高等级公路养护新材料新技术新工艺综述模板.doc
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1、高等级公路养护新材料、新技术、新工艺综述一、沥青混凝土路面1 沥青路面破损分析路面修复,必需对症下药,依据不一样病害,找出病害原因,才能选择不一样修补工艺及配置对应设备。沥青路面在外力作用下逐步损耗是肯定现象,但早期、不规则损坏造成路面破损则是一个病害。依据造成破损原因、病害严重程度和几何形状不一样,各国对路面破损有不一样分类方法。中国公路养护技术规范(JTJ073-96)中常见病害按破损形状分为4大类,而且依据破损程度进行了等级评价,为养护对策提供了依据;正在实施美国战略公路研究项目把路面破损分成5大类,见表2;而日本道路建设业协会把路面破损按破损原因分成结构性破损和功效性破损两大类(表3)
2、。结构破损是因为路面各层承载能力降低引发,功效性破损是因为路面提供给道路用户服务能力下降引发。中国因为高等级公路尚在起步阶段,各地水文地质条件、公路设计和施工情况不一,在高等级公路使用早期,因为路基不稳定或沥青路面施工质量造成路面局部沉陷和松散等病害也常有发生。上述路面病害产生原因大致有以下6个方面:1交通条件;2气象条件;3排水条件;4材料原因;5施工水平;6管理水平。2 修补方法沥青路面修补方法有热料修补法和冷料修补法。热料修补即使是一个传统修补方法,受设备技术装备、气候、运距等影响,但从材料到设备已相对成熟,下面按热料修补法进行设备选型。在对沥青路面进行修复前,首先要分析病害产生原因和病
3、害等级。对因为路基承载原因造成路面损坏,首先要对路基进行处理,使其达成设计要求承载能力,再对路面修复。对因为排水系统损坏造成路面沉陷,还应修缮排水设施后,进行路面修复。对于结构性破损,通常全部是由路基原因造成,要进行补缝处理和路基处理,对纵横裂缝和大块裂要做补缝处理,对于严重块裂和龟裂要做路基处理。对龟裂块裂边缘裂缝纵向裂缝反射裂缝横向裂缝修补不良横向裂缝纵向裂缝龟裂块裂局部裂缝纵向不平整性于功效性破损处理,可分为小面积修补和大面积修补,小面积修补局部裂缝、坑洞、拥包和修补病害等,大面积修补关键有平整性,大面积泛油、波浪、车辙、沉陷及桥头跳车等,将这4种修补方法按工程处理面积大小和施工方法难易
4、程度分为维修保养工程和大中修工程。坑槽车辙拥包泛油刨光集料散失路面边缘浸水路肩脱落车辙桥头跳车剥落松散坑洞刨光波浪拥包泛油修补不良路面维修保养工程是为保持高等级公路路面正常使用功效而安排常常性保养和修补其轻微损坏部分作业,它病害特点是面积小、点位多、分布广,尤其是小坑槽及裂缝,要作到修补立即,不管什么季节,全部要作到快速、高效、安全修复,预防损坏程度随天气改变而增大。路面大中修工程是对通常性破损和局部破损进行修理、加固、更新和完善作业,和达成服务周期,必需进行应急性、预防性、周期性综合维修,其病害特点是面积大,维修时间长,使用设备多。2.1修补工艺及设备配置维修保养工程分为小面积修补和补缝处理
5、,大中修工程又分为大面积修补和路基处理,修补形式不一样,处理工艺也不一样,所选配设备也不一样。1、小面积修补 小面积病害因为面积小,点位多,分布广,修补时要求灵活机动,快速高效,但小面积修补通常成本较大,为此,尽可能降低设备数量和人员数量,提升养护效率。小面积修补工艺步骤见图1。图1小面积修补工艺步骤从工艺步骤图能够看出它施工工艺较复杂,但为了降低养护设备数量,尽可能表现快速性和高机动性,从成品料再加热到压实之间步骤全部用一个车载设备来完成,也就是说,在现场施工全过程只用一个养护车就能够实现,只是修补形式不一样,选择养护车型才不一样,一个修补车是带局部加热块加热修补车,另一个是不带加热块而只带
