、作为路面防水用的封层等。2010年辛美来亚公司从美国引进的美国CPM公司的稀浆封层/微表处设备,先后在江西昌金高速公路、贵州凯麻高速公路、深圳惠盐高速公路完成了微表处施工,在改善路面性能、减少路面水损坏方面起到了较为明显的效果。(见图12)
图12深圳惠盐高速公路微表处施工图13长沙城市道路超表封层处理施工照片
2.5、超表封层处理
超表处是使用由乳化产品,SBS,SBR,轮胎橡胶成分及细骨料充分混合而成的材料对路面进行机械化封层处理的工艺。适用于普通沥青路面、碎石封层路面。可 为路面提供防水层;减少路面灰尘,使行驶更加安静;增加对比度,提高路面美观性;提高碎石牢固性、延长碎石封层使用寿命以及提高排水效率等优点(见图13)。
3、结语
依据沥青路面病害影响的程度, 一般可以分为两大类, 一是结构性的破坏, 也就是沥青路面结构整体或组成部分遭到破坏, 不能满足行车安全的基本要求, 需要经过彻底的维修来恢复;二是功能性的破坏, 也就是病害导致沥青路面不具有或弱化了预期的性能, 不能很好的满足车辆行驶的要求, 一般采取保养、修补恢复原有功能。根据沥青路面病害的表现形式, 主要可以分为四大类, 即:裂缝类 (龟裂、裂缝等) , 变形类 (拥包、搓板、车辙等) , 松散类 (坑槽、啃边、脱皮等) , 其他类 (冻胀、翻浆等) 。
2 沥青路面病害的预防措施
沥青路面病害的产生既是多种因素综合影响的结果, 也可能是某种病害的蔓延或者恶化造成的, 所以, 要做好沥青路面的养护工作, 首先要从路面的设计、施工开始, 做好做足预防措施, 尽量减少或避免不利因素的影响, 起到事半功倍的效果。
2.1 公路设计阶段的预防措施。
一是要严格遵守国家相关的设计规范、标准;二是针对公路段实际情况, 科学合理设计施工方案;三是明确选材。使用材料不合适是沥青路面病害产生的原因之一, 要综合考虑经济效益和维护成本, 明确选择适当的施工材料;四是充分考量公路使用寿命和未来社会经济发展的关系, 做好路面行车载荷的科学计算, 面层应根据设计轴载大小、抗疲劳极限等指标结合规范确定厚度, 一步到位;五是要注意沥青路面的防水设计, 水损害是沥青路面产生病害的重要诱因。
2.2 公路路面施工阶段的质量控制。
显然, 仅有优良的设计还不能最大程度减少沥青路面病害的发生, 还需要对路面施工的质量进行严格监督。依据设计方案, 合理安排工期, 科学施工是路面施工高质量的保证。合理安排工期一是要注意施工材料的供料进度, 二是要注意天气对施工质量的影响, 合理选择施工时间, 三是不能牺牲施工质量去抢工期, 遵从工程规律, 尽量按照设计施工的工期安排。科学施工的内容繁多, 主要的有科学选料、配料、用料, 科学控制工序步骤、时间以及科学安排施工人员等。骨料暴露、麻面、脱皮等都是施工时质量控制不严造成, 例如材料配比不适当、混合料摊铺时间过长、段与段之间接缝处理不良 (压实不达标等) 。
2.3 公路养护阶段的经常性、预防性的小修保养, 及时处理局部、细微的路面初始破损。
小修保养是保障沥青路面正常使用的重要技术措施, 一般分为初期保养、日常保养以及预防性季节保养。日常保养主要是指清扫保洁、轻度泛油、拥包、裂缝、松散等功能性病害的处理。小修作业主要包括修补坑槽、沉陷、啃边等结构性病害的整治。
3 主要沥青路面病害的整治措施
随着公路使用时间的递增, 各种因素的叠加影响, 沥青路面会出现这样或那样的病害, 采取恰当的方法整治这些病害是公路养护队伍的职责所在。下面, 结合本人在工作中的实践, 谈谈主要的沥青路面病害整治方法。
3.1 沥青路面裂缝类病害的整治。
沥青路面裂缝整治应该尽早发现、尽早整治, 因为裂缝不仅影响到道路美观, 主要的是由于雨水进入裂缝, 容易导致路面大面积成片损坏, 缩短路面寿命。早期裂缝一般宽度不大于20mm, 整治时先是清除裂缝内杂物, 接着用沥青混合料为主的密封粘结胶状物填塞裂缝, 接着捣实并压平即可。为避免热胀冷缩以及雨水的影响, 裂缝整治安排在每年雨季之前较好。
3.2 沥青路面变形类病害中车辙病害的整治。
路面车辙病害的危害有一个从轻到重的过程, 先是影响路面平整度, 降低车辙处的面层和路面结构强度, 长时间车辆碾压, 车辙越来越深, 范围越来越大, 导致车辆超车或变道时失控, 严重影响到车辆行驶稳定性。整治时先将车轮迹外侧隆起刮至与路面水平稍高, 将低于路面水平面的车痕处用沥青混合料填平, 再用压路机压实。
3.3 沥青路面松散类病害中坑槽的整治措施。
路面坑槽的存在, 不但影响到行车舒适性、安全性, 还会由于雨水的囤积, 使得下表层受损, 扩大坑槽深度和广度, 甚至破坏底层的路基结构, 所以必须及时采取有针对性的措施进行整治。坑槽的修补方式主要有冷料冷补、热料冷补以及热再生修补。整治时首先确定坑槽底部是否深及路基, 如果路基也受损的话, 先将路基整治好, 再进行路面的修补。路面坑槽修补的质量及寿命主要和修补材料的质量、施工时操作工艺、修补材料和原有材料的粘结质量等紧密相关, 必须要做好修补材料的质量监管和施工工艺的合理科学。
3.4 沥青路面冻胀、翻浆病害的整治。
青海省属于我国的季节性冻土区域, 笔者工作的格尔木公路总段养护路段基本上都在该区域内。沥青路面的冻胀和翻浆病害比较常见。该病害主要表现是路面湿软, 进而出现破裂、冒浆。形成的原因主要是沥青路面在冬季随着温度降低的层级形成结冰层, 并将路面产生隆起, 然后在春融期, 冰层慢慢融化, 沥青路面变软, 经车流碾压形成翻浆。从冻胀和翻浆的形成机理来看, 它和土质、温度变化、水分密切相关。整治时要分别从这三方面入手。一是采取土层置换法, 用沙石等非冻胀材料置换路面下相应的冻胀土。二是采取隔温法。采用传导率较少、隔温性能较久、承载能力较高以及防水能力较好的材料垫在路面下部, 减少温度急剧变化对沥青路面的影响。显然, 该方法适用于较短路段施工。三是充分做好沥青路面的防水措施。
4 结束语
沥青路面由于其本身以及外部因素等影响, 病害的产生无可避免, 必须要做好充分的预防措施, 科学设计施工方案, 并充分利用材料科学新技术 (例如为了提高沥青的延度和P1值及粘度, 抚顺石油化工研究院就开发了沥青添加剂FR1和FN1, 具有明显的改善效果) , 尽力提升沥青路面的强度、稳固性、适应性, 将沥青路面的病害发生率将至最低, 保障行车安全, 提高社会经济效益。
摘要:沥青路面因其力学强度高、施工维护方便、行车平稳、噪音小等优点, 在二级公路的铺设中得到广泛应用。但受到一些外在的客观和人为因素, 例如:路面结构、地形气候以及预防措施不足等影响, 沥青路面病害现象也比较严重, 不但对行车安全构成威胁, 也直接降低了公路使用寿命。本文结合工作实际, 对沥青路面的常见病害进行分析, 并就如何做好沥青路面的病害预防、整治进行了详细的阐述。
关键词:二级公路,沥青路面,病害预防,养护措施
参考文献
[1]陆振盛.刍议如何做好公路路基、路面病害的处理方法[J].建材与装饰, 下旬, 2011年第10期.[1]陆振盛.刍议如何做好公路路基、路面病害的处理方法[J].建材与装饰, 下旬, 2011年第10期.
