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        含微表處復(fù)雜結(jié)構(gòu)層的瀝青路面就地?zé)嵩偕┕ぜ夹g(shù)研究

        2015-03-21 06:58:53尚云龍黃云涌黑龍江省高速公路建設(shè)局
        黑龍江交通科技 2015年1期
        關(guān)鍵詞:微表處瀝青施工

        尚云龍,黃云涌,張 亮(黑龍江省高速公路建設(shè)局)

        含微表處復(fù)雜結(jié)構(gòu)層的瀝青路面就地?zé)嵩偕┕ぜ夹g(shù)研究

        尚云龍,黃云涌,張亮
        (黑龍江省高速公路建設(shè)局)

        摘要:《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG F41-2008中規(guī)定,有罩面層時(shí),應(yīng)先銑铇,也可試驗(yàn)分析后做出針對性的設(shè)計(jì)。結(jié)合有代表性的工程,對有微表處復(fù)雜結(jié)構(gòu)層的瀝青路面就地?zé)嵩偕┕みM(jìn)行了討論。施工方案為不銑铇微表處層,通過再生劑配伍性分析、舊瀝青再生后性能、舊瀝青混合料性能等綜合試驗(yàn)結(jié)果分析,明確了可以在不銑铇罩面層時(shí)仍能制作出合格的再生瀝青混合料。

        關(guān)鍵詞:瀝青;熱再生;微表處;施工

        中圖分類號:U416. 217

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:??: C

        文章編號:??:1008-3383(2015)01-0098-02

        收稿日期:2014-12-05

        作者簡介:尚云龍(1973-),男,高級工程師。

        基金項(xiàng)目:黑龍江省交通運(yùn)輸廳重點(diǎn)科技項(xiàng)目:瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)在我省的應(yīng)用研究。

        微表處(或稀漿封層)是高等級公路中常用的薄層罩面方法,其為非承重結(jié)構(gòu)層,主要目的是封閉路表病害,增加路面抗磨耗能力。進(jìn)行薄層罩面后,隨著使用年限的增加,下承瀝青混凝土層仍在繼續(xù)老化,必要時(shí)仍需進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)維修。如維修方案確定為就地?zé)嵩偕绞?,由于有罩面層的存在,再生層變?yōu)槎N混合料,這給再生混合料設(shè)計(jì)及施工帶來了困難。

        《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG F41-2008中規(guī)定,“原路面有稀漿封層、微表處……,不宜直接進(jìn)行就地?zé)嵩偕?。就地?zé)嵩偕?,?yīng)先將其銑铇掉,或經(jīng)充分試驗(yàn)分析后,做出針對性的材料設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)?!睂τ诠こ虂碚f,罩面層經(jīng)通車運(yùn)行,必然會(huì)有部分脫落,如果進(jìn)行銑铇,既增加了施工難度,又提高了工程造價(jià),同時(shí)也延長了工期。規(guī)范中也允許了經(jīng)試驗(yàn)后可以不銑铇,所以進(jìn)行細(xì)致的試驗(yàn)分析論證,在不銑铇的前提下,也可能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)層的就地?zé)嵩偕?/p>

        1 工程概況

        1. 1工程概況

        鶴大公路G11鶴崗南出口段是鶴崗市重要的交通要道,一級汽車專用公路標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)有路面為10cm瀝青混凝土路面+1cm微表處層,日交通量為1.5~1.6萬臺(tái)次。

        1. 2當(dāng)前路面狀態(tài)

        本路段于2002年改造為一級公路,實(shí)際調(diào)查結(jié)果為上面層為3 cm左右的AC-16I型瀝青混凝土+1 cm厚的微表處。此種結(jié)構(gòu)的瀝青路面就地?zé)嵩偕趪鴥?nèi)非常罕見,為再生混合料的組成設(shè)計(jì)帶來了困難。主要表現(xiàn)在:微表處層無規(guī)律脫落,且未脫落部分在全路段不均勻磨耗。微表處使用的是改性乳化瀝青,與原路面的基質(zhì)瀝青性質(zhì)不同。這種現(xiàn)象帶來的直接影響是舊路面瀝青混合料中瀝青含量的無規(guī)律變化及再生效果的差異。

        2 舊路取樣分析

        針對上述困難,課題組采取的解決措施是:加大舊路面混合料取樣密度,對特殊路段加密取樣,以期室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果盡量符合工程實(shí)際。具體為根據(jù)《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTG F41-2008,就地?zé)嵩偕娜宇l率為單車道5 km或50 000 m2,鑒于面層施工時(shí)攤鋪機(jī)為全幅(一級路的半幅)施工,行車道及超車道的混合料是一樣的,所以,我們將取樣頻率加密到每500 m一個(gè),分車道間隔開。

