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        公路工程瀝青路面病害預防性養(yǎng)護技術分析

        2024-01-31 16:37:03王雪輝
        運輸經(jīng)理世界 2023年33期
        關鍵詞:罩面封層車轍

        王雪輝

        (煙臺市海陽公路建設養(yǎng)護中心,山東煙臺 265100)

        0 引言

        瀝青路面在高等級公路和高速公路中非常常見,為保障公路工程瀝青路面的使用性能并延長其使用壽命,公路投入使用后,采取有效的養(yǎng)護策略至關重要。并且,在養(yǎng)護工作中應始終遵循預防為主的原則。在病害出現(xiàn)之前,采取針對性的養(yǎng)護措施,有效降低病害發(fā)生的概率;對于已出現(xiàn)病害的瀝青路面,應結合病害的表現(xiàn)、產(chǎn)生原因及影響程度進行針對性的處理,以有效提升瀝青路面的使用性能,減少后續(xù)維護成本投入,推動交通建設事業(yè)的良性發(fā)展。

        1 預防性養(yǎng)護的重要性

        傳統(tǒng)養(yǎng)護方式通常在瀝青路面出現(xiàn)明顯病害或喪失服務功能后采取相應的恢復措施。而預防性養(yǎng)護與之不同,其強調在不增加路面結構承載力的前提下,對結構完好的路面采取合理的養(yǎng)護措施,達到保持或改進路面功能的目的,維持其良好的運行狀態(tài),有效降低或避免瀝青路面病害,從而延長公路工程的使用壽命、提高養(yǎng)護效率,實現(xiàn)公路工程建設經(jīng)濟效益和社會效益的最大化。國外相關研究表明,質量符合要求的公路項目在一個設計周期內進行3~4 次預防性養(yǎng)護,可延長10~15 年使用壽命,可有效節(jié)約后續(xù)維護成本,這說明合理開展預防性養(yǎng)護對提升公路工程的使用性能、延長使用壽命有十分重要的意義。

        2 常見的瀝青路面病害

        2.1 裂縫病害

        2.1.1 橫向裂縫

        橫向裂縫是瀝青路面裂縫病害中最為常見的類型,其長度和寬度各異,方向與公路工程的中線垂直。橫向裂縫的產(chǎn)生原因包括以下幾點。

        第一,選擇的瀝青材料類型與當?shù)氐臏囟炔贿m應,在低溫環(huán)境下瀝青路面容易出現(xiàn)裂縫。

        第二,瀝青路面基層設置為半剛性基層容易在使用過程中出現(xiàn)反射性裂縫或者收縮性裂縫。

        第三,涵洞兩側的土體固結或路基不均勻沉降可能會出現(xiàn)裂縫。

        2.1.2 縱向裂縫

        縱向裂縫與公路路線平行,一般在主裂縫上會有多個分支??v向裂縫產(chǎn)生的主要原因是受到車輛荷載的影響,路面出現(xiàn)疲勞損傷,或者地基的穩(wěn)定性較差[1]。

        2.1.3 網(wǎng)狀裂縫

        網(wǎng)狀裂縫是指在瀝青路面上多條裂縫縱橫交錯形成的網(wǎng)格狀裂縫,通常不會對公路路面結構和變形量產(chǎn)生較大的影響。這種類型裂縫的產(chǎn)生與車輛荷載作用有關。此外,如果施工環(huán)節(jié)選擇的瀝青材料不符合要求或者出現(xiàn)老化現(xiàn)象,路面強度會隨之下降,最終產(chǎn)生網(wǎng)狀裂縫。

        2.1.4 塊狀裂縫

        瀝青路面在使用過程中,橫向裂縫和縱向裂縫不斷延伸、相互連通,會形成矩陣型裂縫,即塊狀裂縫。路面上的塊狀裂縫一般是不規(guī)則的,其主要產(chǎn)生原因包括低溫收縮、瀝青老化、反射裂縫等。

        2.2 車轍病害

        瀝青路面投入使用后,會受到車輛的反復碾壓,車輛運行過程中會在路面的垂直方向形成凹陷,即車轍。車轍的垂直深度一般可達到15mm,是瀝青路面特有的病害類型。根據(jù)瀝青路面車轍病害的實際狀況,可以將其分為壓力型、流動型、結構型及磨損型等幾種不同的類型。車轍病害出現(xiàn)的原因包括以下幾點:

        第一,在瀝青混合料配制過程中,配合比出現(xiàn)誤差或者材料密度較小,導致其整體抗塑性變形能力下降。

        第二,路基夾層結構不夠穩(wěn)定,受到外界環(huán)境因素的影響。

        第三,車流量和荷載作用力不斷增加,加之濕度較高,進而產(chǎn)生車轍病害[2]。

        2.3 松散和泛油病害

        2.3.1 松散

        面層中的集料顆粒脫落、面層剝落的現(xiàn)象稱為松散。這種病害的主要表現(xiàn)形式為從內向外延伸,主要是瀝青膠結料和集料顆粒之間的黏結性下降甚至喪失導致的。