6、一个液压铲开挖打边修补车。对于加热修补车来说,它优点有以下几点:1不受季节限制,即使在冬天也能修补;2修补过路面没有显著接缝,对原有完好路面破坏小;3对环境污染小,不用打边和清理废料;4只要修补前12h预加热保温成品冷料,冷料能够提前准备或大面积修补时余料全部能够;5修补速度快,机动灵活;6它对全部小面积病害全部能修补。但它价格较昂贵,单位修补面积造价高。对于不带加热块装置,只带一个液压铲开挖打边修补车,它优点是:1价格低,所以修补单位面积成本低;2有成品料加热保温功效,修补前12h预加热即可;3修补速度快,机动灵活。其缺点是:1不适应冬季修补;2打边时对原路面有一定破坏;3清理废料对环境有污
7、染;4对局部网裂等病害极难处理。2、补缝处理补缝处理关键是对路面纵横裂缝处理,它关键是由路基变形或局部沉陷引发,反射到路面形成裂缝,假如不立即处理,经过雨天,水会从裂缝中流入,引发路基大量下沉,造成更严重病害,所以路面裂缝要立即作补缝处理,它修补工艺见图2。图2补缝工艺从补缝工艺来看,它工艺并不复杂,所用设备也不多,从单个过程来看,加热保温改性沥青和补缝可用一台加热补缝设备,作为前期辅助工序扩缝需要缝隙切割机,清刷工序需要缝隙清刷机,热气吹缝需要压缩空气加热吹缝机,而且在部分情况下,假如裂缝过宽,为了增加裂缝耐磨性,需要给裂缝处铺洒碎石,就需要碎石撒布机。补缝处理是维修保养工程,要求快速、机动
8、灵活,而且全部设备全部较小,现在小型补缝设备通常全部安装在一个拖式平板上,便于现场施工,因为高速公路维修保养是常常性,除非水毁或突发自然灾难引发大裂缝,通常情况下,发觉裂缝,立即修补,所以能够选择不带碎石撒布设备小型补缝设备。3、大中修工程大面积修补工程特点是面积大,技术要求高,对应机械设备数量和装备水平高。因为高等级公路养护为开放式施工,在施工期间不能中止交通,经过引导过往车辆安全、有序地经过施工路段,为减轻交通安全,降低施工难度,采取集中施工法,流水作业,降低人员、机具分散,集中全部工序、人员、机械,对某一个点位集中施工完成后,统一吊运至下一个点位。大面积修补施工工艺见图3。图3大面积修补
9、施工工艺从施工工艺上能够看出大面积施工工艺比较复杂,所用大型设备比较多,我们在设备选型时,对于比较简单配套设备,如勘测仪器,运输设备,乳化沥青撒布车等,暂不做选型,而对关键工序关键设备进行选型。对于大面积修补,施工设备全部比较大,通常极难用一台或两台设备来完成,但也有些厂家在这方面进行开发,象德国Wirtgen企业,它用一台设备将原路面铣刨废料再加热,加入合适沥青,再补充合适新料,一次摊铺成型,随即,由压路机压实。但这么设备很大,价格是单机组合式设备3倍以上,运输很不方便,黑料级配难以控制,对于高等级公路是否适应,中国极少引进,有待深入考证,所以,在下面设备选型上,以单机分别选型为主。铣刨工序
10、由铣刨机完成。铣刨机型号较多,它最关键三个参数:铣刨深度、铣刨宽度和铣刨速度决定了铣刨机工能能力,通常情况下,铣刨深度在100300mm之间,铣刨宽度在0.52.0m之间,铣刨速度在010m/min之间。选择铣刨机,不仅要满足生产需要,而且要便于运输。铣刨机生产能力要和中型摊铺机生产能力大致谐调,依据我们使用情况,对于养护面积较小,病害相对集中时,铣刨机能满足摊铺作业,但对于大面积点位,铣刨机就成了养护速度关键,所以,依据选型宜大不宜小标准,对大、中修工程,宜选择大一点设备,铣刨宽度宜在1.52.0m之间,铣刨深度在250300mm之间。切边、打边工序能够用一台设备来完成,也可用两台设备分别完