[2]潘福玉.沥青混凝土路面病害调查与评价[J].民营科技, 2012年第6期.[2]潘福玉.沥青混凝土路面病害调查与评价[J].民营科技, 2012年第6期.
关键词:病害 预防 措施 处理 方法
0 引言
水泥混凝土路面常见的病害有两类。一是水泥混凝土板损坏,二是接缝破损。其中水泥混凝土损坏可分为纵向裂缝、横、斜向裂缝、掉角、交叉裂缝破碎板、孔洞、磨耗层层脱落等。接缝是水泥混凝土路面的薄弱环节,出现病害的机率大类型也多,接缝病害,损坏的形态和影响范围主要包括:接缝挤碎、拱起、唧泥和板底脱空、错台、填缝料丧失和脱落等几种病害。
1 水泥混凝土路面常见病害的预防措施
1.1 从设计方面预防措施
在水泥混凝土路面的设计计算理论中,尽管考虑了温度疲劳应力等因素。但设计的板厚依然较薄,难于承受巨大的冲击破坏动能。另外,在实际应用中,过于相信应力计算,而对水泥混凝土路面的典型结构物的研究和实际观测的较少。为此在水泥混凝土路面设计中,应该由静力学向动力学发展。在充分考虑冲击动荷载对路面的作用后,适当提高技术标准和设计厚度,以适应我国公路不断增长的交通量的需要;在软基路段,桥头下挖路段和填挖路段交换频繁的路基上必须深挖进行补强设计并增加相应的预算;其次,水泥混凝土路面基层要达到支撑稳固的要求,必须解决基层耐冲刷和弯沉均匀性问题,即要选用适合本地区气候特点和交通量要求的基层材料类型,合理地设计性能优良且适宜摊铺的集料级配;对高填方软基和台背填土进行认真处置的基础上,如果可预见沉降变形过大,可采用薄层沥青混凝土或砌块的过度路面形式;待沉降稳定后,再施工永久混凝土路面板;在路基基层下,地下水位高和多雨地区,应考虑设计一定厚度的渗透排水砂砾垫层。严寒地区应综合考虑设计排水和防冻垫层。
1.2 从施工方面预防措施
合理地选择原材料,严格控制材料质量是实现优质水泥混凝土路面设计和使用要求的前提,科学,准确地进行混凝土配合比设计,生产稳定,均匀的混凝土是保证水泥混凝土路面质量的关键;推广使用滑摸机械施工方式是解决好水泥混凝土路面面板,质量的有利措施,传力杆、拉杆的规格,位置、间距必须符合设计要求,与接缝侧壁垂直与路面板和路面中心线平行,嵌缝处的混凝土因嵌缝板和传力杆的影响一般很难一次浇注成型,不易振捣密实。至使接缝处的混凝土强度偏低,为此应加强接缝和板角处的振捣;板件成型后,根据当地气温条件及时切割和严格养生,避免因切割不及时出现整体断裂或养生不及时水泥混凝土在水化作用下出现空隙,造成强度不足;应尽量断交施工,如有困难非不断交施工,现场便道一定要平整,避免有大的坑槽和石块,以免造成混凝土板在初凝期因行车振动造成板体断裂;当路线纵破超过2%时应及时调整摊铺一定要一顺着上坡方向进行摊铺。以免因塌落度问题造成板体细小的横缝和板体断裂,拆除模板一定要注意避免碰掉板角以免造成对称的啃边。
基层施工时,应将基层材料集中进行厂拌,并采用摊铺机进行摊铺,待基层整平压实后,严格进行养生,防止基层出现干缩或温缩裂缝;为减少路基土的压实变形,增加路基强度和稳定性,必须认真进行压实,特别是要加强路堤边部碾压,使路堤横向的密度尽可能均匀。
1.3 从管理、养护方面预防措施
水泥混凝土路面的局部损坏,如不及时、有效地加以修复,往往会引起损坏迅速发展,其中最经常也是最不能忽视的工作就是随时清扫和接缝的养护,对混凝土路面必须经常清扫,不让路面上有碎石及其它硬物,免受车轮反复碾压而破坏路表面造成麻面的产生,为防止接缝的失效必须及时更换已老化或损坏的填缝料,使接缝填料保持良好的状况,以防止泥土、砂子、石子、水等进入接缝内,从而导致路面的破坏,对路面裂缝及早期病害,应及时进行修复处理,防止形成进一步的破坏,还必须重视路面排水系统的养护,经常疏通路面排水设施,防止水通过接缝或裂缝对路面造成破坏。
公路的养护、管理部门,除了日常的养护工作外,应定时组织有资质的检测或科研机构进行路面状护调查,及进制度养护工作计划,确定养护内容,规范养护工作,提高养护队伍素质和机械化的水平,确保公路养护的质量,此外,还应加强路政的管理,严格控制超载车辆的行驶。
2 水泥混凝土路面病害的处理方法
大家都清楚水泥混凝土路面具有强度高荷载能力强,抗磨力强,稳定性较好的特点,被广泛采用,如果不进行正常养护或重点抓的不对头,在车轮行驶作用下,混凝土路面会造成很多病害,一但发现病害,发展是很快的,直接影响使用年限。就是做到精心养护,混凝土路面还会随着年限的延长,而病害逐渐增多,根据以上混凝土路面病害产生的原因,提出几点修复对策。
2.1 缝挤碎的处理办法。当接缝产生挤碎面积不大,只有1— 3厘米的啃边,可清除接缝中的杂物,然后用沥青混凝土补平夯实。如果挤碎比较严重,用上面办法简单处理是补不住的,应根据最大挤碎尺寸,用切割机械开槽,开出正规和直壁的槽形,槽深应根据碎的情况而定,然后清洗槽内杂物并凉干,用沥青砂或密级配沥青混凝土夯实补平。
2.2 胀缝拱起的处理办法。胀缝将要拱起,在没有发生前很难发现,一旦发现最少涉及到胀缝相邻两块板的损坏。一般地讲,简单的修补解决不了的问题,只有拆除因拱起而破坏的混凝土板块,重新修建基层和水泥混凝土路面。为了尽快地开放交通,在浇注混凝土时掺早强挤,切割成1米以下0.5米以上的正方形。市区市政工程处有几处这样的施工点,混凝土路面一个星期就能通车,从观察上看使用效果较好。另外在施工中,应去掉面层与基层之间的石粉和砂找平层,加大面层与基层之间的摩擦力;这样会大大减少真缝的拱起和挤碎。
2.3 错台的处理。当接缝部分或裂缝部分产生轻微错台时,把路面清扫干净,用沥青砂或密级配沥青混凝土进行顺接就可以。如果错台较严重①相临两板一平顺一低下产生的错台,可用沥青砂或密集配沥青混凝土进行顺接②相邻两板一平顺一硗起,只好用切割机割去绕起部分重新浇注混凝土路面或沥青连接,为了提前使用,在浇注混凝土路面时要掺早强剂,切割成1米以下0.5米以上的正方形③如果不仅接缝相临2至3块混凝土板出现错台,而且是连续好多块,且混凝土板使用年限又较长,裂缝较多,可用高压喷方法处理,但最好是拆除,重新翻新修混凝土路面,这种情况很可能是基层或路基出现问题。
2.4 填缝料丧失和脱落。这问题,只要按上面两条保养要求去做,就不难解决。
2.5 裂缝的处理。在养护中发现裂缝,随时就用环氧树脂砂浆修补,以免漏水侵蚀基层。①当裂缝按养护要求,裂缝度接近或大与每平方米20厘米,裂缝度不大于每平米20厘米时,并没有其它变形现象,可清凿出施工面后,用环氧砂浆修补②裂缝度接近或大于每平米20厘米,裂缝较宽时,超过0.5厘米以上,将其裂缝边缘凿成一个凹面,并清洗干净,用稀沥青在缝边涂刷一遍,再用沥青砂或细料式沥青混凝土填满夯实,表面用烙铁烙平。