        2. 1取樣方式

        為減少切割帶來的集料破壞及保證有足夠的混合料進(jìn)行試驗(yàn),現(xiàn)場取樣尺寸放大為40×40 cm的矩形。切割機(jī)具采用水泥混凝土路面切縫機(jī),切割深度為5 cm;切割完成后用電動(dòng)沖擊鎬打成大塊再挖取;取樣完成后用瀝青冷補(bǔ)料回填。

        2. 2舊混合料分析

        (1)舊瀝青混合料的含水率。

        舊瀝青路面中除表層外,內(nèi)部空隙中還含有微量的水份,在再生過程中,這些水份將被蒸發(fā)。混合料組成設(shè)計(jì)中,這部分的水份也會(huì)影響瀝青用量的計(jì)算,所以,必須取得舊混合中的含水率數(shù)據(jù)。

        (2)舊瀝青混合料的瀝青含量。

        瀝青混凝土路面經(jīng)過多年的行車及自然環(huán)境老化,瀝青含量相比鋪筑時(shí)均有所降低,舊混合料中的瀝青含量是一項(xiàng)重要指標(biāo),直接關(guān)系到再生劑的摻入量及新加入瀝青的摻量。驗(yàn)證瀝青混合料中瀝青含量的最佳方法應(yīng)為燃燒爐法,但針對本項(xiàng)目存在瀝青回收問題,所以試驗(yàn)方法采用離心分離法,抽提液留存以備之后回收瀝青。

        本試驗(yàn)未分離微表處層,將微表處層與AC-16I型瀝青層視為整體進(jìn)行抽提,對回收后的改性乳化瀝青+基質(zhì)瀝青綜合進(jìn)行性能評價(jià)。

        (3)舊瀝青混合料的礦料級配。

        按T0722-1993試驗(yàn)方法抽提后取得礦料級配,為拌制新混合料提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

        2. 3舊瀝青性能試驗(yàn)

        首先對回收后的舊瀝青進(jìn)行三大指標(biāo)的評價(jià),以此為基準(zhǔn)等添加再生劑后進(jìn)行指標(biāo)對比。本項(xiàng)目只進(jìn)行25℃指標(biāo),未計(jì)算PI及R值。

        從表1、2、3中,針入度與延度高于經(jīng)驗(yàn)值,軟化點(diǎn)低于經(jīng)驗(yàn)值,正常情況下,使用11年的瀝青路面混合料的軟化點(diǎn)應(yīng)在70℃左右。分析原因后我們認(rèn)為,造成這一結(jié)果的原因在于表層微表處中改性乳化瀝青的混入。

        3 工程施工

        2013年6月底至8月底,黑龍江省路捷公路工程公司在鶴大公路鶴崗迎賓門至南風(fēng)井段進(jìn)行了20萬m2的瀝青路面就地?zé)嵩偕こ淌┕?,主要施工機(jī)械采用遼寧森遠(yuǎn)集團(tuán)生產(chǎn)的4 500型熱再生機(jī)組,施工工藝為不處理微表處層,直接加熱路面,再進(jìn)行后繼施工。

        為保證路面加熱效果(包括穿透微表處層),根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件,本工程使用三臺(tái)加熱機(jī)組,一臺(tái)銑刨機(jī)組,1臺(tái)復(fù)拌機(jī)組,各加熱機(jī)組溫度控制為:加熱爐出風(fēng)溫度分別為: 1#加熱機(jī)500~520℃、2#加熱機(jī)480~500℃、3#加熱機(jī)460~480℃,加熱路表溫度控制: 1#加熱機(jī)120~130℃,2#加熱機(jī)140~160℃,3#加熱機(jī)170~190℃,下臥層溫度控制在90~110℃,并注意防止瀝青老化。為達(dá)到最佳的預(yù)熱深度,加熱機(jī)組間距離固定,并采取了保溫措施,整套機(jī)組運(yùn)行速度控制在2 m/min以內(nèi)。最終攤鋪混合料溫度控制在135℃以上。

        熱再生施工中,新瀝青與再生劑添加是控制重點(diǎn)。再生劑用量記入瀝青中,其摻量的多少影響對舊路中瀝青恢復(fù)的效果;瀝青用量影響到混合料的整體物理力學(xué)性能。施工前對新瀝青與再生劑添加裝置進(jìn)行標(biāo)定,確保添加量準(zhǔn)確,并且最為日常檢查的重點(diǎn)。

