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瀝青路面屬于我國(guó)公路常見的路面形式,由于受到了車輛荷載和自然因素的長(zhǎng)期作用,路面材料比較容易產(chǎn)生老化的問題。要是還是選擇傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)措施,難以滿足公路養(yǎng)護(hù)管理需求。在瀝青路面養(yǎng)護(hù)施工的時(shí)候,通過使用就地?zé)嵩偕夹g(shù),能夠有效地應(yīng)對(duì)路面病害,而且可以充分地使用舊路面材料,節(jié)省資源的消耗,減少施工成本。所以需要高度重視對(duì)于就地?zé)嵩偕夹g(shù)的使用,增強(qiáng)技術(shù)水平,完善施工工藝。
根據(jù)施工場(chǎng)地,熱再生可分為兩類,即植物混合熱再生和局部地?zé)嵩偕?。廠拌熱再生是指先對(duì)舊路面進(jìn)行碾磨,然后將碾磨后的舊材料運(yùn)至拌和站,通過破碎、篩分等一系列工序?qū)⑴f材料、新瀝青、骨料、水等材料均勻混合,形成再生混合料,并按瀝青混凝土路面施工工藝進(jìn)行施工。地?zé)嵩偕侵冈谑┕がF(xiàn)場(chǎng)通過專用機(jī)械設(shè)備對(duì)路面進(jìn)行加熱軟化,然后按照設(shè)定的配合比對(duì)再生劑、新瀝青和骨料進(jìn)行碾磨、均勻添加和混合,形成再生混合料后,對(duì)路面進(jìn)行攤鋪和碾壓,從而提高路面的使用性能,抑制和治理路面病害。
瀝青油含量降低,膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量增加,是瀝青老化的根本原因。在舊瀝青中加入適量的新瀝青材料和再生劑,混合均勻,即可形成再生瀝青。這種材料在性能上比普通瀝青材料更具優(yōu)勢(shì)。地?zé)嵩偕夹g(shù)是在瀝青再生的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,是指通過專用設(shè)備對(duì)瀝青路面進(jìn)行加熱、碾磨和再拌和,以達(dá)到修復(fù)路面病害的目的的施工技術(shù)。瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)的基本理論是全連接彈性系統(tǒng)。如果層間連接不好,層間剪應(yīng)力將大大增加。地?zé)嵩偕夹g(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)舊路面與路面再生層之間的熱連接,改善路面級(jí)配,降低空隙率。根據(jù)原路面級(jí)配恢復(fù)設(shè)計(jì),可以提高路面的使用性能,延緩瀝青路面的反射裂縫。地?zé)嵩偕夹g(shù)的應(yīng)用可以很好地控制裂縫或延遲,充分利用工程材料,實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。
為了優(yōu)化瀝青路面地?zé)嵩偕┕すに?,必須?duì)施工過程進(jìn)行量化。在具體施工中,可借助加熱器將瀝青集料加熱至標(biāo)準(zhǔn)溫度,再利用加熱銑床加熱翻松,將松散的瀝青集料收集并放入攪拌裝置。同時(shí)用自卸汽車添加再生劑和新瀝青骨料,用混合瀝青均勻攤鋪路面,并用壓路機(jī)壓實(shí)。瀝青路面地?zé)嵩偕┕ぜ夹g(shù)的類型有成型、再拌和型和加固型。
(1)成型過程借助加熱器對(duì)路面進(jìn)行加熱和軟化,通過試驗(yàn)全面掌握路面原材料,根據(jù)原材料明確再生劑的種類和用量,并使用平行松動(dòng)耙對(duì)噴灑再生劑的加熱路面進(jìn)行松動(dòng)。
在再生熱路面上攤鋪少量新瀝青混合料,將新舊瀝青集料混合,并采取一次性壓實(shí)措施形成路面。根據(jù)病害處理效果,整形型適用于路面車轍、表面沉陷、松散、麻面、網(wǎng)裂等病害。
(2)在復(fù)拌施工過程中,路面加熱器用于加熱和軟化路面;路面采用平行松耙翻松,加入外加劑,收集松散瀝青骨料;提升機(jī)用于將瀝青骨料運(yùn)輸至攪拌機(jī)進(jìn)行重新加熱和攪拌。瀝青集料拌和均勻后,用攤鋪機(jī)進(jìn)行路面瀝青攤鋪;當(dāng)采用壓路機(jī)碾壓路面時(shí),需要優(yōu)化原路面的瀝青材料或補(bǔ)充瀝青含量時(shí),應(yīng)選擇再拌和工藝,最終路面為磨耗層。
(3)鋼筋類型細(xì)分為優(yōu)化鋼筋和基本鋼筋。前者是施工工藝的綜合優(yōu)化。后者以成型類型為基礎(chǔ),增加新瀝青集料的摻量,提高成型瀝青路面的標(biāo)高,并在路面層上攤鋪新瀝青混合料,形成防護(hù)效果。
根據(jù)病害處理效果,本加固工藝適用于輕度車轍、重度車轍、麻面、路面裂縫、路面下沉、微面剝落、橋頭跳車、瀝青薄層的處理。與前兩種工藝相比,加固工藝將增加新瀝青骨料的用量和原有路面的厚度,并可更新路面標(biāo)高,提高路面承載力。