        2.3.2 泛油

        泛油也是瀝青路面常見的病害類型之一,大部分發(fā)生在夏季或者高溫地區(qū)。泛油也是瀝青和集料之間的黏結性逐步下降、瀝青路面穩(wěn)定性降低導致的。

        3 瀝青路面病害預防性養(yǎng)護技術的應用

        3.1 裂縫封縫

        針對瀝青路面裂縫病害進行預防性養(yǎng)護時,最常用的是裂縫封縫技術,該技術一般可分為裂縫填縫和裂縫密封兩種類型。

        3.1.1 裂縫填縫

        裂縫填縫是指對已經(jīng)出現(xiàn)裂縫的位置進行徹底清理,干燥后選擇合適的填縫材料灌注到裂縫中。該養(yǎng)護技術多應用于一些活動性裂縫填補。

        3.1.2 裂縫密封

        裂縫密封不需要對裂縫位置進行開槽處理,使用熱壓空氣對裂縫內部進行清理,選擇合適的密封劑進行封堵處理即可,對非活動性裂縫進行處理時多使用這種方式。對裂縫區(qū)域進行密封處理,能夠避免水分滲入路面結構內部,可有效避免路面出現(xiàn)結構性破壞。

        需要注意的是,這種處理方式可能降低瀝青路面整體的平整度,會影響美觀性。

        3.2 薄層罩面

        對瀝青路面進行預防性養(yǎng)護時,常采用薄層罩面技術,其主要原材料為瀝青瑪蹄脂結合料。這種結合料是將瀝青膠結料、纖維穩(wěn)定劑以及礦粉進行充分混合而成的。施工時使用專門的設備對混合料進行攤鋪碾壓,從而改善瀝青路面的平整性和抗滑性能,確保其安全性和舒適性。

        根據(jù)工藝的不同,薄層罩面技術可以分為冷薄層罩面、熱薄層罩面及溫薄層罩面三種類型。

        3.2.1 冷薄層罩面

        冷薄層罩面技術不需要提前對罩面材料進行加熱處理,其應用范圍更加廣泛,具備環(huán)保便捷的特點。

        3.2.2 熱薄層罩面

        熱薄層罩面種技術需要提前對罩面材料進行預熱,以提升瀝青路面的抗滑性能,但使用過程中會產(chǎn)生一定的污染,且整體成本投入相對較高。

        3.2.3 溫薄層罩面

        溫薄層罩面技術應用過程中,罩面材料的溫度介于冷罩面和熱罩面之間,同時具備冷罩面和熱罩面的優(yōu)點[3]。

        3.3 稀漿封層

        稀漿封層技術主要利用路面填料、乳化瀝青骨料以及添加劑等,按照特定比例混合成稀漿混合料。在應用過程中,需要使用專業(yè)設備將混合料均勻地攤鋪在待處理的路面表層,形成密封層,有效提升瀝青路面的耐磨性。同時,可以處理部分輕微車轍病害,提升瀝青路面的使用性能。需要注意的是,這種技術不能處理明顯的疲勞裂縫、溫度裂縫或深層次的車轍病害。

        稀漿封層可分為細封層、中封層和粗封層三種不同類型。

        瀝青路面出現(xiàn)輕微裂縫時,可以采用細封層技術進行處理;若瀝青路面的裂縫現(xiàn)象相對比較嚴重,可以選擇中封層技術;粗封層技術則主要應用于瀝青路面養(yǎng)護施工中。

        3.4 表面封層技術

        表面封層技術是一種常見的預防性養(yǎng)護技術,主要是在出現(xiàn)病害的瀝青路面表層噴灑一層功能性材料,以有效提升瀝青路面的使用性能,達到阻水的目的[4]。根據(jù)封層材料的不同,表面封層技術主要分為還原劑封層技術和霧封層技術兩種。

        3.4.1 還原劑封層技術

        還原劑封層技術是指在瀝青路面的表層噴灑還原劑,提升老化瀝青的延展性,進而改善瀝青路面的使用性能,該技術大多應用于一些病害比較嚴重的瀝青路面。

        3.4.2 霧封層技術

        霧封層技術則是以乳化瀝青和添加劑作為封層材料,將之均勻地噴灑在出現(xiàn)病害的瀝青路面表層,以提升瀝青和骨料的黏結性,該技術多用于處理瀝青路面坑槽、裂縫等病害。