11、成,通常为了降低设备数量,用一台设备来完成两道工序,这两道工序虽是一个辅助工序,但必不可少。通常在铣刨过路面两端因为铣刨鼓自然形成圆弧过渡,在压实时,轻易将料从两端挤出,造成接缝不平或压实度不够,所以必需将两端圆弧过分经过切边、打边工序打成直角。比较简单经济措施是用一台液压动力站带一台液压切割机和一台液压镐两个工具来实现切边和打边工序。在小液动工具方面,美国史丹利企业液压动力站结构小,性能稳定,工具轻巧实用。现在中国、外切割机很多,也可选择单台切割机和风镐或液压镐。摊铺工序使用摊铺机。现在自行式摊铺机从行走形式上可分为履带和轮胎式两种,履带式和地面附着力好,不轻易打滑,但机动性和轮胎式相比要差
12、,所以从养护特殊性来看,因为养护作业有时需要长距离行驶,轮胎式就比较方便,可选择轮胎式摊铺机。摊铺机按摊铺宽度可分为小型(小于3.6m),中型(46m),大型(79m),超大型(12m),对于养护设备,通常修补常常是整车道修补,不能中止交通,而且要伸缩,通常选择可伸缩宽度在2.56m之间中小型摊铺机,施工起来灵活、方便,吊运时不至于超宽,但为了备用罩面工程和其它工程,可合适选配熨平板加长块。另外,选择中小型摊铺机另一个优点能够降低摊铺离析现象。压实工序使用光轮压路机和胶轮压路机。光轮压路机按行走形式分为:自行式、拖式、手扶式和新型振动压路机4种,对于养护作业,通常采取自行式,工作方便。如按自重
13、来分,可分为轻型、中型、重型和超重型,对于路面养护,因为铺设厚度薄,同时考虑到运输原因,通常选择中型68t级振动压路机比较理想;胶轮压路机按行走方法可分为自行式和拖式两种,通常全部选择自行式,按自重可分为轻型、中型和重型压路机,它工作特点和光轮一样,可选择轻型、中型或胶钢组合压路机。沥青混凝土拌和设备对成品料质量起着决定性作用,是影响修补质量一个关键步骤。沥青拌和设备按拌和形式分为间歇强制式和连续滚筒式,依据中国石料质量较差现实状况,选择间歇强制式拌和设备轻易满足级配要求。按搬运方法可分为固定式和移动式,具体选择什么形式,要看养护距离长短,假如养护距离短,可选择固定式,假如养护距离长,而且施工
14、时料温难以确保,最好设多个养护工区,选择移动式拌和设备,在什么地方施工,就将拌和设备移到该养护工区。拌和设备按生产能力可分为小型(40t以下)、中型(30350t/h)和大型(400t以上),对于养护设备来说,因为用料少,通常选择中型拌和设备,它生产能力在40120t/h之间,假如单是养护修补工程,选择4080t/h拌和能力为好,假如养护量较大,考虑到罩面和大修,或兼顾用两套路面养护设备,可选择80120t/h拌和设备。4、路基修补路面松散和裂缝大部分是因为路基松散和裂缝引发,假如只处理路面松散和裂缝,病害没有根本根除,过不长时间,又会反复出现,要根本处理,必需对出现病害基层进行处理,而路基处
