宜春原油投资协会

沥青路面预防性养护技术对比分析

四川钛丰2019-01-10 11:28:12


路面维护指为了延长路面寿命、提高路面性能、减少行车延误而对现有道路进行的维护投资和养护活动。路面养护可分为2种:预防性养护和纠正性养护。预防性养护能减少水分进入路面结构内部,减缓路面的破坏速率,纠正路面诸如平整度等非何载性破坏、维持或改善路面现有的通车条件,通过延长原有路面的使用寿命来推迟昂贵的大修和重建工作。只有对应不同的路面性能状况,及时采取相应的维护措施,这样的路面维护策略才会经济有效。 

目前用于沥青路面预防性养护的措施主要有:雾封层、石屑封层、超薄冷拌封层(稀浆封层、微表处)、Novachip超薄磨耗层、OGFC开级配磨耗层等。本文针对常用路面预防性养护技术特点和适用性进行对比分析,为路面养护提供参考。

雾封层 

雾封层是对稀释、慢凝乳化沥青的一种较典型应用,它利用沥青喷洒车直接将乳化沥青撒布于路表面而无需集料覆盖雾封层。雾封层主要用于处治开始出现轻微疲劳龟裂、损失部分细骨料的路面,是这一阶段养护的最有效手段,且它的费用较低。雾封层可起到恢复路表氧化及硬化沥青粘附力、填补路面微小裂缝和空隙、防止路表水下渗、使低温下的路面免受损害、防止开级配路面松散等作用,雾封层还可用于加深路面颜色以区分路面行车车道。此外,雾封层可与石屑封层结合使用,使石屑封层具有一个黑色表面,并可加强石屑封层骨料间的粘结,进一步延长石屑封层的使用寿命。但是,由于慢凝乳化沥青破乳需要一定的时间,而且封层的应用会在一定程度上减小沥青路面的抗滑能力,所以雾封层不建议应用于大交通量、高速行车的道路,也不建议用于密级配混合料沥青路面。 


雾封层仅适用于轻微的沥青路面轻微疲劳裂缝、线形或块状裂缝、松散等,而且处治效果一般;对于轻微的水损坏有一定的处治效果。雾封层处理不宜用于表面裂缝较严重的路面,对于坑洞及较严重的松散也无处治效果。雾封层对路况较好,仅存在轻微裂缝、轻微表面松散及胶结料老化的路面最有效,而且定期的实施雾封层处治可以强化其使用效果。另外,对于油石比设计值偏低的混合料采用雾封层处理可谓是一种快速而有效的修复方法。雾封层不适用于表面较致密的路面,因为雾封层会降低表面纹理从而使路表面的成为一个光滑的平面,不利于行车安全。

HAP石屑封层

 HAP石屑封层是在HAP喷洒液(高分子改性乳化沥青)中按一定配合比填加石屑、矿粉搅拌均匀后摊铺于路表面所形成的防水、抗滑封层。HAP防护层主要用于沥青路面预防性养护及病害处理,能封闭细微裂缝,减缓颗粒剥落延长沥青砼的使用寿命。 

HAP技术特点:防水性能好;粘附力强;不宜磨损,抗老化能力好。但对填补长期及活动性裂缝没有什么效果,当裂缝大、有严重车辙、拥包或结构性问题时,都不能成为解决方案。

 HAP石屑封层措施一般维持2~3年,可以推迟造价更高的中修工程,提高道路的综合的经济效益。

稀浆封层

 乳化沥青稀浆封层是在常温下将乳化沥青、级配良好的细集料、矿物填料(可根据需要添加)、水和添加剂等按一定的配合比例拌和成稀浆混合料,并及时均匀地摊铺在路面上养护形成的薄层。它具有良好的和易性、粘附性和密实性,施工过程快速、简捷。对于新旧沥青路面,均可用较少的沥青材料,较快的速度改善路况,并获得显著的经济效益。其施工平均厚度一般在3~12mm。在国外,此项技术已成功的应用于机场道面、城市主干道和高速公路。