        3.5 微表處理技術

        微表處理技術是在傳統(tǒng)稀漿封層技術的基礎上逐步發(fā)展而來的,主要以高分子改良乳化瀝青為黏結劑。對瀝青路面進行預防性養(yǎng)護時,應用該技術能夠顯著提升瀝青路面的防水效果。應用該技術時,需要選擇專用的薄層施工設備,將聚合物改性乳化瀝青、細集料、粗集料、添加劑和水等嚴格按照比例進行充分的攪拌,配制成混合料,然后攤鋪在原瀝青路面上層,該混合料能快速形成薄層,且具備良好的耐久性和抗滑性。該技術的主要應用優(yōu)勢是施工時間短,對道路通行的影響相對較小。

        3.6 就地熱再生技術

        對瀝青路面進行養(yǎng)護時,就地熱再生技術是一種有效的手段,多用于車轍坑槽等病害處理。施工時需要使用專業(yè)設備對瀝青路面進行加熱軟化,將路面表層耙松至一定深度,并添加新瀝青和再生劑等混合料,使材料就地再生,該技術能夠減少材料成本、降低對道路通行的影響,且對瀝青路面的破壞程度相對較小,可有效提高其承載能力和強度。

        應用該技術針對瀝青路面進行養(yǎng)護,能夠充分利用舊瀝青材料,在實際使用中舊材料的含量可在95%以上,能夠有效減少運輸費用的支出。與傳統(tǒng)修復方式相比,該技術可降低約50%~60%的投資,且環(huán)保效益顯著,能達到更加理想的施工效果。

        然而需要注意,如果瀝青路面的破損程度在60mm 以上,不能應用此技術。若瀝青路面的層間和縱向接縫連接效果良好,則可以有利用舊瀝青混合料,減少養(yǎng)護成本。

        在具體施工過程中,主要選用液化石油氣為燃料,此方式對周圍環(huán)境影響較小,且再生路面使用一定年限后還可再次再生,能夠有效降低維護成本。在現(xiàn)場作業(yè)時,預加熱機能夠對原有路面材料進行軟化,確保作業(yè)溫度達到理想要求,發(fā)揮熱能輻射作用。進入磨耗層一定深度時,要保證材料的完整性,避免瀝青燃燒現(xiàn)象。該技術應用需在全密封裝置中進行,以保證不會出現(xiàn)明火,確保整個施工過程的安全性。此外,應綜合考慮公路工程養(yǎng)護的具體需求、經(jīng)濟和技術等方面因素的影響,選擇合適的預加熱機是關鍵。

        4 瀝青路面病害處理措施

        4.1 裂縫病害處理措施

        在瀝青路面的裂縫病害處理方面,在裂縫寬度不超過3mm 的情況下,可以使用專業(yè)的修補膠進行封閉處理,以防止水分滲透至瀝青路面結構內部,導致裂縫進一步擴大。對于寬度在3~5mm 之間的裂縫,應先用壓縮空氣機將裂縫內的雜質徹底清除,再將改性瀝青或熱瀝青等灌入裂縫內,再封住表層,最后涂抹防水材料,以恢復瀝青路面的使用性能。若裂縫寬度超過5mm,則需要在裂縫兩側各開一個約6cm 深、10cm 寬的槽,進行徹底清理后再灌入瀝青材料,并確保新材料與原瀝青路面有機結合,保持平整度。

        4.2 車轍病害處理措施

        對于已經(jīng)出現(xiàn)車轍病害的瀝青路面,需要將病害部分切削后進行徹底清理,再重新鋪設瀝青層。對于一級公路或高速公路等質量要求相對較高的路段,可以使用具有良好使用性能的改性瀝青混合料進行修復[5]。

        若瀝青路面受到橫向擠壓出現(xiàn)波形車轍,為保證瀝青路面結構的穩(wěn)定性,應去除車轍的突出部分,再使用黏結型瀝青材料對低洼位置進行找平處理。

        如果車轍病害已導致路面基層和面層不穩(wěn)定,則需要對面層和基層進行徹底清理,再重新制作面層;對于水穩(wěn)定性不良或者因基礎強度不足引起的車轍病害,則需要對基層病害進行徹底處理,再進行面層修補。

        4.3 泛油病害處理措施

        針對瀝青路面出現(xiàn)的泛油病害,可采取以下處理技術。

        第一,如果泛油的面積相對較小,可以選擇高溫加熱法,對泛油區(qū)域進行清理,再將砂石混合物和石子壓入受損的瀝青路面內,以有效恢復瀝青路面強度。

        第二,如果泛油的面積較大,應暫時停止道路通行,對路面進行修復。在路面結構、使用性能全部恢復后才能再次通車,以保證瀝青路面的使用性能。

        5 結語

        總而言之,公路工程建設對促進區(qū)域經(jīng)濟水平發(fā)展有十分重要的意義,良好的路面結構能夠更加充分地發(fā)揮公路工程的價值。因此,在實際的養(yǎng)護工作中,應結合瀝青路面常見的病害類型,分析病害產(chǎn)生原因,并采取切實有效的預防性養(yǎng)護技術,對病害進行針對性處理,以延長公路工程的使用壽命,促進交通運輸事業(yè)的長遠發(fā)展。

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