瀝青路面精表處技術(shù)的機理及施工工藝
關(guān)鍵詞：瀝青路面 成型機理 耐磨抗滑 滲透 施工工藝 養(yǎng)護 技術(shù)機理
引言
瀝青路面因具有抗滑性能好、行車舒適、噪音低、容易維修等優(yōu)點，被越來越廣泛地應(yīng)用到高速公路和城市道路建設(shè)中。近年來，隨著交通流量的猛增，并受設(shè)計、施工、材料、氣候等方面的影響，路面在投入運營的早期就頻繁出現(xiàn)瀝青老化、微小裂縫、松散、掉粒、麻面等病害。這些病害雖對道路正常行車影響不大，但路面上的積水會進入道路內(nèi)部，在車載及紫外線、雨水、氣候變化等因素的反復作用下，加速微裂縫增長、變寬，路面松散、掉粒加劇，逐漸形成粗麻路面，持續(xù)發(fā)展下去則會演變成網(wǎng)裂、坑槽等。
路面出現(xiàn)早期病害時，其綜合質(zhì)量指數(shù)在良及以上，路面狀況指數(shù)PCI為80~95，路面行車質(zhì)量良好，是預防性養(yǎng)護的最佳時機。
本文在綜述瀝青路面預防性養(yǎng)護研究及應(yīng)用進展的基礎(chǔ)上，提出精表處技術(shù)，并就精表處技術(shù)在瀝青路面應(yīng)用的技術(shù)機理、施工工藝要求及評價方法進行詳細介紹。
國內(nèi)外預防性養(yǎng)護進展
路面預防性養(yǎng)護，即在路面處于良好狀態(tài)下，有針對性地對路面進行預先處理，防止路面已出現(xiàn)的瀝青老化、開裂、掉粒、麻面、滲水等病害進一步擴展，減緩路面使用性能的惡化，延長路面使用壽命，節(jié)省路面壽命周期養(yǎng)護費用。
路面預防性養(yǎng)護技術(shù)在歐美等發(fā)達國家的發(fā)展已經(jīng)很成熟。美國、英國、德國等發(fā)達國家對瀝青路面采用預防性養(yǎng)護，是在路面發(fā)生開裂、掉粒、麻面、滲水、坑槽等病害前，根據(jù)路面行駛質(zhì)量選擇養(yǎng)護材料和養(yǎng)護方法。因此，國際上一些規(guī)模較大的瀝青廠商都紛紛把目光投向瀝青路面預防性養(yǎng)護市場。美國科氏材料公司在預防性養(yǎng)護材料和施工技術(shù)等方面代表了世界預防性養(yǎng)護技術(shù)發(fā)展的趨勢，該公司可根據(jù)不同氣候條件、不同等級路面、不同病害、不同骨料性質(zhì)等因素設(shè)計出不同的養(yǎng)護方案，并確保最終的使用效果。為了推動路面預防性養(yǎng)護技術(shù)的發(fā)展，美國公路管理部門在6個方面資助了50個研究子課題，多次主辦預防性養(yǎng)護專題討論和論壇。
20世紀90年代中后期，隨著路面預防性養(yǎng)護技術(shù)措施和路面保護專有產(chǎn)品的引進，路面預防性養(yǎng)護概念開始被國內(nèi)公路行業(yè)認識。目前，國內(nèi)瀝青路面所采用的預防性養(yǎng)護措施主要有霧封層、再生封層、微表處、稀漿封層和薄層罩面等。然而，微表處、稀漿封層和薄層罩面等路面預防性養(yǎng)護技術(shù)對材料、設(shè)備、工藝、技術(shù)人員素質(zhì)、施工區(qū)域和范圍等的要求比較嚴格。同時，在路面采用微表處等技術(shù)處理后，還會帶來廢料處理、能源浪費、封路時間過長等一系列問題，對社會發(fā)展造成一定的負面的影響。隨著國家對環(huán)保要求的日益嚴苛及道路預防性養(yǎng)護意識的不斷增強，在瀝青路面未出現(xiàn)或出現(xiàn)早期病害時，道路管養(yǎng)單位便趨向于采用高性能的封層產(chǎn)品進行預防性養(yǎng)護。傳統(tǒng)霧封層所使用的乳化瀝青和改性乳化瀝青等材料，主要是針對已經(jīng)出現(xiàn)的開裂、麻面、滲水等路面病害，進行物理填封裂縫和密閉路面。它價格低廉，對路面早期病害的預防效果不明顯，且對病害的處治效果是暫時性的，耐久性差及路面抗滑能力不足是其致命弱點。隨著新材料、新技術(shù)、新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，采用環(huán)氧改性瀝青養(yǎng)護材料替代傳統(tǒng)霧封層材料，并在施工工藝上進行改進，彌補了乳化瀝青和改性乳化瀝青等傳統(tǒng)霧封層材料的不足，可以很好地預防瀝青路面早期病害，并解決瀝青路面已出現(xiàn)的早期病害問題。
瀝青路面精細表面處理技術(shù)簡稱精表處，是在路面行車質(zhì)量優(yōu)良的情況下，采用特殊施工設(shè)備將環(huán)氧改性瀝青路面養(yǎng)護劑噴涂于舊瀝青路面上，進行滲透吸附，彌合微裂縫，配合特制精砂，在一系列物理化學反應(yīng)后于瀝青路面上形成一層超薄、耐磨、抗滑的保護層。精表處的優(yōu)勢是：引入的環(huán)氧賦予了養(yǎng)護材料較強的粘附性和強度，充分吸收了霧封層、微表處等技術(shù)的優(yōu)勢，解決了材料粘附力不足、耐久性差、易脫皮等問題。相比現(xiàn)有各類霧封層、微表處技術(shù)來說，精表處材料的粘附力更強、結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、耐磨抗滑性能更好，同時不受標高及自重等限制，可多次使用。