某國(guó)省干線公路工程于2004 年建成投入使用,2014 年時(shí)對(duì)瀝青混凝土路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù),采用稀漿封層工藝進(jìn)行處理,但從實(shí)際情況看,這次預(yù)防性養(yǎng)護(hù)并未達(dá)到預(yù)期效果。通過對(duì)該路段進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn),路面局部沉陷,坑槽嚴(yán)重積水,稀漿封層大面積脫落。因國(guó)省干線公路的車輛行駛速度較快,為確保交通安全與行駛舒適性,必須對(duì)該路段進(jìn)行重點(diǎn)養(yǎng)護(hù)。結(jié)合路面的現(xiàn)狀,經(jīng)過研究后,決定在養(yǎng)護(hù)過程中采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)。下面重點(diǎn)對(duì)該路段養(yǎng)護(hù)中就地?zé)嵩偕夹g(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。
施工前,先做好施工區(qū)域的交通管制工作,并對(duì)施工機(jī)組的運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)檢查,保證機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)正常。同時(shí),要清理干凈原路表,不得存有雜物、垃圾等。
(1)針入度是指瀝青集料的粘度。在具體的測(cè)試活動(dòng)中,必須將探頭與特定負(fù)載的作用結(jié)合起來(lái),科學(xué)地控制相關(guān)的溫度和時(shí)間。試驗(yàn)中探頭的穿透深度與瀝青一致,單位為0.01mm。
瀝青的針入度越小,瀝青集料的粘度和硬度越高;貫入值越大,瀝青的粘度和硬度越低。在實(shí)驗(yàn)研究中,負(fù)載為50g,探針和連桿的重量為50g,總試驗(yàn)重量為100g,水浴溫度為25℃,保持時(shí)間為1.5h,穿透時(shí)間為5s。試驗(yàn)研究是在不同再生劑用量中加入AC-13 和SMA-13 舊瀝青集料,提取老化瀝青,分析再生劑用量,避免影響再生瀝青集料的針入度。結(jié)果表明,再生劑的加入量越大,再生瀝青集料的針入度值越高。兩者之間存在正相關(guān)關(guān)系。再生劑將軟化老化瀝青,降低瀝青粘度。
(2)延性是指瀝青集料的一種延性。當(dāng)瀝青受到外部荷載壓力時(shí),它會(huì)變形,但不會(huì)損壞路基結(jié)構(gòu)。在試驗(yàn)活動(dòng)中,瀝青樣品應(yīng)在不同溫度條件下以相應(yīng)的拉伸速率拉伸,瀝青的斷裂距離為延性值。試驗(yàn)溫度為10℃,將瀝青試樣置于水浴中恒溫2h,然后以1cm/min 的拉力進(jìn)行試驗(yàn),并做好記錄。試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著再生劑用量的增加,再生瀝青集料的延性將繼續(xù)提高,兩者之間存在正相關(guān)關(guān)系。瀝青延度越高,公路的后期使用性能越好。
再生混合料主要采用舊路面材料,現(xiàn)場(chǎng)再生施工過程中按比例加入再生添加劑和新拌瀝青混合料。通過對(duì)原路面瀝青材料的取芯鉆探和取樣,為確定再生劑和新骨料的摻量提供了參考依據(jù)。鉆芯取樣后,將上層與芯樣分離,提取篩選后確定級(jí)配和瀝青集料比。經(jīng)分析確定,原路面上層瀝青含量為5.2%,新骨料采用粒徑分別為0~3mm、5~10mm、10~19mm的石灰石碎石。
通過對(duì)原始路面芯樣的分析,得出路面結(jié)構(gòu)上層混合料級(jí)配細(xì),細(xì)骨料含量多,粗骨料含量少的結(jié)論。為了提高上層的使用性能,調(diào)整原路面混合料的級(jí)配,并添加適量的新拌瀝青混合料。選用的新材料粗骨料含量高,骨架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,可彌補(bǔ)原路面混合料級(jí)配細(xì)造成的穩(wěn)定性不足。同時(shí),路面調(diào)查結(jié)果表明,路面結(jié)構(gòu)中存在嚴(yán)重的車轍,表明原路面上部結(jié)構(gòu)的高溫穩(wěn)定性不足。結(jié)合路面病害和地?zé)嵩偕┕ひ?,確定新材料摻量為再生混合料質(zhì)量的12%。新拌瀝青混合料應(yīng)為重型普通瀝青,瀝青集料比為4.7%。
(1)當(dāng)所有準(zhǔn)備工作全部完畢,加熱設(shè)備按照預(yù)先設(shè)定好的順序前進(jìn),以熱輻射的方式對(duì)原路面進(jìn)行加熱處理,這樣能夠防止溫度過高燒焦路面的情況發(fā)生。當(dāng)加熱墻點(diǎn)燃以后,相關(guān)人員應(yīng)對(duì)加熱墻進(jìn)行檢查,看其是否處于正常的工作狀態(tài),要對(duì)碎石進(jìn)行觀察。熱再生機(jī)組向前行進(jìn)的過程中,行駛導(dǎo)桿應(yīng)沿著預(yù)先確定好的標(biāo)線前進(jìn),不得偏離,行進(jìn)途中不可隨意轉(zhuǎn)向或改變速度。
