公路养护新材料新技术新工艺综述模板.doc
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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)。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,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100~300mm之间,铣刨宽度在0.5~2.0m之间,铣刨速度在0~10m/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1.5~2.0m之间,铣刨深度在250~300mm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,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(4~6m),大型(7~9m),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2.5~6m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6~8t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(30~350t/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40~120t/h之间,假如单是养护修补工程,选择40~80t/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80~120t/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,通常见场拌和设备很好,水泥混凝土搅拌设备按产量可分为大型(100~200m3/h),中型(60~100m3/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(20~30m3/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,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(MM/S)控制在3.0~8.0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15cm,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1~3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10~28h,养护间隔时间为3~5年。用这种方法养护路面,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:①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;②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;③冷施工沥青混合料生产不需要增加新设备,可利用原有拌和设备进行生产;④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;⑤提升了沥青路面养护质量,使用年限能够达成5~7年,这是热拌沥青所不能达成;⑥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;⑦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;⑧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600~900元,国产每吨亦要比热拌沥青贵140~225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,提议交通部门加大养护投入。 HU-L型冷补料 冷补料是广东能达企业采取HU-L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HU-L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。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4cm。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,根本改变了以往路面养护维修老观念,在路面未出现病害时即对路面进行一定保养。使沥青路面长久处于较佳使用状态,保持柔性路面所特有良好弹性及柔韧性。 沥再生RejuvaSealTM含有轻微挥发性气味,为黑色油状液体,是一个用于沥青路面三合一维护剂,其关键成份为35%~50%煤焦油、32%~42%石油蒸馏液和15%~40%三合一煤焦油再生剂(人造树脂石油乳剂、经提炼煤焦油和关键由煤焦、煤焦油、石油溶剂合成渗透剂)。沥再生RejuvaSealTM是一个极其高效含有渗透性沥青再生密封剂。其特点关键有:(1)含有抵御汽油、防水、防化学品侵蚀和抵御其它损害性杂质影响特征;(2)含有不改变沥青表面结构就能起到密封和再生作用特征;(3)能渗透到沥青表层,变成沥青层整体一部分,和之共同收缩和膨胀,不像一般表面密封剂那样易于剥落、开裂和脱层,所以含有较强温度适应性,十分耐久。它不仅是一个高效密封剂,而且是一个充满活性、能渗透沥青表层,并将沥青激活结合剂,可使沥青路面表层约15mm厚沥青硬化程度和脆性显著降低,从而可增强路面柔韧性和弹性。 2、沥再生RejuvaSealTM适用范围 沥青路面在其寿命周期内可分为3期:(1)建成投入使用开始,沥青逐步被氧化、损耗;(2)沥青路面出现微小裂缝、小坑槽或脱皮现象;(3)路面出现较大面积裂缝,并贯通形成龟裂,最终出现结构问题。沥再生RejuvaSealTM是一个预防性沥青路面维护产品。它应该在沥青路面裂缝<5mm时使用,能达成预期效果;当路面裂缝隙≥5mm时须对裂缝采取填补剂填补处理后再使用沥再生RejuvaSealTM,即应在沥青路面处于第二期或以前使用为最好时期。沥再生RejuvaSealTM改变了以往等路面出现病害,影响行车及使用功效后再进行养护维修观念,而在路面未出现病害或刚出现轻微病害时即对路面进行保养,使其恢复新路面弹性及柔韧性,使路面长久处于较佳使用状态。这正是我们所要追求养护效果。 3、沥再生RejuvaSealTM使用 (1)施工前准备。必需在2d前将道路表面尘土和其它杂质清洗洁净,并将其吹干。(2)气候条件。沥再生RejuvaSealTM必需在路面保持干燥和表面温度为10℃以上时操作,换言之,在雨天或雨后不宜对沥青路面涂涮沥再生RejuvaSealTM。(3)施用沥再生RejuvaSealTM操作关键点。沥再生RejuvaSealTM包装如罐装油漆,因运输或存放时间长,会出现部分沉淀。使用前需用搅拌棒将其搅拌均匀,然后如涂油漆般将沥再生RejuvaSealTM均匀涂涮在沥青路面上即可。在大范围施用沥再生RejuvaSealTM时可使用专门喷洒设备,设备喷嘴采取电脑控制流量以确保均匀喷涂。(4)施用沥再生RejuvaSealTM后效果。施用沥再生RejuvaSealTM后,路面呈均匀黝黑覆盖层,并在24h内稳固。渗透深度1个月后达成1.5cm以上,使原沥青路面恢复柔韧性和弹性,并可抵御外来物质侵蚀,保持原有凝聚性、粘聚性和稳定性。 4、几点补充 (1)通常见于道路路面养护涂涮用量为4m2/kg,具体要视路面表面粗糙程度、原沥青配合比、沥青路面使用年限和沥青本身使用情况而定。(2)施用沥再生RejuvaSealTM待干涸时间和沥青配合比设计、天气和施用量相关,通常在24h内达成稳固。施工后6~20h可开放交通,通常取8h。(3)沥再生RejuvaSealTM能保护已渗透范围,故涂涮沥再生RejuvaSealTM沥青路面表面磨损不会损毁密封层。(4)涂涮沥再生RejuvaSealTM后路面抗滑性能不变。(5)沥再生RejuvaSealTM对沥青没有特殊要求。沥再生RejuvaSealTM产品还能配合沥青成份、气候条件、环境条件和用户要求调整产品成份。(6)沥再生RejuvaSealTM是一个预防性沥青路面维护产品。当沥青路面出现严重病害或在水泥混凝土路面上铺设沥青路面出现反射裂缝时,涂涮沥再生RejuvaSealTM并不能将这些病害消除,只能改善路面沥青性能。 4.2修补性养护 1、聚合物改性乳化沥青稀浆封层(微表处) 聚合物改性乳化沥青稀浆封层技术(以下简称微表处)是一个采取高分子聚合物使乳化沥青改性沥青路面铺筑技术。