15、理很复杂、费时。对于通常路面,有路面面层、路面联结层、路面底层,然后才是路基二灰砾石层,要多层铣刨多层摊铺,原路是几层摊铺,修补也必需用几层摊铺,铣刨深度大,而且路基处理后要有养生期,即使添加早强剂,养生期也不得小于24h,路基处理施工工艺图4所表示。图4 路基处理施工工艺从路基处理工艺步骤图能够看出,它工艺比较复杂,但仔细分析,它和大面积修补没有什么大区分,只是分了几层来处理,而且处理工艺基础一样,只是拌和料不一样,拌和设备也不一样。面层沥青混合料和联结层混合料用一个拌和设备,只需变动一下白料种类和级配。路基处理所用水泥稳定碎石,要用水泥混凝土搅拌设备,对于养护工程,因为随机性强,通常见场拌
16、和设备很好,水泥混凝土搅拌设备按产量可分为大型(100200m3/h),中型(60100m3/h)和小型(20m3/h以下),而路基处理通常比较少,用料量也不大,所以选择小型搅拌设备(2030m3/h),就能够满足通常路基养护需要,而且小型设备技术含量不高,国产小型搅拌设备性能基础能够满足。水泥混凝土搅拌设备按现场安装和搬运方法可分固定式和移动式。它和沥青混凝土拌和设备一样,为便于移动,选择移动式比很好。路基处理养生,因为水泥稳定碎石处理路基后有一个养生期,为了缩短养生时间,必需加早强剂,具体养生时间要经过试验决定。3 沥青路面养护材料针对沥青路面养护管理中存在部分问题,结合实际情况,在此提出
17、部分相关沥青路面养护材料及养护技术。3.1 沥青回收和再生对沥青研究有两种见解;一个见解认为沥青含有显著胶体性质,由三种成份组成。即由憎液沥青质颗粒和包围沥青质亲液颗粒脂和悬浮胶团油相组成。当它们相对含量和性质相配时,就形成了性质相对稳定胶体溶液。另一个见解认为沥青是以沥青质为溶质,而以软沥青(油分和树质)为溶剂高分子浓溶液。沥青老化就是轻质油分挥出,分子氧化、缩和移相过程。旧沥青再生从某种意义上来说,是沥青老化逆向过程。而沥青老化规律,从室内薄膜烘箱加热损失试验结果和路用十年沈大沥青路面沥青含量损失不大角度分析,轻质油分挥发所占百分比不大,而其力学性质改变关键原因应该是因为沥青氧化、缩合作用
18、结果。石油工业生产中,依据沥青是混合物原理,将多个不一样组分沥青进行调配,可得到性质各异调合沥青;或将某种富芳香分抽出油和某种高粘度沥青相调配,全部能够取得含有不一样性质新沥青材料。用这种方法生产沥青称为调合沥青。旧沥青再生完全能够依据生产调合沥青原理,在旧沥青中加入某种组分低粘度油料(再生剂),或加入合适稠度沥青材料,进行调配,使调配后再生沥青含有合适粘度以满足路用需要。我们把这一过程称之为沥青再生。所以再生沥青实际上是一个调和沥青。再生使用抽出油(再生剂)和低粘度沥青进行调配。调配采取重量比,加热后经人工搅拌均匀后进行针入度、延度和软化点试验。依据再生剂和沥青掺入量对再生沥青不一样影响程度
19、,确定再生剂用量和新沥青用量。经过反复调试、分析和沥青路面再生施工技术可能,最终取得以上如表2较为满意试验结果。再生试验中,我们也曾使用润滑油等材料做为再生剂,但综合再生效果均不理想。其中润滑油只对改变沥青针入度效果显著,而对其它指标影响很小。3.2 沥青延缓剂沥青是一个热塑性树脂材料,它在热、光、水、氧作用及车辆碾压下会发生老化,沥青老化过程就是沥青组成成份发生转化过程,简单来说就是沥青中轻质成份逐步降低,沥青变稠、黏度降低、柔软度变差过程。伴随沥青老化,路面使用性能也逐步降低,并出现表面粗糙、网裂、脱落等现象。假如在路面表面涂刷或喷洒一个防老剂或再生剂之类材料,以补充沥青中轻质成份,可使沥