2.6 孔洞处理。关于孔洞问题,一般在施工中注意,①混凝土中不要有土块,木屑,碎纸杂物等。②春季水中不要夹带冰块。③振捣做到密实,基本上就不会出现孔洞,一旦出现,先将孔洞凿成形状规则的直壁坑槽,凿时力量要适当,防止产生裂缝,在吹扫干净后,先涂一层沥青,然后用沥青混凝土填补夯平。
2.7 磨耗层局部脱落出现麻面现象的处理。混凝土路面出现露骨现象,绝大部分都影响使用,我个人认为不需做特殊处理,如果出现麻面现象,可通过高压喷射方式,将乳化沥青混合料或细粒但沥青混凝土,喷射到破损路面,效果比较好。
3 结语
3.1常规性养护技术的应用
所谓常规性养护又被称之为日常养护,这是一项非常重要的工作,具体的养护技术措施有以下几种。3.1.1局部填充法该措施可用于处理路面上的各种裂缝病害,做法是用乳化沥青或是热油直接灌入路面裂缝当中,将缝隙填满。如果路面上的裂缝宽度较大,可以先向裂缝中填充适量的沥青混合料,然后进行振捣密实,再用烙铁进行封口,撒砂扫匀即可。3.1.2罩面法该措施能够有效解决路面表面较浅的裂缝及车辙等病害问题,不仅如此,还能使现有路面的抗滑能力及平整度得到进一步改善,有利于路面养护周期的延长。其具体做法是在路面的面层上加铺一层厚度不超过3~8cm的混合料。需要注意的是,采用该技术措施对路面进行养护时,应当将出现破损的面层修补好,如果有必要可以铺设整平层,并将软油层铲净、整平。3.1.3撒铺法该措施最主要的作用是提高路面的防水性能和抗滑能力,并使路面的微观构造及表面平整度得到有效改善。其具体做法是用聚合物改性沥青及具有防水功能且连续级配的集料,以撒铺的方式将材料均匀摊铺在面层上,使其形成具有排水、抗滑性能的透水表层。3.1.4路面再生法有些高速公路的路面经过长期服役后,虽然路面的整体强度并未出现太大下降,但面层上却出现了不同程度的开裂、老化、变形等问题,针对这种情况,可在原有的路面上采用再生技术,该技术分为厂拌再生法和就地再生法两种,具体可根据需要养护路面的实际情况进行选择。与其它的养护技术措施相比,该方法具有较高的经济效益和环保效益,可进行大范围推广应用。
3.2预防性养护技术的应用
目前,在高速公路路面养护工程中,应用最为广泛的一种预防性养护技术是微表处,该技术具体是指利用高分子改性乳化沥青、矿料、碎石、添加剂等材料,以专用的机械设备将各种原材料按照一定的配合比拌制成稀浆混合料后,直接摊铺在原路面上,工程实践表明,以该技术对路面进行养护,1~2h左右便可恢复交通。微表处技术可以有效处理如微小的裂缝、轻微车辙等病害,通常情况下,稀浆混合料的摊铺厚度在10~15mm之间,铺筑完毕后,可以使路面的防水性、抗滑性、耐磨性得到进一步提升,有助于路面使用性能的恢复。为了确保混合料能够与原路面之间黏合牢固,可在施工前对路面进行修补和清理。
4结论
综上所述,高速公路作为连通各个省市的交通枢纽,是确保交通运输顺利进行的关键之所在,它的质量优劣不但关系到路面行车的安全性与舒适性,而且还与公路的使命寿命息息相关。为此,必须对路面结构中常见的各种病害成因进行分析,并采取行之有效的养护技术措施,降低路面病害的发生几率,以此来提高路面行车的安全性,降低公路维修成本,延长其使用年限。
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及预防性养护
摘要:沥青路面在交通荷载的作用下,同时经受着持续变化的各种环境因素的综合作用,沥青混合料的材料性能随着时间的增长而逐步衰减,导致沥青路面使用性能逐渐降低,并出现车辙、裂缝以及水损害等各种病害现象。关键词:沥青路面 常见病害 养护
一、沥青路面常见病害现象及成因分析
我国沥青路面主要病害形式表现为车辙病害、水损害和裂缝类病害三大类。、沥青路面车辙病害
车辙病害严重影响沥青路面的使用性能和使用寿命,它的产生直接影响路面的平整度,导致行车舒适性降低;使轮迹带沥青层厚度减薄,降低面层以及路面结构的整体强度,进一步引起裂缝、坑槽等其他路面破损;存在较大辙槽的路段,车辆变向难以控制;雨天时路表排水不畅、行驶车辆易发生漂滑而影响高速行车的安全;并且车辙病害难处治。
车辙分为四类,结构性车辙,指基层或路基软弱,各结构层发生永久变形;失稳性车辙,指沥青混合料抗剪切能力不足,沥青层内发生剪切流动变形;磨耗性车辙,指汽车轮胎磨耗,表面颗粒逐渐散失而形成;压密性车辙,指沥青混合料面层施工压实不足,在通车后混合料继续被压密并逐渐趋于稳定而形成。
在1962年美国AASHO试验路研究期间,Hofstra提出的报告认为产生车辙的主要原因是剪切应力,而1987年Eisenman的报告指出,车辙表现出轮胎下方的下沉以及同时出现的两侧的隆起,是压密变形和流动变形的综合作用引起的。而车辙的形成过程,大体上可分为三个阶段:
(1)初始阶段的压密过程
在沥青路面碾压成型开放交通以后,沥青面层以及各结构层材料中均存在一些空隙,在汽车荷载作用下,仍会有进一步的压密过程。
(2)沥青混合料的流动过程
高温下的沥青混合料处于以粘性为主的粘弹性状态,在车轮荷载作用下,沥青及沥青胶浆便产生流动,从而使混合料的网络骨架结构失稳,而向两侧隆起。
(3)矿质集料的重新排列及矿质骨架的破坏
高温下处于半固体状态的沥青混合料,由于沥青及沥青胶浆在荷载作用下的流动,此时矿质骨架逐渐成为荷载的主要承担者,再加上沥青的润滑作用,矿质集料会产生错动,促使沥青及胶浆向其富集区流动。
影响沥青路面车辙及混合料高温性能的因素是很多的,可总体归纳为内在因素和外部条件。内在因素主要反映在材料本身的质量及混合料的组成上,而外部条件则主要包括气候条件和交通条件。当外部条件与材料的内在因素结合在一起时就会对沥青路面产生综合影响。此外,路基、路面基层和路面结构组成及其施工质量也会对沥青路面车辙形成产生综合影响。车辙影响因素主要有集料、结合料、混合料类型、荷载、环境条件等。
2、沥青路面水损害 “公路百害水为先”,所谓水损害即降水透入路面结构层后使路面产生早期破坏的现象,它是目前沥青混凝土路面早期病害中最常见也是破坏力最大的一种病害。水损害主要表现为路面出现松散、坑槽、唧浆、辙槽、沉陷等病害形式。水破坏的产生往往使路面平整度明显变差,路面使用质量和服务水平显著降低。