 稀浆封层具有如下优点:①是到目前为止,最有效的路面处治方法之一;②经济高效;③可避免路面的氧化与破坏,从而延长现有路面的使用寿命;④可提供一个耐久、全天候、无污染、无泛油的路面;⑤处治后可在几h内开放交通;⑥可改善路面的抗滑性能;⑦可美化路面,提供一个黑色表面。

 稀浆封层不可应用于存在结构性病害的路面。局部较严重的病害应在稀浆封层前进行合理处治。工作性裂缝应进行裂缝密封,如果路面存在大量较宽的裂缝或工作裂缝,稀浆封层可能就不适用了。

 另外,稀浆封层需要特殊的设备进行拌和、摊铺,一般稀浆封层施工后2h以内可开放交通,如气温较低则需要长一些的时间。当路面温度或环境温度低于10℃时不应进行稀浆封层施工,但是经检测确定路面温度和环境温度均在7℃及以上时可进行稀浆封层施工。在稀浆封层施工后的24h内可能会出现冰冻的情况下不应施工。当环境温度较低,从而使得乳化沥青破乳需要较长时间时,应综合考虑各方面因素,确定是否进行施工。

 对于中、重交通量的道路,稀浆封层的使用寿命一般在1~2年。稀浆封层可有效减少路面的裂缝和松散,特别是在温暖的气候下工作性能优良,但是稀浆封层对反射裂缝的防止作用并不明显,一般稀浆封层处理后1年内会重新出现反射裂缝。

微表处处治

 微表处也可称为“聚合物改性乳化沥青稀浆封层”,是将聚合物改性乳化沥青、高质量集料、水、添加剂和填料(通常为水泥)按一定比例拌和成混合料并利用专用撒布车摊铺于路面,经养护、碾压形成的薄层路面。微表处实际上是稀浆封层的一种,但是与稀浆封层相比,微表处具有了更多的优势,主要体现在:①微表处所用的聚合物改性剂的品质和含量比稀浆封层更多;②与稀浆封层相比,微表处乳化沥青的破乳速度大大加快,从而有利于交通的快速恢复,减少用户延迟;③微表处所用集料要求更干净、具有更高的抗磨耗性,这就提高了微表处的耐久性;④微表处可用于填充车辙,因为微表处可多层铺撒,而聚合物改性剂为其实施提供了稳定性。微表处已经被广泛地应用于各种交通量的道路中,用于改善路面抗滑性能、填充路面车辙及不平整、进行路表密封、处理路面沥青老化及路面松散等。

 微表处可提供10~20mm厚的表面处治,一次处理可以填充深达40mm的路面车辙。如其它的处治方式一样,微表处也不能显著的增加现有路面的结构强度,所以微表处也只能用于没有出现结构性病害的路面。也就是说,如果路面出现了比较严重的疲劳破坏或线形裂缝的话就不能用微表处进行处治,除非在微表处施工前对出现结构性病害的区域进行有效处理。

 微表处需要更强有力、更快的拌和器,以保证改性沥青混合料拌和的均匀性。而且需要进行详细的室内混合料设计以确定混合料各组分的含量和兼容性。适当的路面及环境温度条件是微表处成功的关键。过高的空气温度、湿度及强风会影响乳化沥青的破乳速度,因此应尽量避免在这些环境状况下施工。当有可能出现降雨时不应进行微表处施工。在稀浆封层施工后的24h内可能会出现冰冻的情况下也不应施工。经过微表处施工后的路面一般可在1h内开放交通,但是此时间可能会由于混合料设计的不同及环境温度、湿度状况的变化而不同。

 根据国外的研究及实践,微表处路面的使用寿命一般在4~7年。但是,因为微表处实施的原因不同,所以对其使用期性能的评价也应同其原因密切联系。国内京沪、连徐等高速公路曾采用微表处治理路面的车辙病害,根据对其路面车辙状况检测数据的分析,微表处使用寿命一般在2~3年,且其使用寿命在一定程度上依赖于原路面病害的发展状况、施工质量、材料质量等因素。

