沥青路面预防性养护技术及设备的养护与管理

  预防性养护是对道路及其附属设施在病害未出现或明显扩大前进行的一种有前瞻性、主动性、计划性和针对性的节约全寿命周期费用和提高全寿命周期效益的超前处治措施,其核心是成本效益的最大化,这一措施若能得到制度化、规范化的落实,将拉大路面大修周期,大大延长公路使用寿命,具有极大的社会效益、经济效益和环保效益。

  狭隘的预防性养护通常是指路面的预防性养护,广义的预防性养护还包括路基、边坡、桥涵、隧道、机电设备、绿化、防护工程等方面。有研究表明,在最佳时机对沥青路面早期病害实施预防性养护,其与被动性、矫正性养护相比,前后两者的投资比例是1:5。所以,管养单位要定期对路面结构强度、抗滑性能、平整度和路面破损状况等进行检测,以便科学制订预防性养护计划和养护措施。

  一、几种常用的预防性养护技术和措施

  1、清灌缝

  沥青路面裂缝按形成原因可分为温度裂缝(由沥青面层温差导致的温缩裂缝)、干缩裂缝(主要由半刚性基层干燥开裂引起,反射到沥青面层形成反射裂缝)、荷载裂缝(行车荷载作用导致的结构性破坏裂缝)、沉降裂缝(由填土固结沉降或路基不均匀沉降引起)等几种主要形式。预防性养护主要针对温缩裂缝、反射裂缝进行预防性养护,利用专用的清灌缝机进行缝养护,一般工序为:预备工作→备料→开槽(沿裂缝走向)→清缝(吹干加热,清除缝内杂物)

  →灌缝(压入专用灌缝料)→人工刮平形成封膜→固化→开放交通。

  2、稀浆封层

  用适当级配的石屑或砂、填料(水泥、石灰、粉煤灰、石粉等)与乳化沥青、外参剂和水,按一定比例拌和而成的流动状态的沥青混合料,将其均匀地摊铺在路面上形成的沥青封层,由专用的稀浆封层车进行摊铺,为冷拌冷铺作业,摊铺后无需碾压。稀浆封层多用于处治沥青路面老化、裂缝、松散、磨光等病害。

  3、微表处封层

  微表处封层是与稀浆封层功能相近、所用材料大致相同的一种沥青封层。微表处技术是在稀浆封层技术上发展起来的技术,微表处封层与稀浆封层的主要区别在于粘结物、集料和混合料配合比设计不同,微表处要求更高,微表处封层使用聚合物改性乳化沥青,而稀浆封层使用普通乳化沥青,但随着技术的发展,近年来研发的部分稀浆封层设备也可以使用聚合物改性乳化沥青,缩小了二者之间的差别。一般情况下,微表处封层多用于大交通流量、重载交通的高速公路的车辙修复。

  4、纤维微表处封层

  纤维微表处与普通微表处的最大区别在于前者中掺加了纤维,而纤维在沥青混合料中能有效地改善沥青胶体结构,形成三维分散形态,起到加筋作用,并且能使沥青、矿粉等在沥青混合料中均匀分散,可有效阻止胶团和泛油,有资料表明,添加纤维的微表处使得路面寿命提高30%左右,车辙量减少50%左右。

  5、抗滑性雾封层

  抗滑型雾封层是一种新型高速公路沥青路面预防性养护技术,利用专用设备将具有良好渗透性的油剂型雾封层材料和铁钢砂均匀地洒布到沥青路面上,雾封层材料可以填封微小裂缝和表面空隙,起到防水和抑制松散的作用,防止路面材料进一步老化。铁钢砂可以增大路表面的粗糙程度,起到提高路面摩擦系数、保证行车安全的作用。该工艺可提高路面抗滑性能、避免水损害,达到保护路面结构,延长路面使用寿命的目的,是一种经济有效的预防性养护措施。抗滑型雾封层适用于表面产生渗水、贫油、微细裂缝等病害及老化严重的高速公路沥青路面养护。

  6、橡胶沥青碎石同步封层

  橡胶沥青同步碎石封层技术是利用具有高变形能力的橡胶沥青作为粘结材料的同步碎石封层技术。该封层是一种在基层表面或旧路面表面的由橡胶沥青镶嵌相同粒径集料而形成的胶状板体,可以作为应力吸收层,能够缓解裂缝部位的应力集中,防止沥青路面形成反射裂缝,也可以单独用作预防性养护措施或低等级道路路面,还可以用作新旧路面罩面间的中置封层,起到粘结层和防水层的作用。采用橡胶沥青作为粘结材料时,应当采用同步碎石封层技术,即将橡胶沥青的洒布和碎石的撒布要集成在同一辆撒布车上,使后续撒布的碎石能快速嵌入尚处于高温状态的橡胶沥青中。

  以上介绍的都是国内常用到的沥青路面预防性养护技术和措施,从这几种措施的特点来看,预防性养护都是在某一阶段对沥青路面进行的一种营养补充措施。到底采用哪种技术措施,要结合病害特点、工期要求、设备特点、道路等级、交通流量和自身经济实力确定。