美国、澳大利亚等欧州国家20世纪80年代初即开始应用这项技术,该技术被国际公认为是修复道路车辙、轻度裂缝等病害,预防路面水损害,改善沥青路面表面功效,提升抗滑性,最有效、最经济手段之一。 2、沥青混凝土路面现场热再生补修技术 现在欧、美部分发达国家采取该技术较多。尤其是在美国高速公路沥青路面维修养护工程招投标中,现场热再生被列为优异施工方法。中国伴随高速公路使用年限延长,高速公路路面出现大面积病害时段也在迫近,江苏、吉林、天津、山西等省市也引进或开发研制了一部分沥青路面热再生修补机械设备。 沥青路面现场热再生修补技术依据加热源不一样有加热板热辐射传热和远红外热辐射两种方法。远红外热辐射又分为加热墙和加热管两种。远红外热辐射热量传导速度快、热效率高,但缺点是热量输出不易控制,热能源损失大,轻易造成路面冒烟烧焦现象。相比之下,加热板辐射传热对路面加温均匀,易控制,热能损失少、修补效果很好。现在,中国应用很好是香港英达企业“修路王”,“修路王”加热墙采取100%高强度辐射式加热方法对沥青路面进行程序控制下间隙性热辐射加热,修补1.5m×1.5m坑洞,约需15min~20min即可完成,对于坑槽、翻浆、沉陷、壅包、松散、脱皮、龟裂等小面积病坏处治很适合。 沥青现场热再生设备依据路面修补面积大小不一样又分为连续式作业方法和间断式作业方法两种。对于修补里程较长工程选择连续式作业方法设备较宜,如加拿大生产热再生设备机组(称热力坦克),它集路面加热、铣刨、摊铺、碾压等一系列功效于一体,在现场对原路面进行铣刨,废沥青料热再生,重新摊铺碾压,从而实现了整个车道热再生翻新,代表了国际热再生技术最高水平;对于坑槽、沉陷等局部病害采取间断式作业设备较宜,如前述香港英达企业修路王。 沥青路面现场热再生修补技术因为其施工周期短、工艺简单、施工成本低,对环境产生污染小等优点,现在是世界上沥青路面养护维修最优异、最好施工方法。 3、直接罩面法、铣刨加铺新料法和挖补法 1)直接罩面法此种方法优点是对于大面积修补情况下,原路面无须处理,施工周期短,但缺点是投资大,且因为提升了路面标高,故对路面排水带来了问题,若是桥面,则增加了桥梁荷载。 2)铣刨加铺新料法这种方法处理大面积补修路面病害根本,但施工工序多,沥青废料对环境产生污染严重,且因为沥青废料未能再利用,所以投资大、浪费多,相对施工周期也长。 3)挖补法挖补法是修补局部路面病害冷补最常见、最传统方法。伴随冷补材料不停推陈出新,该方法不失为一个经济补修方法。但缺点是修补路面平整度、密实度质量难以确保,且施工基础是人工操作,不适合高速公路高质量快速修补要求。 4、热补板法 热补板法较传统方法养护有较大优势:节省时间;废弃沥青料全部再生,利于环境保护;节省二分之一新料;有效延长公路使用寿命;降低工作人员;可随时修补;大幅度提升工作效率和作业距离;在中国北方地域可实现冬季养护,在南方地域实现雨季、冬季养护。 1)工作原理 用丙烷为燃料,经过已获专利发烧元件,产生100%热辐射能(如同太阳发光一样),对沥青路面进行循环加热,将路面软化,然后进行修补作业。 2)使用范围 以下沥青路面任何一个或多个病害,全部能够采取热补板系列产品进行快速修补:1坑洞、啃边;2车辙;3龟裂、网裂,麻面松散,脱皮等;4拥包、泛油;5多种开挖后修复;6市政井盖周围路面病害(无法用传统方法铣刨或破碎);7桥面病害(沥青面层下有钢板,无法铣刨)等。 5、非织造布和乳化沥青 非织造布和乳化沥青结合应用于沥青路面养护中关键是对基层强度较高,平整度很好,而网裂、龟裂、老化等病害集中在面层沥青路面进行治理,经过铺设非织造布和乳化沥青形成复合材料层,改善路面结构。技术关键包含乳化沥青选择;非织造布选择;贴布速度、时间;路面成型期平整度保持。 1)材料选择 (1)乳化沥青:乳化沥青宜选择慢裂快凝阳离子乳化沥青,沥青含量在55%左右,油水比约6:4。(2)非织造布:非织造布宜选择70g/ ,软化点为130℃,经向抗拉强度≥87N,纬向抗拉强度≥110N丙纶非织造布,此种非织造布比涤沦非织造布造价低。 2)应用效果 经乳化沥青和非织造布罩面后沥青路面,经过4个月使用外观质量良好,无泛油现象,消除了路面网裂,路面防水能力大大提升。加之面层采取石屑封层,使其强度有所提升,加大了路面耐磨性。经实测检验路面强度系数SSI=0.71;路面情况指数PCI=100;路面抗滑系数SFC=0.7。因为非织造布很好抗断裂性和乳化沥青结合后,将会延长沥青路面使用年限5年以上。 二、水泥混凝土路面 1全厚修补和面板更换 混凝土板块全厚修补目标是恢复含有局部修补无法恢复某种混凝土路面病害结构整体性,并改善其行驶质量。