沥青路面水损害表现形式多样。一般可归纳为三类即松散类(路表麻面、松散、掉粒、坑洞)、裂缝类(唧浆、网裂、坑洞)和变形类(辙槽)。以上的早期水损害现象有时单独出现,但大多数是组合出现的。比如产生唧浆的地方通常会出现网裂和形变,并随着时间的推移很快会出现松散和坑洞。此外,水损害按照水对路面损害的部位,可以分为路表水对路面的损害和进入路面结构内的水对路面的损害;按照形成过程的不同,可以分为自上而下的表面层水损害和自下而上的水损害。许多初期的路面水损害都是由上往下发生的,它往往局限于表面层发生松散和坑槽,当表面的水从裂缝和孔隙较大的裂隙中进入路面内,即形成路面内自下而上的水损害。
造成沥青路面水损害的因素很多,可分为外部因素和内部因素。外部因素主要为:水、载荷和施工方法;内部因素主要为:集料性质、沥青性质、沥青混合料的空隙率、沥青混合料的离析和路面结构排水系统。水损害的发生往往是各种因素共同作用的结果。沥青与石料的黏附性不足和混合料空隙率过大是造成沥青路面水损害的主要原因。国内关于水损害的作用机理的研究主要涉及到以下几种理论:
普遍认为黏附-剥落理论是水损害的主要作用机理。黏附是指一种物体与另一种物体黏结时的物理作用。黏附-剥落理论主要体现为两种作用过程,即黏附力和黏结力的损失。黏附力损失是指水进入沥青和矿料之间的界面上,矿料对水的吸力比对沥青的吸力大,造成沥青剥落;黏结力损失是指沥青内部的水使沥青软化,黏性降低,从而使沥青混合料的整体性与强度降低。对于沥青与集料间的黏附性有四种理论来解释:力学理论、化学反应理论、表面能理论和分子定向理论。
静水压力作用沥青路面的水损害与软化和剥落两种过程有关。首先,水能进入沥青中使沥青黏附性减小,从而导致混合料的强度减小;其次,水能进入沥青膜和集料之间,阻断沥青和集料的相互黏结。由于集料表面对水的吸附力比对沥青的吸附力强,致使沥青与集料表面的接触面减少,结果沥青从集料表面剥落。
动水压力作用,行车车轮在瞬间通过时,轮荷对路面产生的动水压力,先是挤压,迫使空隙中的滞留水沿隙四周挤压、渗流。车轮驶离时,轮后的真空抽吸、路面自身的回弹,又会促使结构内的滞留水产生抽吸和回流,如此动水压力的挤压、抽涮,频繁交替作用于沥青混合料。另外,高能量的水分子与集料的黏附力比沥青与集料的黏附力要大,会在集料表面加速与沥青分子的臵换,使沥青混合料的品质迅速变坏。
3、沥青路面裂缝病害
沥青路面裂缝是世界各国沥青路面使用中均会遇到的主要病害之一,无论是冰冻地区,还是非冰冻地区,只是各自的裂缝严重程度不同而已。沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的,但就沥青路面开裂的主要原因而论,裂缝可分为两大类,即荷载型裂缝和非荷载型裂缝。
荷载型裂缝,即主要由于交通荷载作用下产生的疲劳裂缝。在半刚性基层沥青路面设计合理、施工质量良好的条件下,单纯由荷载作用引起面层开裂的可能性不大。非荷载型裂缝,主要为温度型裂缝。沥青路面温缩型开裂包括低温收缩开裂与温度疲劳开裂,均体现为张开型开裂方式。对于沥青路面基层存在裂缝情形,按沥青面层裂缝开裂部位,可以分为反射裂缝与对应裂缝。根据裂缝方向裂缝可分为:横向裂缝(1)沥青面层的自身温缩开裂;(2)半刚性基层的开裂反射到沥青面层;(3)某些基层开挖沟槽埋设管线以及冰冻地区路基冻裂导致路面的横裂;(4)面层施工时,施工缝未处理好,接缝不紧密,结合不良;(5)桥梁、涵洞或通道两侧的填土产生固结或地基沉降等。纵向裂缝(1)填方材料和填方的不均匀性,以及填方密实度达不到设计要求。经过一段时间的自然沉降,特别是经过雨水浸泡后,路基强度有所下降,沿边坡部分路基承载力也下降,就会出现纵向裂缝;(2)施工时,前后摊铺幅相接处的冷接缝未按有关规范要求认真处理,结合不紧密而脱开;(3)纵向沟槽回填土压实质量差而发生沉陷;(4)拓宽路段的新老路面交界处土层处理不彻底,沉降不均匀引起纵向开裂;(5)边坡值小于设计值,边坡压实不够和边沟过深使实际填土高度加大而滑坡等引起的纵向开裂。网状裂缝(1)路基局部压实度不足或基层材料局部松散不成板体,使路面的承载能力下降形成的裂缝;(2)沥青与沥青混合料质量差。沥青延度低,抗裂性差。沥青混合料拌和时间过长,拌和温度过高或在储料仓仓储时间过长,使沥青变硬,对拉应变敏感而产生的裂缝;(3)沥青层厚度不足,层间粘结差,水分渗入,形成的裂缝;(4)行车荷载重复作用下引起的疲劳裂缝;(5)外界原因如污染、腐蚀等造成的局部网裂。反射裂缝基层反射裂缝是由温度收缩和干燥收缩变形引发所致。曝露时间、失水率、级配和水泥剂量对干缩性能有影响,降温时间、温度、级配和水泥剂量对温缩性能有影响。
由于环境温度、交通荷载等因素的影响,沥青路面初期产生的裂缝对沥青路面使用性能常无明显影响,但由于半刚性基层自身干缩和温缩应变胀缩产生的拉应力超过半刚性基层自身的极限抗拉强度,使其从强度薄弱处产生断裂,随着路面使用时间的延长。已有的裂缝逐渐向上扩展到路表,横向裂缝不断增加。缝宽不断增大,横向裂缝再不断附生纵向裂缝,最终形成大小不等独立板块,在表面水的作用下,致使裂缝附近基层的含水量加大,甚至饱和。其结果是路面强度明显降低,在大量行车荷载反复作用下,产生冲刷、唧浆和沉陷等现象.最终导致路面很快产生结构性破坏,使道路结构逐渐丧失承载能力。
引起沥青路面裂缝的原因很多,大体可分为三种:(1)由于行车荷载的作用而产生的结构性破坏裂缝。在车轮荷载的作用下,当路面结构层底部产生的拉应力大于其材料的抗拉强度时,产生的开裂称之荷载型裂缝。(2)由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝,包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝,称之非荷载裂缝。(3)经常出现在桥涵两端的横向裂缝,或在路段上出现较长的纵缝,主要是由填土固结沉陷或地基沉陷引起,称为沉降裂缝,尽管沥青路面开裂的原因和裂缝的形式是多种多样的,但其中的行车荷载作用、沥青面层温度变化是产生裂缝的主要原因。
二、沥青路面预防性养护技术
预防性养护作为一个完整的概念于20世纪80年代提出,是是一种定期的强制保养、维修措施,在路面结构强度充足,仅表面功能衰减的情况下,为恢复表面服务功能而采取的一种养护措施;是一种在路面状况良好的情况下采取的对现有道路系统进行有计划的、基于费用-效益的养护策略;是在没有提高路面结构能力的情况下,延迟路面的损坏,维持或改善路面现有的通车条件,通过延长原有路面的使用寿命来推迟昂贵的大修和重建活动;是在适当的时间,将适当的技术措施,应用在适宜的路面上。它的核心思想是要求采用最佳成本效益的养护措施,强调养护管理的主动性、计划性、合理性。
在预防性养护技术的推广应用中,需要改变“不坏不修、旧路先修”的传统观念,从传统的养护模式过渡到预防性养护模式,其基本出发点是通过早期养护,延缓路面的病害发展过程,从而推迟了后期进行维修或重建时间,延长了路面使用寿命,最终获得更高的经济效益。