        碾壓工藝為雙鋼輪壓路機(jī)在前,雙鋼輪壓路機(jī)振壓3~4遍,輪胎式壓路機(jī)碾壓4~6遍,雙鋼輪壓路機(jī)靜壓1~2遍凈面。初壓速度控制在2~4 km/h;復(fù)壓速度控制在2~3 km/h;終壓速度控制在3~5 km/h。初壓溫度130~140℃,復(fù)壓溫度不低于125℃,終壓溫度應(yīng)不低于70℃。

        隨工程進(jìn)度進(jìn)行的室內(nèi)外試驗(yàn)表明,再生后混合料技術(shù)指標(biāo)達(dá)到新拌瀝青混合料水平。2013年10月,該項(xiàng)目通過了鶴崗市公路工程質(zhì)量監(jiān)督站組織的驗(yàn)收。

        4 后期觀測及分析

        工程交工后,建設(shè)單位組織相關(guān)人員分別于2014年1月及2014年4月對工程進(jìn)行了后期觀測。其中,1月份調(diào)查時(shí)全路段均出現(xiàn)了橫向裂縫,未發(fā)現(xiàn)縱向裂縫及其他病害,橫向裂縫間距約為25 m; 4月調(diào)查時(shí)除橫向裂縫有所加密后,還發(fā)現(xiàn)少量縱向裂縫及網(wǎng)裂、1處坑槽等現(xiàn)象(在未加鋪路段),橫向裂縫間距約為19 m,縫寬小于1 mm。

        觀測結(jié)果分析:

        (1)橫向裂縫。寒區(qū)瀝青路面橫向裂縫屬正?,F(xiàn)象,本路段的橫向裂縫間距屬于正常范圍內(nèi),只需及時(shí)灌縫就不會(huì)引發(fā)其它病害。

        (2)縱向裂縫和網(wǎng)裂。與舊路原有縱向裂縫和網(wǎng)裂位置相對應(yīng),屬原舊路局部位置結(jié)構(gòu)性損壞,單純依靠修復(fù)瀝青面層不能從根本上解決這類病害,需局部挖除舊路結(jié)構(gòu)層、補(bǔ)壓路基并加鋪抗裂土工格柵后再恢復(fù)結(jié)構(gòu)層和瀝青面層。

        (3)坑槽。原舊路瀝青路面存在點(diǎn)位性中、下面層局部松散,強(qiáng)度低,在設(shè)計(jì)和施工中未調(diào)查和發(fā)現(xiàn)這樣個(gè)別點(diǎn)位性下層破損,只對原舊路表面層進(jìn)行了熱再生處理,經(jīng)過重載交通作用一段時(shí)間后,中、下面層松散、擾動(dòng)、表面層無法承受荷載帶來的變形,造成表面出現(xiàn)坑槽;需對原有瀝青面層進(jìn)行挖除,采用新熱拌瀝青混合料進(jìn)行修補(bǔ)。

        5 結(jié)論

        本文討論了在不銑铇微表處層的情況下實(shí)施瀝青路面就地?zé)嵩偕目尚行?。?jīng)各項(xiàng)試驗(yàn)分析,確定以下結(jié)論:

        (1)微表處層中的改性乳化瀝青可以與再生劑、基質(zhì)瀝青有效溶和,形成均質(zhì)后共同粘附于集料上;

        (2)由于再生劑產(chǎn)品種類繁多,機(jī)理不同,通過試驗(yàn)選擇合適的再生劑是實(shí)現(xiàn)制作合格再生混合料的基礎(chǔ);

        (3)含有改性乳化瀝青的再生瀝青混合料的主要技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到新拌瀝青混合料水平;

        (4)有微表處等復(fù)雜結(jié)構(gòu)層的瀝青路面就地?zé)嵩偕┕r(shí),需強(qiáng)化路面加熱環(huán)節(jié),施工時(shí)煙霧較大(大部分為水蒸汽) ;

        (5)作好前期舊路混合料分析工作,為施工的過程中材料變化提供準(zhǔn)確指導(dǎo)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]張建.就地?zé)嵩偕夹g(shù)在有微表處的瀝青路面養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代交通技術(shù),2010,(2) : 18-20.

        [2]吳志友,梁冰,趙前軍,等.瀝青混合料現(xiàn)場熱再生配比設(shè)計(jì)探討[J].山東交通科技,2011,(4) : 24-26.

        [3]江燕青.瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)的研究[D].長安大學(xué),2006.

        [4]楊建軍.瀝青路面熱再生施工技術(shù)的研究[J].建材技術(shù)與應(yīng)用,2007,(2) : 33-35.

        [5]孫才蔭.瀝青路面現(xiàn)場熱再生關(guān)鍵技術(shù)研究[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2010,(4) : 122-125.

        [6]張旭亮.現(xiàn)場熱再生瀝青混合料的設(shè)計(jì)方法研究[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2012,(10) :83-84.

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