(2)熱再生機(jī)組在原路面上開始加熱,在這一過程中,應(yīng)對(duì)加熱工藝進(jìn)行控制,加熱車輛應(yīng)按照預(yù)先設(shè)定好的施工速度,保持勻速的狀態(tài)向前行進(jìn),并在保證安全的情況下,縮短車輛的距離。為減少熱量散失,可在車底與車輛之間的空隙處加裝保溫板,以此來(lái)確保加熱溫度。該路段原本的微表處較厚,為使加熱達(dá)到預(yù)期效果,用四臺(tái)車輛進(jìn)行加熱處理。
攤鋪機(jī)與復(fù)混機(jī)同時(shí)施工,行駛速度一致,盡量縮短安全距離。攤鋪時(shí),攤鋪溫度應(yīng)控制在120℃~125℃,以保證中上層具有良好的熱粘合性能。攤鋪應(yīng)始終堅(jiān)持連續(xù)、均勻、緩慢施工的原則,嚴(yán)禁中途停車。如果混合料分離或鋪設(shè)不均勻,需要及時(shí)處理。如果攤鋪不滿足施工要求,可適當(dāng)調(diào)整,攤鋪速度一般控制在1.5~4.0m/min,并初步完成找平工作,用夯錘進(jìn)行路面找平,保證壓實(shí)度在85%左右。與新瀝青混合料相比,再生瀝青混合料的溫度較低,可增加熨平板的振動(dòng)功率,盡可能提高壓實(shí)度,降低散熱速度。為保證縱縫平整,必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定松鋪系數(shù)。
對(duì)于地?zé)嵩偕┕?,壓路機(jī)的壓實(shí)分為三個(gè)環(huán)節(jié),即第一壓力、第二壓力和最終壓力。當(dāng)初始?jí)毫Υ笥?2t 時(shí),振動(dòng)壓路機(jī)可進(jìn)行2~3 次施工,其中靜壓1 次,振動(dòng)壓路機(jī)2~3 次,碾壓速度2.0~2.5km/h,溫度不低于120℃。碾壓4~6 遍,采用25t 以上的膠輥碾壓。碾壓速度為4.0~5.0km/h,溫度不低于110℃,最終壓實(shí)次數(shù)可超過2~3次。路面應(yīng)采用12t 以上的振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí),以有效壓實(shí)路基。在路基碾壓的整個(gè)過程中,路面再生層應(yīng)始終保持濕潤(rùn),但應(yīng)控制水量。
在該路段采用就地?zé)嵩偕夹g(shù)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)施工中,確保熱再生的整體質(zhì)量尤為重要,因此,分三個(gè)階段加強(qiáng)質(zhì)控,即施工開始前路況巡視檢查與試驗(yàn),施工過程中采取有效的控制措施,施工結(jié)束后進(jìn)行觀測(cè)。在上述三個(gè)階段中,施工過程的控制是確保質(zhì)量的關(guān)鍵,除對(duì)相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行如實(shí)記錄外,還應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析,按照分析所得的結(jié)果,對(duì)后續(xù)的熱再生施工進(jìn)行指導(dǎo)。要對(duì)再生混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn),試驗(yàn)指標(biāo)應(yīng)與原路面的馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行比較,以此為依據(jù)對(duì)再生混合料的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn),對(duì)路面的改善狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)。除此之外,還應(yīng)對(duì)熱再生后的路面外觀、接縫進(jìn)行檢查,可以采用目測(cè)的方法,接縫必須平順。攤鋪時(shí),應(yīng)對(duì)再生混合料的溫度進(jìn)行隨時(shí)檢查,可通過紅外線溫度計(jì)進(jìn)行檢測(cè),溫度應(yīng)保持在110℃以上,最高控制在190℃以內(nèi)。再生劑的加入量應(yīng)每天檢查一次,確保與設(shè)計(jì)要求相符。
綜上所述,運(yùn)用瀝青路面就地?zé)嵩偕夹g(shù)開展公路養(yǎng)護(hù)工作,應(yīng)注重優(yōu)化施工流程,科學(xué)制備再生瀝青集料,合理控制再生瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、延度、最佳摻量等,明確再生瀝青相關(guān)參數(shù)指標(biāo)。科學(xué)控制就地?zé)嵩偕鸀r青混合料級(jí)配比,做好試驗(yàn)路段驗(yàn)證工作,嚴(yán)格控制公路養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量,順利完成公路養(yǎng)護(hù)工作,保障路面行駛的安全性、穩(wěn)定性。