沥青路面常用预防性养护技术有:灌缝、再生(热再生、冷再生)、微表处、稀浆封层、石屑封层、雾封层和热薄层罩面(包括开级配、密级配和间断级配)等。这里针对本文上述病害重点分析裂缝修补和稀浆封层技术。
1、裂缝修补工艺 1.1开槽修补法
开槽修补法适合中小裂缝.是较好的裂缝处理方法.使用的设备包括开槽机和灌缝机,补缝材料采用针对裂缝修补专门设计的密封胶(改性沥青聚合物),开槽尺寸至少为l cm宽,l~3 cm深.开槽的深度比不应超过2:l,深度比越小越好。开槽修补法的施工工艺流程如下:
(1)准备工作 检查开槽机和灌缝机,确保其技术状况良好:根据路面裂缝的具体情况,确定补缝设计方案:启动灌缝机并向密封胶加热罐内添加密封胶,将密封胶加热、搅拌至l90℃,不能超过200℃ ;加热期间将灌缝机拖挂在卡车后面,并把密封胶、隔离墩、安伞指示标牌、开槽机和肩背式吹风机等装在卡车上,拖到预定施T地点,按《公路养护安全作业规程》(JTG H30—2004)的规定作为施工区进行作业。
(2)开槽 按照设计的开槽尺寸,预先调节好歼槽机开槽深度,然后进行开槽作业、作业时,根据裂缝宽度种类情况,及时调节开槽尺寸,满足最低设计要求。
(3)清槽 用肩背式吹风机将槽内的碎渣及裂缝两侧至少l0cm范围内的灰尘彻底清扫干净。
(4)灌缝 若在气温低于4℃时补缝.灌缝机须配有预热设备对开槽部位进行预热,若在此温度下不预热就进行补缝,会降低密封胶的粘结力:如果在气温高于4℃时补缝,可不进行预热,一般预热后的补缝效果要好、在密封胶加热温度达到190℃左右时,用灌缝机带有刮平器的压力喷头将密封胶均匀地灌入槽内,并在裂缝两侧拖成一定宽度与厚度的封层。
(5)养护 密封胶灌缝后,在密封胶充分冷却并把路面上的碎渣清扫干净以后,才能开放交通。般冷却时间为15 min左右,具体开放交通时间可根据气温情况灵活掌握
1.2 非开槽修补法(传统修补法)
非开槽修补法适合对微裂缝进行修补,根据使用材料的不同,这种修补法可以分为热补和冷补2种.(1)AU—l lO^#重交通石油沥青热补施工机具设备沥青热熔和喷涂设备(安装在工程车上)。
旋工工艺 准备工作→备料→加热熔解AH—l l0^#重交通石油沥青→清除裂缝四周灰尘→骑缝喷涂热熔石油沥青→抹板抹平自然冷却→开放交通。
(2)改性乳化沥青冷补施工
改性乳化沥青是液态的混合冷补材料,对机具设备无特殊要求,现场搅拌后人工刮涂封缝(最少3遍)施工工艺准备工作→清缝→人工拌料→人上刮涂→次→固化→二次刮涂→固化→三次刮涂→闶化→开放交通(固化时间l5~20 min)。
1.3 传统修补法和开槽式修补法的比较
(1)对于传统修补法,无论是采用重交通油沥青还是改性乳化沥青灌缝,虽然施工设备费用投入几乎没有,初期施工造价较低,但随着表层及基层的温度收缩,最多不超过1年,维修后的裂缝又 原灌缝位臵重新开裂,其失效率占80%以上,只好第二年重新修补。这样经常的维修,不仅增加了养护费用,而且频繁的养护作业会造成行车的诸多不便和不安全因素。5年内每延米工程总造价为l5元左右。
(2)对于开槽式修补法,虽然初期施工设备费用投入较高.初期施工造价较高,但其使用寿命大为延长,裂缝密封的效果好,有效率,使用5年后,开槽式修补处理裂缝的有效率为85%,5年内每延米工程总造价为ll元左右。
(3)传统修补法适合处理微裂缝和对中小裂缝进行临时应急处理:开槽式修补对中小裂缝进行一次修补可以保持5年以上,一次修补多年受益。
2、微表处的施工工艺 微表处是采用专用机械设备将聚合物改性乳化沥青、粗细集料、水和添加剂等按照设计配合比拌和成稀浆混合料摊铺到原路面,并很快开放交通的具有高抗滑性能和耐久性能的薄层,在我省高速公路养护中尚处于起步阶段。
2.1、施工前的准备工作
微表处前应该进行以下的准备工作。
摊铺机标准 微表处摊铺机采用的是体积计量方式,而经混合料设计得出的是各组分材料的质量比例,因此需要对摊铺机进行标定。摊铺机标定结果是否正确,直接关系到混合料实际油石比是否与设计油石比相符。
路面的清扫 为了保证微表处层与原路面的良好黏结,要求原路面清洁。原路面上的松散材料、泥、杂草、油污和其他杂物都会影响微表处与原路面的黏结, 造成脱皮现象。
路面的清洁方法有很多种,国内常用的是用扫帚清扫,国外也有用水清洁或用鼓风机吹等方法。用水清洗时应待裂缝干燥后再进行微表处。
放样画线 为了保证微表处沿路线方向摊铺,有时候需要根据路幅宽度、摊铺槽宽度,在保证摊铺次为整数的条件下沿摊铺方向画出控制线。不过,目前国内的大多数施工企业一般不做放样线,而是直接以车道线、路缘石等为参照,摊铺方向可以保证。
交通管制 施工过程的交通管制十分重要,一方面是为了保证施工人员和机具安全;另一方面也可防止车辆驶入未成型的微表处层,影响路表美观。
2.2、微表处的摊铺步骤
施工准备工作完成后,便可以进行微表处混合料的摊铺。(1)将摊铺机开至施工起点处, 调整好摊铺槽的宽度、摊铺厚度和拱度。
(2)再次确认各材料的设定准确无误。
(3)开动发动机,使拌和器和摊铺槽的螺旋分料器首先转动起来。
(4)打开各个材料的控制开关, 使各组成材料几乎同时进人到拌和器中;应有一名施工人员用铁锹将最初排出的材料接走,倒入旁边的废料车中。
(5)调节螺旋分料器的转动方向,使稀浆混合料均匀地分布到摊铺槽中。当材料充满摊铺槽 1/2 左右深度时,操作手示意驾驶员开动摊铺机,以1.5-3.0km/h 的速度匀速前进。摊铺的速度变应保证摊铺槽内混合料体积占摊铺槽体积的1/2 左右,保证分料器能搅拌到混合料。
(6)对于摊铺后路面的局部缺陷,应及时人工找补。手工作业可以使用橡胶拖把或者铁锹等工具,但不得使用扫帚。
(7)应时刻注意各组成材料的使用情况,当任何一种材料接近用完时,应立即关闭各材料的输出,待摊铺槽中的混合料全部摊出到路面上后, 摊铺机停止前进。
(8)施工人员应立即将施工末段 1-2m范围内的材料立即清除,倒入废料车中。
(9)用高压水枪清洗摊铺槽,然后卸下摊铺槽,摊铺机开至料场装料。
2.3、接缝处理
微表处的横向接缝应做成对接接缝,施施工步骤为:(1)用油毡将前一施工段末端 0.5-1m 覆盖,保证油毡末端与微表处材料层边缘平齐。
(2)将摊铺机后退,使摊铺槽后缘落在油毡上。(3)启动摊铺机开始摊铺。
(4)将油毡连同上面的微表处混合料取走,倒入废料车中;清洗油毡,以备下次使用。
