高等级公路养护新材料、新技术、新工艺综述(2)

2019-08-30 19:47

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,由于用料少,一般选用中型拌和设备,它的生产能力在40~120t/h之间,如果单是养护修补工程,选用40~80t/h的拌和能力为好,如果养护量较大,考虑到罩面和大修,或者兼顾用两套路面养护设备,可选用80~120t/h的拌和设备。

4、路基修补

路面的松散和裂缝大部分是由于路基的松散和裂缝引起的,如果只处理路面的松散和裂缝,病害没有彻底根除,过不长时间,又会重复出现,要彻底解决,必须对出现病害的基层进行处理,而路基处理很复杂、费时。对于一般路面,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,修补也必须用几层摊铺,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,路基处理的施工工艺如图4所示。

图4 路基处理的施工工艺

从路基处理的工艺流程图可以看出,它的工艺比较复杂,但仔细分析,它与大面积修补没有什么大的区别,只是分了几层来处理,而且处理工艺基本一样,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种拌和设备,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,由于随机性强,一般用场拌和设备较好,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),而路基处理一般比较少,用料量也不大,所以选择小型搅拌设备(20~30m3/h),就可以满足一般路基养护的需要,而且小型设备的技术含量不高,国产的小型搅拌设备性能基本可以满足。水泥混凝土搅拌设备按现场安装

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和搬运方式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,选用移动式的比较好。

路基处理的养生,由于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,必须加早强剂,具体养生时间要经过试验决定。

3 沥青路面的养护材料

针对沥青路面养护管理中存在的一些问题,结合实际情况,在此提出一些关于沥青路面的养护材料及养护技术。 3.1 沥青回收与再生

对沥青的研究有两种观点;一种观点认为沥青具有明显的胶体性质,由三种成分构成。即由憎液的沥青质颗粒和包围沥青质的亲液颗粒脂与悬浮胶团的油相组成。当它们的相对含量和性质相配时,就形成了性质相对稳定的胶体溶液。另一种观点认为沥青是以沥青质为溶质,而以软沥青(油分与树质)为溶剂的高分子浓溶液。沥青的老化就是轻质油分挥出,分子氧化、缩和移相的过程。

旧沥青再生从某种意义上来说,是沥青老化的逆向过程。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,轻质油分挥发所占比例不大,而其力学性质变化的主要原因应该是由于沥青氧化、缩合作用的结果。

石油工业生产中,根据沥青是混合物的原理,将几种不同组分的沥青进行调配,可得到性质各异的调合沥青;或将某种富芳香分抽出油与某种高粘度的沥青相调配,都可以获得具有不同性质的新沥青材料。用这种方法生产的沥青称为调合沥青。

旧沥青再生完全可以根据生产调合沥青的原理,在旧沥青中加入某种组分的低粘度油料(再生剂),或者加入适当稠度的沥青材料,进行调配,使调配后的再生沥青具有适当的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种调和沥青。

再生使用抽出油(再生剂)和低粘度沥青进行调配。调配采用重量比,加热后经人工搅拌均匀后进行针入度、延度和软化点试验。根据再生剂和沥青掺入量对再生沥青的不同影响程度,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的施工技术可能,终于取得以上如表2较为满意的试验结果。

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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明显,而对其它指标影响很小。 3.2 沥青延缓剂

沥青是一种热塑性的树脂材料,它在热、光、水、氧的作用及车辆的碾压下会发生老化,沥青老化的过程就是沥青组成成分发生转化的过程,简单来说就是沥青中的轻质成分逐渐减少,沥青变稠、黏度降低、柔软度变差的过程。随着沥青的老化,路面的使用性能也逐渐降低,并出现表面粗糙、网裂、脱落等现象。如果在路面表面涂刷或喷洒一种防老剂或再生剂之类的材料,以补充沥青中的轻质成分,可使沥青变软,增加它的柔韧性和弹性,提高沥青的黏结性和使用寿命。这种材料一般由溶剂、轻质油分与胶质成分组成,由石油溶剂、烧焦炭的副产品和树脂等配成。为了使这些材料获得很好的效果,要使其具有很好的渗水性,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℃。无论采用涂刷还是喷洒方式施工,要求表面渗透深度要达到15cm,使渗透部分的沥青得到溶解、改性,以增加柔韧性和黏结性,提高路面的致密性,使沥青路面的抗老化性能增强。应用时可以根据路面的老化程度喷洒1~3次,喷洒时力求避开阴雨天气,待表面固化不黏结时开放交通。固化的时间与气温有直接的关系,一般常温下固化的时间为10~28h,养护间隔时间为3~5年。用这种方法养护路面,能显著提高路面的使用质量,延长路面的使用寿命,可以最大限度地发挥路面的效应,延长路面的维修周期。 3.3 冷施工的沥青混合料