重慶涪豐石高速公路起于涪陵蒿枝壩，經(jīng)豐都向東至石柱，與G50滬渝高速相接，全長約110km，按雙向四車道設(shè)計，2013年通車。路面在施工前泛白，集料裸露，滲水、抗滑性能不足；經(jīng)精表處施工后，路面性能得到顯著提升，呈現(xiàn)均勻黝黑色，路面質(zhì)量的改善效果相當明顯。經(jīng)檢查，路面抗滑擺值超過60BPN，構(gòu)造深度超過0.6mm，路面基本不滲水。重慶菜園壩大橋全長1866m，其中主橋長800m，北引橋長886m，南引橋長180m。主跨長420m，是中國第二大跨度拱橋。主橋橋面為雙向六車道。施工前，橋面瀝青嚴重老化，出現(xiàn)大量微小裂縫，采用精表處修復后，道路得到明顯改觀。經(jīng)檢查，路面摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)均在國家標準優(yōu)級以上。
精表處作為當今最有效的預防性養(yǎng)護技術(shù)，已在重慶、四川、湖北、湖南、廣東等地被廣泛應(yīng)用，并取得了成功。
精表處施工技術(shù)機理
定義
精表處實質(zhì)是一種瀝青路面精細表面處理技術(shù)，屬于目前最為有效的瀝青路面早期預防性養(yǎng)護技術(shù)之一。它是利用專門的機械設(shè)備將改性環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑均勻噴涂到瀝青路面上，并配套撒布一層特制精砂，通過材料與舊路面的一系列物理化學反應(yīng)，形成具有空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的保護層。
成型機理
利用高壓將環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑噴涂到瀝青面層后，在環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑油膜表面均勻撒布一層特制精砂，經(jīng)環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑對舊路面的滲透吸附、粘結(jié)以及對特制精砂的充分浸潤和包裹后，養(yǎng)護材料會在路表面形成致密的抗滑保護層。環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑的高粘附性及強度可以使其很好地粘附于舊瀝青路表層，還可以鎖定特制精砂，賦予路面優(yōu)異的抗剪切性能。特制精砂為0.25~0.7mm的金剛砂，具有優(yōu)異的耐磨性能，將它均勻撒布在環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑表面，直接與外界接觸，不僅可避免環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑與車輪接觸，而且可以有效避免光、空氣、水等外界因素的直接影響，極大地提高材料的使用耐久性。
滲透吸附機理
將環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑用高壓噴涂到瀝青面層后，滲透劑會攜帶其他組分經(jīng)路表的微小裂紋與孔隙滲入道路內(nèi)部，并不斷吸附滲透所接觸的瀝青混合料。環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑包含多種不飽和鍵的功能助劑，有很強的極性，配合滲透劑能有效浸潤石料，吸附、溶解老化的瀝青。
修復舊路面機理
由于環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑為不可壓縮液體，在流經(jīng)路面微裂縫、孔隙處時會自動填充裂縫和孔隙。同時，隨著時間的推移，環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑與舊瀝青路面的物理化學反應(yīng)會進一步深入，與舊路面成為一體，恢復舊瀝青的粘結(jié)力，最終形成0~15cm厚的立體網(wǎng)絡(luò)互穿型保護層。
耐磨抗滑機理
特制精砂均勻分布于瀝青表面的集料上，使得原本光滑的路表變得粗糙，這樣賦予了面層較高的抗滑性能。同時，由于特制精砂的使用，可以對過大的構(gòu)造深度進行有效控制，使其在合理范圍，極大地提高了道路行車的安全性能。
施工工藝及質(zhì)量控制
精表處施工一般分3個工序進行：首先實施病害修補，然后清理原路面，最后進行精表處施工。各工序按流程進行。
病害修補
在實施精表處之前，需要將路面上的坑槽、沉陷、擁包、車轍、開裂等病害提前處治，使之符合國家相關(guān)標準的要求?？硬?、沉陷、擁包、車轍、網(wǎng)裂、龜裂等結(jié)構(gòu)性病害一般按照坑槽修補方法修復；橫向裂縫、縱向裂縫等使用開槽灌縫方法修復。
路面清理