严重开裂和接缝严重破损是最常见需要全厚修补或面板更换病害。 混凝土路板块全厚修补是混凝土路面修复(CPR)技术方法之一。在混凝土路面修补中,多种修复方案,如全厚修补、局部修补、金刚石研磨等,均意在改善破损路面路况。混凝土路面修复程序正在很多国家应用,其中全厚修补方案成本最高。 1.1 现代技术 现场路面全厚修补性能结果并不一致。有些项目性能结果令人满意,而有些项目在十二个月后便发生破坏。造成这些早期破坏关键原因包含设计失误(尤其是荷载传输设计较差),施工条件差,施工质量低劣等。联邦公路局1987年调查表明,只要设计合理,施工确保质量,全厚修补可提供良好长久性能(以上)。很多原因影响全厚修补,包含修补面积、混凝土清除方法、排水条件、荷载传输设计、修补材料、交通和施工条件和施工质量等。 全厚修补或面板更换方案用来根治多个在接缝及裂缝处或周围出现病害,如剥落、耐久性开裂、接缝荷载传输装置破坏(传力杆锈蚀)、面板开裂(角隅碎裂或接缝处对角开裂)、和面板块裂等。病害程度是决定是否修补和修补规模关键依据。总而言之,轻度病害在两年内无须使用全厚修补。 1)材料 全厚修补使用材料关键是水泥含量高传统混凝土混合料。拌和料水泥用量为390kg/m3-558kg/m3。从铺筑到通车通常需要6h-48h,除非添加促凝剂。假如期望及早通车,可使用氯化钙或其它促凝剂。 2)施工 (1)修补范围选定 修补范围要将全部关键病害包含在内。为了确保将全部不坚固混凝土包含在选定修补范围之内,通常将边界扩展到最少离可见病害两侧0.6m处。边界位置还取决于荷载传输水平。修补区应足够大以避免修补区扩散和纵向开裂。最小修补长度为1.8m,最小修补宽度为3.6m或整车道宽,从而可确保在重载作用下路面稳定,同时可预防纵向开裂。假如接缝间距短,病害严重,应进行面板更换。如修补长度超出4.6m,应加筋或安装中间横向传力接缝。如修补长度过长,可按4.6m间距设置附加横向接缝。 (2)清除区隔离 为隔离修补区,用金刚锯沿边界划线将路面面层全厚锯开。锯缝表面平滑,没有传输荷载能力。一旦锯开边界,在修补完成前,修补区内严禁通车,以预防路面板下出现唧泥和冲刷病害。炎热气候条件下,无法直接锯开横向隔离缝,应先在划定修补区内锯应力释放缝,确保高压缩应力不会卡锯。碳钢轮锯可用来锯应力释放缝。轮锯横向应力释放缝应离开金刚锯横向隔离缝457mm,以避免破坏相邻路面板。轮锯锯入基层深度不能超出13mm,以避免破坏基层。 (3)混凝土清除 两种常见混凝土清除方法是碎裂法和起吊法。其中,起吊方法较受欢迎。起吊法可在相同成本或较低成本条件下达成最好效果,取得最大生产率,且对基层扰动最小。两种方法均要求沿修补区周围进行全厚锯缝。下面对两种方法进行简明介绍。 (4)荷载传输 荷载传输装置设计和安装是全厚修补达成设计性能关键。传力杆在修补接缝处传输荷载。I级、Ⅱ级钢筋均可用作传力杆。I级钢筋许可自由移动,通常见于接缝间距长路面。 安装传力杆之前,在锯缝表面钻孔,插入传力杆后,用环氧树脂或砂浆固定。在插人传力杆之前,先将环氧树脂或砂浆挤入孔内。 (5)混凝土浇筑 修补区混凝土浇筑和修整有两个关键。一是凝结要充足,二是要和周围路面保持齐平。在修补现场,混凝土混合料坍落度在51mm~102mm之间,浇筑效果最好。 全厚修补区纵横向接缝应进行锯缝和填缝处理。经验表明,填缝会显著降低接缝剥落和修补区纵向开裂。为降低修补区表面上局部受力,缝槽最小深度应为51mm。传统接缝填缝料和填缝方法能够继续使用。 (6)养生和通车 修补区混凝土通常使用着色养生化合物。常见养生剂使用量已足以确保养生。准期望快速养生,尤其是在严寒气候条件下,提议使用隔温层 1.2 最新发展 在现代修补技术发展中,愈加强调修补区或更换板长久性能和早期通车能力。全厚修补失败关键原因有荷载传输效率设计值偏低、安装条件差,和施工质量差等。所以,最新研究致力于改善荷载传输设计和安装工艺。规范要求重载路面全厚修补中使用传力杆接缝。合理锯缝和填缝对混凝土长久性能有十分关键影响。面板快速清除和快速浇注混凝土全厚修补可在夜间或交通低峰时期完成。 现代技术已达成4h之内完成全厚修补和通车水平,关键包含快速浇注混凝土,面板快速清除和传力杆快速安装技术。在纽约市长岛高速公路全厚修补时,综合使用了起吊法清除面板,排钻钻孔和快速浇注混凝土多个技术,以确保夜间施工白天通车。 2 局部修补 局部修补意在消除混凝土路面表面局部病害。局部修补技术在根治剥落、坑洞和板上端1/3板厚之内其它病害方面十分有效。接缝周围轻度耐久性开裂和碱反应病害可使用局部修补技术进行根除。