微表处的纵向接缝宜做成搭接接缝,为了保证接缝的平整,搭接宽度不宜过大。国际稀浆封层协会微表处技术指南规定纵向接缝搭接宽度不应超过76.2mm。接缝处高出量不应大于 6mm,因此将76.2mm取整为80mm 后可以用作我国的标准。
微表处纵向接缝的位臵直接影响路表的美观,因此, 如果能够将纵向接缝放在车到标线上,会最大限度地减少接缝对路表美观的影响。但是这将对车道标线的化纤造成一定的困难,特别是接缝处的不平整和粗糙表面会造成走线不直和画线材料用量明显增加,因此建议将纵向接缝放在车道线一侧3-5cm的地方,这样即不会显著影响路表的美观,同时又不至于造成画线困难和画线成本增加。
2.4、微表处摊铺机的走线
微表处摊铺过程中的走线十分重要,直接影响纵向接缝是否顺直,从而影响到摊铺层的美观。为了保证走线的顺直,一般可事先铺设导线。当施工路段有路缘石或车道标线作为参照物时。只要摊铺机驾驶员可以确保走线顺直,可不专门铺设导线。
由于微表处摊铺机与摊铺槽间采用链条连接,往往在摊铺弯道时受路面超高的影响,摊铺槽会向弯道内侧侧滑,滑动距离一般在5cm 左右。在摊铺弯道时,驾驶员走线应该考虑摊铺槽的侧滑。3稀浆封层
稀浆封层技术对于新、旧路面的老化、裂缝、光滑、松散、坑槽等病害能起到预防和维修的作用,使路面的防水、抗滑、平整、耐磨性能迅速提高。近年来。由于稀浆封层施工的规范化、标准化,施工质量提高和成本的降低,稀浆封层已广泛应用于高等级公路的早期维修养护上。
3.1 改性乳化沥青稀浆封层
改性乳化沥青是一种高温抗流变、低温抗脆裂,耐候性、抗磨性、抗老化性优良的路面铺筑材料,对于降低路面的透水系数,治理路面的初期病害,增大路面的平整度和摩擦系数,起到很好的作用。改性乳化沥青稀浆封层是一种由水质高分子改性乳化沥青与轧碎密集料、矿物填料、水和添加剂组成的表面处治层,特点是可以进行薄层摊铺,凝固快,主要用于路面构造修整、龟裂、车辙等病害的处治,也可用于密封和提高路面的抗滑处治。但改性乳化沥青稀浆和其他薄层处治一样,只适用现有结构稳定的路段,弯沉值不够时必须补强后再施工。
3.2 与其他道养护方法相比较
(1)与热沥青混合料铺筑相比,热沥青混合料摊铺厚度2.5 cm,每平方米造价l8~2O元;改性乳化沥青稀浆封层摊铺厚度1cm,每平方米造价l3元左右,平均使用寿命为6~8年,可节约沥青15%~20%,按路面1 1 m宽计弹每公里节约资金8.8~1 1万元。因为改性乳化沥青稀浆封层在5℃以上即可施工,因此可以延长施工时间1~2个月,且减少环境污染、施工简便、降低劳动强度、节约设备能源。改善施工条件。
(2)普通乳化沥青稀浆封层开放交通时问需要4 h,改性乳化沥青稀浆封层开放时问只要0.5~1 h,中断交通时间大大缩短或半幅施工,半幅开放交通施,使成本直接下降。
(3)改性乳化沥青自身有较好的弹性和高低温性能.改性稀浆封层混合料有较好的物理性能,因此,改性乳化沥青稀浆封层可以修复或减少路面病害,延长封层的使用年限,年使用成本比普通乳化沥青稀浆封层要低。
(4)由于改性乳化沥青稀浆封层具有较好的防水和抗滑性能,而且缩短了开放交通时间。提高了路面的使用件能和机械设备利用率及劳动效率。极大地避免了夏季突然暴雨造成的水毁损失,每年可节约2~3万元。从缩短车辆停滞方面考虑。节约运输时问。减少车辆、商品在途中费用。其经济和社会效益不可估量。
三、沥青路面修补技术
虽然预防性养护措施能够延长路面使用寿命,但是随着时间延长不可避免的出现路面病害恶化现象,需要进行病害修补。按照现有的维修设备和维修工艺,路面坑槽维修主要分为填料式坑槽修补技术、挖填式坑槽修补技术、预热式坑槽修补技术三种维修方式。在实际维修中施工人员要根据实际施工条件采取不同的修补方式。如温度、湿度、冬季、夏季、雨季等。加强关键工艺的控制提高维修质量降低维修成本。无论是采取那种方式施工要求作业人员在施工作业之前按规定摆放好作业安全标志。使用的材料分为热沥青拌合料、冷拌沥青混合料。
1、挖填式坑槽维修技术,挖填式坑槽维修是目前公路小修保养中最常用的维修方法。它是将不规则的病害坑槽用专用工具切逢机将病害路面与好的沥青路面的结合部作彻底分割。切割成规矩的长方形或正方形,并且将病害路面的底部处理彻底一直挖到完好底面部分。这样处理过的坑槽比较彻底。在处理后的坑槽表面喷上薄薄的一层改性乳化沥青再添入热沥青混合料。然后碾压成型。下面具体谈谈其具体工作步骤:1、界定作业面,首先要界定现场坑槽病害的范围,在此基础上界定出比实际坑槽大于 10-20 厘米的外径为切割范围。用切逢机规则的矩形切割。切割时的深度要根据实际病害的深度确定。切割时的要求垂直为矩形长方体。2、清理坑槽,用铁钎将病害部分松动,然后用铁锹将松散的废料清出。重点在清除的过程中要从中间向四周开挖避免伤到坑槽的四周,坑槽的四周与底面垂直。将松散的废料全部清除一直清理到稳定的底面为止。然后用气泵 3-5 个压力吹出灰尘和杂质。做到坑槽内清洁、干燥底面平整完好。3、填放新料,为了增加新料与旧料粘结度,防止雨水渗入坑槽,再添入新料前用喷枪在坑槽的四周喷上薄薄的一层沥青胶或乳化沥青等。喷洒的量要适度,不许在坑槽的四周与地面出现积油现象。然后添入热沥青混合料。添入的方法先四周填满然后向中间填料,这样可以避免边缘出现缝隙。填充时中间要略高于四周高度差 3-5 厘米。碾压成型。如果坑槽较深可采取分层添入、分层碾压的方式。以提高密实度。碾压后的面层与原路面水平。如果材料选择冷补沥青料。可以直接添入新料不必再进行乳化沥青喷涂封闭,因为冷补料中含有沥青胶或泡沫沥青。其粘结度达到标准。采用这种坑槽维修技术从开始的坑槽清理到碾压成型与前一种直接填料式维修比较,在施工工艺上要比前一种时间长,但施工更彻底,使维修后的坑槽使用寿命增加了 6-8 倍以上。如果温度在 0-25 之间通常状况下一般都采用这种坑槽维修技术。
2、直接填料式坑槽维修技术,填料式坑槽维修的特点是及时性、广泛性、临时性。适用于不同的季节要求维修设备简单维修时间短。但坑槽修补后复发的可能性较高,一般做为应急性处理办法。它的操作方法是把坑槽内的杂物清理干净,然后直接填充沥青混合料或使用冷补料,经过碾压成型即可。
3、预热式坑槽维修技术 预热式坑槽修补技术主要是通过养护王修补车上的发电机发出的电源带动红外线加热墙对沥青路面的坑槽进行加热处理。使坑槽部分实行热再生然后根据现场情况再加入新料摊平后进行碾压成型开放交通。优点是先进,快速。
四、结语
高等级公路路面早期破坏原因及预防性施工和养护对策
预防和控制沥青路面早期破坏是一项非常复杂和艰巨的.系统工程.笔者结合多年公路工程施工及养护管理的经验,以科学的态度从设计、施工、养护各个环节综合分析其早损症结,并探讨预防性施工和养护对策.