要使破坏的沥青路面得到快速修补,并且立即开放交通,同时使施工不受气温条件限制,应该推广使用冷施工的沥青混合料。这种材料是利用改性沥青与110℃左右的沥青拌和均匀后,再与50℃左右的矿料拌和均匀,制成可存放的沥青混合料成品。它与热施工的沥青混合料相比具有如下优点:①拌制混合料时沥青与矿料的加热温度低,沥青不容易老化,延长了沥青的寿命,同时也节约了燃料,降低了生产成本;②冷施工的沥青混合料可在常温下施工,施工的温度范围广,解决了沥青路面冬季修补养护的问题,这是沥青拌和料无法做到的;③冷施工的沥青混合料的生产不需要增加新设备,可利用原有的拌和设备进行生产;④由于冷施工的沥青混合料是成品,使用十分方便,而且施工方法简单,压实后可

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以立即开放交通;⑤提高了沥青路面的养护质量,使用年限可以达到5~7年,这是热拌沥青所不能达到的;⑥由于在常温下施工,对环境无污染,对现场施工人员影响较小;⑦由于提高了沥青路面的养护质量,延长了路面的使用年限,减少了养护费用,经济效益明显;⑧破坏的路面可及时修补并开放交通,提高了高速公路服务质量,社会效益显著。

冷施工的沥青混合料价格比热拌沥青混合料的价格相对较贵,进口的每吨为600~900元,国产的每吨亦要比热拌沥青贵140~225元。由于价格问题,影响了冷施工沥青混合料的使用。为了确保沥青路面的及时高效修复,及时开放交通,建议交通部门加大养护投入。 HU-L型冷补料

冷补料是广东能达公司采用HU-L型冷施工沥青改性剂自行生产的。这种改性剂为棕色油状、有粘性感的粘稠液体,是西安公路交通大学的科研成果,已通过陕西省交通厅鉴定。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。沥青的改性以及混合料的生产工艺都较简单,养护单位利用养护用的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

沥青路面裂缝是由于路基变形及冰冻等原因造成的。在路面建设初期发生的裂缝,会随着气温的升高而愈合。但是,经过几年使用后出现的裂缝难以自行愈合。裂缝对路面的危害极大,必须选用合适的材料及时封堵,否则,雨水渗透进去后不但破坏路面结构,也会破坏路基结构。目前,对裂缝的处理尚没有成熟、有效的施工材料和方法。在我国北方地区比较普遍使用的方法是热沥青灌缝,但效果并不理想。根据实际经验,比较有效的做法是选用常温施工材料,如聚氨酯树脂类的单组分或双组分固化型材料。它们不受施工气温影响,与沥青混合料的黏结性好,具有良好的耐高温、低温能力和抗老化性,流动性能好,施工时可以用专门的灌缝枪,将材料注入裂缝中,注入深度至少要达到4cm。经过这样处理的裂缝,不但密封性能好,而且耐久。

4 沥青路面几种修补技术方法

道路养护技术可分为修补性养护与预防性养护2种方式。 4.1预防性养护

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1、沥再生RejuvaSealTM简介

沥再生RejuvaSealTM作为一种预防性的沥青路面维护产品,彻底改变了以往路面养护维修的老观念,在路面未出现病害时即对路面进行一定的保养。使沥青路面长期处于较佳的使用状态,保持柔性路面所特有的良好的弹性及柔韧性。

沥再生RejuvaSealTM具有轻微挥发性气味,为黑色油状液体,是一种用于沥青路面的三合一维护剂,其主要成分为35%~50%的煤焦油、32%~42%的石油蒸馏液和15%~40%的三合一煤焦油再生剂(人造树脂石油乳剂、经提炼的煤焦油和主要由煤焦、煤焦油、石油溶剂合成的渗透剂)。沥再生RejuvaSealTM是一种极其高效的具有渗透性的沥青再生密封剂。其特点主要有:(1)具有抵抗汽油、防水、防化学品侵蚀和抵抗其它损害性杂质影响的特性;(2)具有不改变沥青表面结构就能起到密封和再生作用的特性;(3)能渗透到沥青表层,变成沥青层整体的一部分,与之共同收缩和膨胀,不像普通表面密封剂那样易于剥落、开裂和脱层,因而具有较强的温度适应性,十分耐久。它不仅是一种高效密封剂,而且是一种充满活性、能渗透沥青表层,并将沥青激活的结合剂,可使沥青路面表层约15mm厚的沥青的硬化程度和脆性显著降低,从而可增强路面的柔韧性和弹性。

2、沥再生RejuvaSealTM的适用范围

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,沥青逐渐被氧化、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是一种预防性的沥青路面维护产品。它应该在沥青路面裂缝<5mm时使用,能达到预期效果;当路面裂缝隙≥5mm时须对裂缝采用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佳时期。沥再生RejuvaSealTM改变了以往等路面出现病害,影响行车及使用功能后再进行养护维修的观念,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,使其恢复新路面的弹性及柔韧性,使路面长期处于较佳的使用状态。这正是我们所要追求的养护效果。

3、沥再生RejuvaSealTM的使用

(1)施工前的准备。必须在2d前将道路表面的尘土和其它杂质清洗干净,并将其吹干。(2)气候条件。沥再生RejuvaSealTM必须在路面保持干燥和表面温度

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