局部修补还可改善舒适度,延长有表面病害路面使用寿命。假如在接缝处进行局部修补,还可借机重建接缝和填缝。假如使用适当,施工材料适宜,施工工艺合理,局部修补可确保良好长久性能。很多局部修补区使用已经有之久,仍未重新出现病害。局部修补设计寿命通常大约。 2.1 最新技术小结 局部修补能否成功取决于应用、设计和施工合理性。尽管很多局部修补项目十分成功,达成了良好长久性能,但仍有很多项目惨遭失败。美国哈尔等于1989年依据一项局部修补性能研究得出结论:除非仅用于表面病害,而且使用耐久材料施工之外,标准上局部修补确保会在修补后十二个月之内破坏。 2.2 根治病害 局部修补技术要合理应用,它仅仅用于更换破损混凝土,不应使用局部修补技术去根除全厚病害,如活动裂缝和接缝,只有使用全厚修补或荷载传输修复技术才能根除全厚病害。局部修补仅能成功地根除混凝土路面板上部十几厘米范围之内病害。需根治病害通常包含接缝和板角剥落;路面面层剥落;轻度耐久性开裂和碱集料病害。 以上病害并非全部是表面病害。在路面上常会发觉,看似表面病害,实则上已延伸至面板全厚。假如病害延伸深度超出面板厚度1/3,那么就应改用全厚修补。美国部分州交通厅要求了局部修补最大深度。伊利诺依州许可最大清除深度为89mm,而宾夕法尼亚州要求最大清除深度为17mm。 1)材料 在美国,用于局部修补施工材料种类繁多,从传统一般水泥混凝土到外来专卖材料,应有尽有。大量研究时针对市场上补坑材料适应性和性能进行。 在性能方面,外来专卖材料稍优于传统一般水泥混凝土。不过,传统水泥混凝土含有成本低、和周围混凝土兼容性好优点,而传卖补坑材料昂贵。预制袋装补坑材料成本是传统混凝土材料成本4倍到20倍。传卖补坑材料优点是速凝,在低温和恶劣条件下性能良好。假如气温低于4.4℃,提议不要使用传统混凝土。假如气温低于12.8℃,传统混凝土需要较长养生时间。除沥青混凝土可用于快速修补之外,一些传卖材料是唯一可在修补后1h内通车修补材料。 传卖补坑材料性能依靠于施工程序和气温,使用时应严格按厂家提议运输搅拌、浇注、固结、修整和养生说明进行施工。 2)施工 (1)修补区界定 不稳固混凝土区常常超越可见病害区界线。不稳固区表面可能看上去稳固,但如不修补,剥落最终会出现。界定剥落和接缝周围不稳定区常采取钢棍、铁链或圆头锤敲打混凝土,聆听击打声音来确定田。 (2)混凝土清除 冲钻是清除修补区破损混凝土常见方法,其它方法包含冷磨法和水射法。在进行局部修补时,如发觉松动混凝土深度超出路面板厚度1/3,应立即改为全厚修补。在部分已完成修补项目中,在局部修补施工中进行了局部小面积全厚修补,但其性能和正规全厚修补相比较差。 (3)表面整理 混凝土清除后,采取喷砂法和喷气法清理修补区,以清除全部松散物和污物。也可采取喷水清理,但喷砂清理效果愈加好。任何表面污染全部会降低修补材料和路面板之间粘结性,所以,确保粘结是局部修补施工成败关键。 (4)接缝处理 在靠近接缝或裂缝处进行局部修补时,应进行特殊施工处理,避免某面板上修补区直接和相邻面板接触。因为汽车荷载作用下面板之间相对移动,在接缝或裂缝处未经处理修补区会形成点支撑,从而造成横缝或横向裂缝处修补区压缩破坏,和纵缝或纵向裂缝处修补区剥落,在这种情况下,接缝处理不充足是局部修补失败关键原因。 最常见接缝处理方法是隔离法。摊铺前,在纵向或路肩接缝处修补区边界,沿接缝插入聚乙烯隔板;在横缝处则采取泡沫聚苯乙烯隔板或饱和沥青纤维隔板。应将隔板完全插人缝里,以预防不可压缩修补材料对面板移动限制。不过,假如使用柔性(环氧)修补材料,则没必需进行隔离处理。 (5)粘结剂 一般水泥混凝土和部分专卖补坑材料需要使用粘结剂和原路面粘结。当24h~72h之内修补区不通车时,水泥砂浆粘结剂最适合于一般水泥混合料,通常在摊铺前,在坑底和坑壁上喷洒或扫刷水泥砂浆。养生不足6h时,环氧树脂可作为一般水泥混合料和专卖补坑材料粘结剂。 (6)摊铺 专卖补坑材料需依据制造商要求操作程序进行搅拌和摊铺。严格按程序操作十分关键。实践证实,未按程序操作是很多修补失败关键原因。 用于局部修补一般水泥混合料通常在修补现场,手工摊铺,搅拌设备为小型滚筒式或叶片式拌和机。在修补区内摊铺材料应稍微高出路面,然后进行压实和刮平。通常使用插入式振捣器进行振捣,振捣头应小于25mm。当修补区较小时,可用棒捣实或扎实,然后用工具刮平。 在局部修补施工中,通常见坚硬刮板沿周围路面刮平修补表面。经验表明,刮- 配套讲稿:
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