作 者:石艳平SHI Yan-ping 作者单位:广西桂东公路管理局,广西,梧州,543000 刊 名:企业科技与发展 英文刊名:ENTERPRISE SCIENCE AND TECHNOLOGY & DEVELOPMENT 年,卷(期): “”(16) 分类号:U412.366 关键词:公路 路面 早期 破坏 预防沥青路面的养护方法, 根据其路面破损的严重程度的不同, 分为:初期养护、日常养护、沥青路面的罩面、翻修与补强几种。
1.1 罩面
沥青路面罩面按其使用功能划分为普通型罩面 (简称罩面) 、防水型罩面 (简称封层) 和抗滑层罩面 (简称抗滑层) 三种。主要用于消除破损、完全或部分恢复原有路面平整度、改善路面性能等修复工作。结合料宜使用性能较好的粘稠型道路石油沥青、乳化石油沥青、改性乳化沥青或改性沥青。宜选择耐磨、强度高的石料。高速公路、-级公路宜采用中粒式、细粒式密级配沥青混凝土或沥青玛蹄脂结构, 二级及以下公路可采用热拌沥青碎石混合料结构, 三级及以下公路可采用沥青表面处冶层结构。
1.2 封层
封层主要用于提高原有路面的防水性能、平整度和抗滑性能的修复工作。封层的结合料宜采用乳化石油沥青、改性乳化石油沥青。矿料宜选用耐磨、强度高的石料。各种材料技术指标应符合有关规范规定。高速公路、一级公路可采用沥青稀浆封层养护, 但宜用粗粒式改性乳化沥青混合料, 其他等级公路可采用乳化沥青混合料。
1.3 抗滑层
抗滑层适用于提高路面抗滑能力的修复工作。选用适合铺筑抗滑表层的材料和沥青混合料。高速公路、一级公路宜选用重交通道路石油沥青、改性石油沥青、改性乳化石油沥青作为结合料。选用抗滑耐磨的石料, 磨光值应大于42。
2 养护质量标准
2.1 沥青路面平整度、抗滑性能及路面状况的养护质量标准应符合表1的规定。
2.2 沥青路面强度的养护质量标准应符合表4-2的规定。
表2沥青路面强度的养护质量标准
2.3 沥青路面车辙养护质量标准应符合表3的规定。
表3沥青路面车辙养护质量标准
2.4 沥青路面应保持横坡适度, 以利排水, 各种路面类型的路拱坡度宜符合表4的规定。表4沥青路面横坡度
3 常见病害及处治
3.1 拥包的维修
属于施工时操作不慎将沥青漏洒在路面上形成的拥包, 应将拥包除去即可。已趋势于稳定的轻微拥包, 应将拥包用机械刨削或人工挖除。因面层沥青用量过多或细料集中而产生较严重拥包, 则应用机械或人工将拥包全部除去, 用热沥青混合料重做面层。因基层局部含水量过大, 使面层与基层结合不良而被推移变形造成的拥包, 应把拥包连同面层挖除, 将水分晾晒干, 或用水稳定性较好的材料更换已变形的基层, 再重作面层。由于基层局部强度不足或水稳性不好, 使基层松软而导致的拥包, 应将面层和基层完全挖除。如土基中含有淤泥, 还应将淤泥彻底挖除, 换填新料并夯实。在地下水位较高的潮湿路段, 应采取措施引出地下水并在基层下面加铺一层水稳性好的材料, 最后重作面层。
3.2 沉陷的维修
因路基不均匀沉降而引起的局部路面沉陷, 若土基和基层已经密实稳定, 不再继续下沉, 可只修补面层。并根据路面的破损状况分别采取下列处治措施。路面略有下沉, 无破损或仅有少量轻微裂缝, 可在沉陷处喷洒或涂刷粘层沥青, 再用沥青混合料将沉陷部分填补, 并压实
平整。因路基沉陷导致路面破损严重, 矿料已松动、脱落形成坑槽的, 应按照坑槽的维修方法予以处治。因土基或基层结构遭到破坏而引起路面沉陷, 应处治好基层后再重作面层。桥涵台背因填土不实出现不均匀沉降的, 可视情况选择以下处理方法:挖除沥青面层, 在沉陷的部分加铺基层后重作面层。对于台背填土密实度不够的, 应重新作压实处理, 台背死角处的压实宜采用夯实机械。对含水
量和孔隙比均较大的软基或含有有机物质的粘性土层, 宜采取换土处理。换土深度应视软层厚度而定。换填材料首先应选择强度高、透水性好的材料, 如碎石土、卵砾土、中粗砂及强度较高的工业废渣, 且要求级配合理。采用注浆加固处理。路面沉陷见图1。
3.3 车辙的维修
车道表面因车辆行驶推移而产生的车辙, 应将出现车辙的面层切削或铣刨清除, 然后重铺沥青面层。在高速公路及一级公路上可采用沥青玛蹄脂碎石混合料 (SMA) 或SBS改性沥青混合料、或聚乙烯改性沥青混合料来修补车辙。路面受横向推挤形成的横向波形车辙, 如果已经稳定, 可将凸出的部分削除, 在波谷部分喷洒或涂刷粘结沥青并填补沥青混合料并找平、压实。因面层与基层问有不稳定的夹层而形成的车辙, 应将面层挖除, 清除夹层后, 重作面层。由于基层强度不足、水稳性能不好, 使基层局部下沉而造成的车辙, 应先处治基层。
参考文献
摘要:沥青路面的养护要求主要有:及时、经常地对路面进行保养和修理, 防止路面松散、裂缝和拥包等各种病害的产生和发展;通过对路面的保养和维修, 保持和提高路面的平整度和抗滑能力, 确保路面安全、舒适的行驶性能;本文通过论述沥青路面的养护方法, 说明了沥青路面的养护质量标准, 提出了主要常见病害的处治方法。
关键词:沥青路面,养护质量,常见病害, 处治方法
参考文献
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作为国民经济基础建设的重要内容,公路工程建设质量是否优质,对其发展具有至关重要的作用。目前我国公路运输存在重载、超载现象,导致公路运输出现“重载、大流量”的特点。这种情况的出现,不仅加重了水泥路面病害情况,还给行车安全性与舒适度造成了极大的影响,同时也加大了水泥路面养护的难度。为此施工单位必须重视水泥路面病害问题,及时采取科学有效的养护措施,才能提升工程建设的整体质量。本文主要对水泥混凝土路面唧泥、裂缝及断面产生的原因进行了分析,并提出了相应的预防措施。
公路工程作为国民经济增长的根本保障,只有在全面完善公路网规划,推进国家公路网建设的前提下,才能形成布局合理、层次清晰、功能完善、权责分明的干线公路网络。预计今年(2015年)我国公路总里程将达到450万公里,高速公路总里程达到10.8万公里,覆盖90%以上的20万以上城镇人口城市,二级及以上公路里程达到65万公里,国、省道总体技术状况达到良等水平,农村公路总里程达到390万公里。通过公路工程建设规划的不断扩大,不仅可以实施国、省干线公路升级改造,还能继续推进农村公路建设。水泥路面作为公路工程的重要组成部分,因自然因素与人为因素的长期影响,将出现诸多病害问题,如裂缝、断板等,这种问题的大量出现,将严重影响到水泥路面的使用性能及行车的安全性,甚至出现重大事故。为此,施工单位在分析水泥路面病害原因时,应做好养护工作,才能提升水泥路面施工的质量,才能实现公路工程的社会效益与经济效益。