  二、预防性养护设备简要介绍

  目前预防性养护设备基本上都是底盘车加工作装置的组合形式(车载式和后挂式),大致可分为以下四种类型:第一种类型:路况检测型,如多功能路况检测车,用于即时收集公路的路况信息(实时位置、路面平整度、纹理、路面车辙状况、道路几何数据、全球定位系统,道路景观和路面破损状况的图象等),为预防性养护提供基础数据。对沥青路面透水性进行检测的设备有沥青路面透水性红外检测仪,它是一种车载式快速无损检测设备,通过采集雨后沥青路面温度,根据温度差异形成差热图谱,确定透水区域分布及程度,为雾封层作业提供数据(简称LTC技术)。 第二种类型:

  裂缝处治型,主要有清灌缝机等,配套设备有裂缝开槽机、热气喷枪等,如美国Coaler(科勒)、河南高远、路大、鞍山森远等公司都有定型产品。处治的裂缝宽度一般为3~25mm,开槽灌缝要根据路面状况和裂缝的特点确定开槽的大小和形状,用高压热气喷枪将槽内喷冲干净,以便专用的灌缝材料与槽壁很好地粘合。

  第三种类型:表层覆盖型,主要有雾封层作业车、稀浆封层车、微表处封层车、橡胶沥青同步碎石封层车等,如河南高远公司研制的圣工牌系列产品。

  雾封层作业车:为底盘车后置一个雾化喷洒装置,外形与工作原理类似于普通的沥青洒布机,不需要集料,一般要配合LTC技术使用,沥青路面透水性红外检测仪把检测到的红外差热图谱数据写入雾封层作业车控制系统,使雾封层作业车能够区别、精准地对病害地段实施洒布作业。使用的材料为经专业配方的具有渗透性好、高耐磨性、抗裂性强的路面养护剂。该车主要用于密封面层,防止或减少水分渗入,抑制松散,阻止旧路面进一步老化。加入铁钢砂的雾封层作业还可以增大路面粗糙度,提高抗滑性能和行车安全系数。

  微表处封层车:主要结构为底盘车拖挂一个“V”形摊铺槽,主要用于修复沥青路面出现的压密型、磨耗型等稳定车辙,一般适合处治的车辙深度为10~25mm,宽度为1m~1.4m,根据车辙深度可采用单层或双层摊铺,所用材料为以聚合物改性乳化沥青为粘结料的一种冷拌沥青混合料,在摊铺过程中混合浆体中各种粒径的骨料会在“V”形摊铺箱内经搅拌按照厚度变化呈正态分布进行摊铺,同时在辙槽上方形成一定的预留拱度,为混合料经受行车荷载进一步压密作出预留。该设备施工速度较快,一般可达到5km/台班,可以迅速恢复和改善原沥青路面的平整度,提高防水性和抗滑性。采用该设备进行车辙修复同传统的铣刨、热摊铺罩面相比具有施工方便、快速、路用性能优良、开放交通快等特点,并且可以避免出现二次车辙。该车还可用于沥青路面老化、非结构性破坏、轻度裂缝、路表渗水、摩擦力下降等路面病害。

  稀浆封层车:实际上就是一种自拌自摊的薄层罩面摊铺机,属于冷拌冷铺作业。由于微表处技术是在稀浆封层技术上发展起来的,从本质上讲,稀浆封层车和微表处封层车是功能相近的同一类设备,整车结构都是底盘车上配置料仓、油罐,后置摊铺装置,摊铺后勿需碾压,只是二者采用的乳化沥青、集料及混合料配合比设计不同,微表处要求更高,早期稀浆封层采用未改性的乳化沥青较多,而微表处一般采用高分子改性乳化沥青,随着技术的发展,二者后置式摊铺装置也在不断改进中。

  橡胶沥青同步碎石封层车:它是一种同步撒布橡胶沥青(作为粘结材料)和碎石进行封层的设备,将橡胶沥青的洒布和碎石的撒布集成在同一底盘车上,后续撒布的碎石及时嵌入稍前洒布的橡胶沥青中(“同步”撒布的时间差约0.5秒),形成胶状板体,可以作为应力吸收层,能够缓解裂缝部位的应力集中,防止沥青路面形成反射裂缝,也可以单独用作预防性养护措施或低等级道路路面,还可以用作新旧路面罩面间的中置封层,起到粘结层和防水层的作用。该设备还可以进行公路表面、桥面防水、下封层的碎石封层施工。

  第四种类型:机能恢复型,如排水性路面机能恢复车,该车的主要功能是对排水性沥青路面内部的灰尘、泥沙等堵塞杂物的清理和对清理出来的杂物进行回收,使路面被堵塞的排水机能得以恢复,延长路面使用寿命。该设备由车载动力单元、清水罐、回收水罐、移动吸盘系统、高压水喷冲系统、污水负压抽吸系统、污水处理及再生装置等组成。其基本工作原理就是利用车载的动力单元,通过液压、电器系统的控制,把高压水喷射到路面内部,再通过负压发生装置,把冲洗出来的各种杂物和污水一块回收带走,杂物过滤后存于罐中,水循环利用,最后统一处理掉。预防性养护设备伴随着预防性养护技术的进步而不断发展,综合型和专一型都是其发展方向。

  由于近年来交通组成日趋于重型化,再加上车辆超限超载屡禁不止等因素,沥青路面早期病害出现的时间比正常预计来得更早,破坏的程度也更深,致使一些路面使用质量和寿命达不到应有的设计水平。无论是从项目建养投资的角度,还是从提高项目服务水平和安全性能的角度,及时采取有针对性的沥青路面预防性养护措施都不失为一种性价比较高的选择。

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