清除路面表層的浮土，特別是路邊積泥較重的區(qū)域應(yīng)用鋼刷清理，直至路面徹底露出新鮮骨料。
精表處施工
精表處施工設(shè)計。精表處施工的關(guān)鍵在于通過施工設(shè)計確定各種技術(shù)參數(shù)。具體按照以下步驟進行。(1)進行路面構(gòu)造深度檢測，記錄檢測數(shù)據(jù)。(2)初步確定材料基準用量。環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑基準用量、特制精砂基準用量由下式計算。(3)確定試驗組。進行3組現(xiàn)場試驗，設(shè)計環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑用量分別為P0、P0+0.1、P0+0.2；對應(yīng)特制精砂用量分別為1/2P0，3/4P0、P0。(4)在施工現(xiàn)場選擇3處各1m2的試驗塊，要求清潔、干燥、平整，按照步驟(3)中的設(shè)計用量進行試驗，并準確記錄。(5)測試各個試驗塊的干燥時間及干燥后的摩擦系數(shù)、構(gòu)造深度、滲水系數(shù)。(6)根據(jù)各個試驗塊的測試情況，綜合分析，確定最優(yōu)技術(shù)參數(shù)。
精表處施工工藝。(1)施工放線。對待施工區(qū)域進行確認，并用膠帶對標線做好保護。(2)材料準備。將環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑各組分按照配比進行混合并充分攪拌，準備好特制精砂，待用。(3)施工裝備調(diào)試。按照設(shè)備操作規(guī)程對施工裝備進行調(diào)試，并安裝噴嘴。為避免噴嘴噴灑扇面的相互干涉，安裝噴嘴時要使其開口縫中心線與噴油管軸線方向成10~15。(4)試施工。在正式施工噴灑前應(yīng)進行試施工。設(shè)定好環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑噴灑量及特制精砂用量，開始試施工。一般試施工路段長度為15~20m。通過試噴驗證施工裝備是否工作正常、各項技術(shù)參數(shù)是否準確施工效果是否達標。(5)正式施工。試噴完成并確認后，即可正式施工。在施工過程中若發(fā)現(xiàn)任何異常，應(yīng)立即停止施工，找出原因，及時糾錯。如噴灑過程中有局部不均勻處，應(yīng)及時補漏。(6)收尾及成品養(yǎng)護。撕膠帶時，必須撕干凈，難以撕掉的地方，采用灰刀鏟除干凈。不能在噴涂好的路面行走，避免破壞工作面。采用指壓法確認材料是否干燥固化，當環(huán)氧瀝青路面養(yǎng)護劑形成硬度，表面特制精砂不脫落時，即可開放交通。
精表處評價方法
對瀝青路面進行預防性養(yǎng)護處理的主要目的是提高路面防水性能，并改善路面舒適性和安全性等。為了研究精表處對瀝青路面的預防性養(yǎng)護效果，一般采取直觀目測法和試驗對比評價法對精表處施工前后的路面性能進行綜合評價。
直觀目測評價
直觀目測法一般適用于瀝青路面在實施精表處后與原路面的外觀對比。在實施精表處后的路面，應(yīng)均勻覆蓋一層抗滑涂層，表面無松散砂粒以及微裂縫、縱向裂縫，瀝青路面與標線的對比度加大，道路行車舒適性得到改善[9]。
試驗對比評價
根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD50—2006)、《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40—2004)及《公路瀝青路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(JTJ073.2—2001)的規(guī)定，并結(jié)合精表處的特點，一般選取滲水系數(shù)、構(gòu)造深度、摩擦擺值作為路面評價指標。路面滲水系數(shù)是衡量道路防水性能的關(guān)鍵指標，而構(gòu)造深度和摩擦擺值是分別從宏觀和微觀角度反映路面抗滑性能的好壞，也是路面檢測常用的路用指標。一般情況下，經(jīng)精表處處理后的瀝青路面，其滲水系數(shù)應(yīng)不大于10mL·min1，構(gòu)造深度在0.5~1.0mm，摩擦擺值不小于50BPN，這樣便能很好地滿足瀝青路面預防性養(yǎng)護的需要。
結(jié)語
通過對精表處在瀝青路面應(yīng)用的技術(shù)機理、施工工藝要求及評價方法的介紹，并與傳統(tǒng)的霧封層、微表處等技術(shù)進行對比，可知精表處具有厚度薄、重量輕、耐磨抗滑、工序簡單、施工快捷、質(zhì)量易于控制、影響交通時間短、施工成本較低的優(yōu)點，符合高效、快捷、節(jié)能的時代要求。隨著道路預防性養(yǎng)護技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，精表處必定在瀝青路面預防性養(yǎng)護中發(fā)揮更大的作用。
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