一、水泥混凝土路面唧泥产生原因及预防措施
作为现阶段我国水泥混凝土路面的主要病害,唧泥损坏的大量出现将对正常交通运输造成极大的影响,进而造成极大的经济损失。错台、脱空及断板产生的原因为唧泥现象,在通车1到2年后水泥混凝土路面将呈现出不同程度的唧泥损坏情况。
1、水泥混凝土路面唧泥损失的原因
在车辆荷载作用下,面板接缝、裂缝及板边下部出现的水、细粒土混合物的强制性位移将导致唧泥情况的出现。车辆通行时,从板接缝位置将一同挤出基层细料与水,导致基础将逐渐失去支撑能力。在荷载重复作用下,板断裂情况将出现在水泥路面。如在细粒高缩性土与易冲刷基层上直接铺筑水泥面板,将产生错台或接缝周围断板破坏等病害。
2、水泥混凝土路面唧泥损坏机理
在凝结硬化过程中,水泥混凝土路面具有较大的干缩变形与温宿变形,进而要求将胀缝、缩缝设置在混凝土路面。遵循现行《公路水泥混凝土设计规范》相关规定,纵向缝应平行与中线,当一次铺筑宽度在4.5米以上时,必须进行纵向缩缝的增加,并进行拉杆设置,如图1所示。
图1 纵向缩缝设置示意图
3、唧泥损坏预防措施
(1)选用合理基层材料,提升基础抗冲刷能力。松散细粒土存在于水泥混凝土路面板体下是产生唧泥现象的主要原因,避免该现象出现的方式为基层材料的合理选择。一般公路基层材料选择较高强度的无机结合稳定材料,如水泥稳定碎石等,这样可避免唧泥现象的出现,并能将均匀支撑提供给混凝土面板。
(2)唧泥产生的主要原因还包括通过接缝、板边缝隙路面水渗入基层,选用合理的路面防排水措施,可降低唧泥产生率。其方式如下:
首先,选用合理处理方式确保表面水排泄的通畅性,避免雨水在路面停留过长时间,降低路面结构渗入水量,同时可进行路面横坡的设置,一般坡度控制在1%到1.5%之间,并进行路肩表面排水系统的设置。
其次,通过接缝板与填缝料的选择,降低雨水渗入路面结构的水量。如裂缝出现在原有混凝土板内,可选用填缝处理的方式,避免雨水渗入路面结构。在板边结构路肩施工中,为防止通道有雨水渗入,必须进行硬化处理,并控制好板体、路肩缝隙质量。施工过程中往往有纵向裂缝出现在板体和路肩之间,导致路肩下沉等情况的出现,进而对边坡稳定性造成极大的影响。
二、水泥混凝土路面的裂缝产生原因及预防措施
表面裂缝、贯穿裂缝为混凝土路面裂缝的主要类型。根据时间可将裂缝分为初期裂缝与使用期裂缝。早期裂缝是指完成水泥混凝土路面板浇筑工作后,交通未开放时产生的裂缝。使用期裂缝是指在行车荷载下,加剧应力分布,导致原有早期裂缝扩展及出现的新裂缝,裂缝的产生将导致基层、土基有路面水渗入,同时大大减小其稳定性与强度,致使板脱空、唧泥等情況的出现。
1、混凝土路面裂缝产生的原因
(1)表面裂缝
施工混凝土板体时,因混凝土混合料具有不同的固体颗粒及密度,混凝土将出现离析分层现象。该情况的出现,导致混合料内有骨料分出,集中颗粒下沉,水分上升,进而产生表面泌水现象。泌水时间与裂缝出现时间存在着必然的联系,在浇筑混凝土几个小时后,混凝土表面都会产生裂缝,这种裂缝被称为龟裂。混凝土碳化收缩也会产生这种裂缝,如混凝土具有较小水泥用量、较大水灰比时,空气内的二氧化碳极易向混凝土内部渗入,这种情况下,二氧化碳与碱性物质将产生化学反应,其生成公式为:
碳化产生的收缩只作用于水泥混凝土路面表层相应深度,因此被称为混凝土表面裂缝。
(2)贯穿裂缝
水泥混凝土路面贯穿裂缝是指贯穿于板厚的裂缝,横向裂缝、纵向裂缝等都属于贯穿裂缝。这种裂缝的产生不仅于基层有关,还与路面混凝土材料、施工等存在一定的联系。平整、密实、强度高及稳定性良好是混凝土面层对基层施工的要求。在具体施工中,往往存在诸多问题,导致混凝土出现板厚差,在凝固硬化过程中,混凝土往往出现收缩现象,在板厚较薄位置因混凝土收缩将出现裂缝。
2、混凝土路面裂缝预防
(1)材料控制
水泥作为水泥混凝土路面施工的重要材料,其质量是否符合施工要求,对公路工程整体质量具有至关重要的作用。在水泥选择中,应严格遵循《公路水泥混凝土设计规范》相关规定进行选择与施工。在交通量大的路段,一般选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等作为主要材料,其标号应超过52.5,在交通量较小的路段,可选用矿渣硅酸盐水泥,其标号控制在42.5以上。选用质地坚硬、干净的河砂作为细骨料,细度模数大于2.5,级配与设计规定相符合,将砂含量在3%左右进行控制。选用质地坚硬的碎石作为粗骨料,粒径最大不能在40毫米,含泥量在1%以下,15%为针状、片状颗粒的最大含量。
(2)基层质量控制
只有确保基层具有良好的平整度,才能确保混凝土面板厚度的均匀性,为避免基层裂缝的产生,一般都选用粘性小的土。如将砂添加到土内。为对灰土配比加以改善,可进行一定量粗骨料的掺加,如碎石、煤渣等。将其添加量在10%到50%的范围内加以控制。这样对避免浪费具有至关重要的作用,同时可避免碾压施工涌堆情况的出现。将塑料薄膜平铺到支好的模板内,确保其两端长于模板,直角为底角形状,混凝土浇筑施工应在薄膜固定后进行,随后隔离基层和面层,以此达到反射裂缝消除的作用。
三、水泥混凝土路面断板原因及预防措施
1、水泥混凝土路面断板原因
因纵向、横向及斜向裂缝延展而出现的完全折断为2块或多于2块的水泥混凝土路面板被称为混凝土路面断板。按照路面损坏程度,混凝土路面斷板可分为3种类型:首先,轻微断裂。裂缝没有剥落或轻微剥落,裂缝没有封缝前宽度为3毫米左右。
其次,中等断裂。中等剥落出现在裂缝位置,裂缝没有封缝前宽度在3到25毫米之间。分割板的块数超过3块。
最后,严重断裂。严重剥落现象出现裂缝位置,裂缝没有封缝前宽度在25毫米以上,分割板数大于3,裂缝损害程度大于中等,存在错台、裂块移动等现象。产生水泥混凝土路面断板的主要原因在于原材料质量差(水泥稳定性低,强度低)、施工操作不合理、车载负荷大、路基不均匀沉降等。
2、混凝土路面断板预防
(1)路面结构设计完善。观测、预测交通量应在施工前进行,以此对面板厚度、尺寸进行合理确定。确保排水设施设计的合理性,防止水损坏现象的产生。
(2)在实验室确定水泥混凝土配合比,在0.42到0.44之间控制水灰比,在2到4厘米之间控制塌落度,严禁使用质量不达标材料。在施工前,应对水泥进行安定性试验,以此对水泥初凝、终凝时间加以确定。
(3)确定切缝时间。当混凝土强度在20%到30%之间时,温度在250摄氏度到300摄氏度范围内即可进行切缝施工。特殊情况下,如切缝工作脱节,可在间距为20到30米之间,先进行几个裂缝的切割,随后在进行其他切缝施工。
四、结束语
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