20、青变软,增加它柔韧性和弹性,提升沥青黏结性和使用寿命。这种材料通常由溶剂、轻质油分和胶质成份组成,由石油溶剂、烧焦炭副产品和树脂等配成。为了使这些材料取得很好效果,要使其含有很好渗水性,运动黏度(/)控制在3.08.0之间,比重为1.0左右,软化点为35。不管采取涂刷还是喷洒方法施工,要求表面渗透深度要达成15,使渗透部分沥青得到溶解、改性,以增加柔韧性和黏结性,提升路面致密性,使沥青路面抗老化性能增强。应用时能够依据路面老化程度喷洒13次,喷洒时努力争取避开阴雨天气,待表面固化不黏结时开放交通。固化时间和气温有直接关系,通常常温下固化时间为1028,养护间隔时间为35年。用这种方法养护路面,
21、能显著提升路面使用质量,延长路面使用寿命,能够最大程度地发挥路面效应,延长路面维修周期。3.3 冷施工沥青混合料要使破坏沥青路面得到快速修补,而且立即开放交通,同时使施工不受气温条件限制,应该推广使用冷施工沥青混合料。这种材料是利用改性沥青和110左右沥青拌和均匀后,再和50左右矿料拌和均匀,制成可存放沥青混合料成品。它和热施工沥青混合料相比含有以下优点:拌制混合料时沥青和矿料加热温度低,沥青不轻易老化,延长了沥青寿命,同时也节省了燃料,降低了生产成本;冷施工沥青混合料可在常温下施工,施工温度范围广,处理了沥青路面冬季修补养护问题,这是沥青拌和料无法做到;冷施工沥青混合料生产不需要增加新设备,
22、可利用原有拌和设备进行生产;因为冷施工沥青混合料是成品,使用十分方便,而且施工方法简单,压实后能够立即开放交通;提升了沥青路面养护质量,使用年限能够达成57年,这是热拌沥青所不能达成;因为在常温下施工,对环境无污染,对现场施工人员影响较小;因为提升了沥青路面养护质量,延长了路面使用年限,降低了养护费用,经济效益显著;破坏路面可立即修补并开放交通,提升了高速公路服务质量,社会效益显著。冷施工沥青混合料价格比热拌沥青混合料价格相对较贵,进口每吨为600900元,国产每吨亦要比热拌沥青贵140225元。因为价格问题,影响了冷施工沥青混合料使用。为了确保沥青路面立即高效修复,立即开放交通,提议交通部门
23、加大养护投入。-型冷补料冷补料是广东能达企业采取-型冷施工沥青改性剂自行生产。这种改性剂为棕色油状、有粘性感粘稠液体,是西安公路交通大学科研结果,已经过陕西省交通厅判定。对重交通道路沥青和中轻交通道路沥青经-型沥青改性剂改性后,均可用来生产冷补料。沥青改性和混合料生产工艺全部较简单,养护单位利用养护用小型拌和设备拌制冷补料,不需要增加设备。3.4 沥青裂缝处理材料沥青路面裂缝是因为路基变形及冰冻等原因造成。在路面建设早期发生裂缝,会伴随气温升高而愈合。不过,经过几年使用后出现裂缝难以自行愈合。裂缝对路面危害极大,必需选择适宜材料立即封堵,不然,雨水渗透进去后不仅破坏路面结构,也会破坏路基结构。
24、现在,对裂缝处理尚没有成熟、有效施工材料和方法。在中国北方地域比较普遍使用方法是热沥青灌缝,但效果并不理想。依据实际经验,比较有效做法是选择常温施工材料,如聚氨酯树脂类单组分或双组分固化型材料。它们不受施工气温影响,和沥青混合料黏结性好,含有良好耐高温、低温能力和抗老化性,流动性能好,施工时能够用专门灌缝枪,将材料注入裂缝中,注入深度最少要达成4。经过这么处理裂缝,不仅密封性能好,而且耐久。4 沥青路面多个修补技术方法道路养护技术可分为修补性养护和预防性养护2种方法。4.1预防性养护1、沥再生RejuvaSealTM介绍沥再生RejuvaSealTM作为一个预防性沥青路面维护产品,根本改变了以
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