Novachip改性超薄磨耗层罩面

 Novachip改性超薄磨耗层具体可分为两部分:一是改性乳化沥青的撒布,二是改性热拌沥青混凝土的摊铺及碾压。改性乳化沥青所起的作用主要为密封原路面及保证新混合料与原路面的有效粘结。而改性热拌沥青混凝土是由较大粒径的断级配集料、改性沥青经热拌和而成,其主要作用是提供一个平顺、耐久、具有一定抗滑能力的表面。改性超薄磨耗层由一台专用施工设备一次性完成改性乳化沥青加水、粘附混合层的喷洒和改性沥青热拌混合料的摊铺。乳化改性沥青粘结层利用改性沥青混合料的热量在瞬间完成与下层的粘结及与上层的吸附。特别设计的断级配改性沥青热混合料在摊铺后,由紧随其后的压路机快速碾压,在20min内即可开放交通。

 Novachip改性改性沥青超薄磨耗层具有以下一些优势:施工速度快,改性超薄磨耗层可以由一台专用施工设备一次性完成改性乳化沥青加水、粘附混合层的喷洒和改性沥青热混合料摊铺步骤,施工快速便捷,碾压后20min即可开放交通;使用周期长,根据国外经验,其使用寿命可达10年以上;使用断级配混和料,可以很好的抗滑、排水,并且有效地降低了路面噪音和雨天行车的水雾,提高了行车安全性。

 但Novachip改性超薄磨耗层主要还是处治路面的松散与抗滑性能不足,对于路面的车辙、泛油及不平整等病害的处治效果并不是很理想,对裂缝类病害的处治效果也一般。作为一种路面的预防性养护措施,超薄磨耗层也不能增加路面的结构承载能力,因此对于出现了结构性病害的路面不应采用超薄磨耗层进行处治,对于局部存在结构性病害的路面应先对其进行合理处治后再进行超薄磨耗层施工。

 一般超薄磨耗层的厚度在15~30mm之间,由于厚度较薄,摊铺到路面以后易于冷却,所以施工中要严格控制混合料的拌和温度和碾压温度。超薄磨耗层用沥青混合料的施工温度一般在135~165℃之间。而聚合物改性乳化沥青封层的施工温度一般控制在60℃。当环境温度低于8℃或路表温度低于10℃时不应进行超薄磨耗层施工。另外,雨中或者即将下雨的情况下也不应进行超薄磨耗层施工。

 Novachip超薄磨耗层相对于同时期的微表处等预防性养护措施,其保存效果明显要好。一般认为Novachip的使用寿命可以达到3~5年。

OGFC薄层罩面

 开级配磨耗层(OpenGradedFrictionCourse,简称OGFC)是由大空隙率的沥青混凝土面层取代传统的密级配混凝土面层。OGFC主要是解决沥青路面抗滑性能不足,对于路面的水损害、车辙、及不平整等病害的处治效果基本没有效果。一般铺筑OGFC功能层要求下层必须为不渗水的密级配混合料。作为一种路面的预防性养护措施,OGFC也不能增加路面的结构承载能力,因此对于出现了结构性病害的路面不应采用OGFC处治。

 一般OGFC的厚度在30mm左右,由于厚度较薄,摊铺到路面以后易于冷却,另一方面OGFC使用的沥青一般为高粘度沥青,因此施工中要严格控制混合料的拌和温度和碾压温度。

 OGFC的使用寿命可以达到3~5年。

结语

 雾封层仅适用于轻微的沥青路面轻微疲劳裂缝、线形或块状裂缝、松散和轻微的水损坏有一定的处治效果;HAP石屑封层能封闭细微裂缝,减缓颗粒剥落延长沥青砼的使用寿命;稀浆封层可有效减少路面的裂缝和松散,特别是在温暖的气候下工作性能优良;微表处广泛用于改善路面抗滑性能、填充路面车辙及不平整、进行路表密封、处理路面沥青老化及路面松散等;Novachip改性超薄磨耗层主要用于处治路面的松散与抗滑性能不足;OGFC主要是解决沥青路面抗滑性能不足。前5种措施都能起到很好的封水作用,对防止和延缓水损坏有较好的效果,且能很好地提高路面抗滑性能,但均不能增加路面的结构承载能力。



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