同步碎石封层技术在公路养护中的应用

2022-09-10

长期以来, 落后、传统的养护技术和养护方式一直困扰着公路养护部门, 制约着公路养护管理工作的正常发展, 已不能满足和适应公路养护工作的发展要求, 研究、引进、开发新的养护技术已刻不容缓。同步碎石封层作为一种预防性养护手段可以有效的防止路面病害的进一步蔓延, 延缓沥青路面老化疲劳进程, 延长路面使用寿命, 提高路面服务功能, 节约养护维修资金, 应用前景十分广阔。

1 同步碎石封层技术机理

同步碎石封层是指用专用设备即同步碎石封层车将单一粒径的碎石和粘结材料 (改性沥青或改性乳化沥青) 同步喷洒在路面上, 通过压路机碾压或行车碾压形成的沥青碎石磨耗层。

同步碎石封层的工作原理是用同步封层机将高温沥青和石料同时洒布在路面上, 使沥青与石料瞬间接触, 由于热沥青流动性较好, 并具有足够的粘结性, 能够迅速、充分裹覆在碎石表面, 在外荷载的作用下, 形成具有一定强度的结构层。

同步碎石封层实质是靠一定厚度沥青膜 (1mm~2mm) 粘结的超薄沥青碎石表面处治层, 其整体力学特征是柔性的, 能增加路面抗裂性能、治愈路面龟网裂病害、减少路面反射裂缝、提高路面防渗水性能, 延长路面使用寿命, 若使用聚合物改性粘结料效果更佳。同步碎石封层还可以大大提高原路面的摩擦系数, 即增加路面防滑性能, 并能使路面平整度得到一定程度的恢复。

2 同步碎石封层施工

2.1 施工准备

2.1.1 材料选择

(1) 粘结料:可以选择不同的沥青结合料, 如聚合物改性沥青、乳化沥青、聚合物改性乳化沥青、稀释沥青等。我们采用SBRⅡ~B型改性沥青, 其粘结性和裹覆性能较好, 测定技术指标见表1。

(2) 石料:采用石灰岩锤破机轧碎石, 针片状含量严格控制在规范要求以内, 不含杂质和粉尘, 压碎值满足规范要求, 并具有足够的强度和耐磨耗性能。分别选用0 m m~5 m m、5 m m~1 5 m m、1 0 m m~2 0 m m等几种规格碎石进行试验, 最后认为5mm~15mm规格碎石封层效果最佳。

(3) 材料用量:根据集料规格合理确定沥青用量。经试验, 集料为5mm~15mm规格碎石时, SBRⅡ~B型改性沥青用量1.0kg/m2~1.2kg/m2, 碎石用量8m3/km2~9m3/km2。

2.1.2 机械设备配备

2.1.3 试验路选择

选择S104线咸阳至兴平段作为试验路进行试验, 技术成熟后在其他线路大面积推广, 计划完成同步碎石封层62公里。

2.1.4 工艺流程如图1

2.2 同步碎石封层施工

2.2.1 路面病害处治

S104线咸阳至兴平段改建于2002年, 路面结构为二灰碎石基层, 沥青混凝土面层。路面主要病害为纵横缝、轻微网裂。经测试, 弯沉代表值均小于40 (1/100mm) , 路面整体强度及稳定性较好, 可以采用同步碎石封层进行预防性养护。在封层前, 对路面病害进行提前处治。对于坑槽、龟裂等严重病害, 采取挖补手段处理, 纵横缝、轻微网裂可不处理。

2.2.2 沥青加热、运输

工地采用移动式导热油沥青加热罐加热沥青, SBRⅡ~C型改性沥青一般加热到180℃~190℃, 即可抽灌到同步封层车中的沥青罐中。

同步封层车沥青罐容积较小, 每次仅能装6t沥青, 为减少同步封层车中间补加沥青浪费时间, 提高工作效率, 另外配置一辆沥青中转罐车, 随时补充沥青, 保证同步封层车连续作业。

2.2.3 路面清洁

封层前必须对原路面进行清洁。路面清洁内容包括铲除路面杂物、清扫路面抛洒物、粉尘等。路面清洁中的清扫量非常大, 采用森林吹风机配合作业。

2.2.4 温度控制

封层施工气温不能低于25℃, 路表温度不宜低于30℃。沥青加热温度一般控制在180℃~190℃, 洒布温度不低于180℃。温度过低易堵塞喷头, 洒布不均匀, 影响施工质量。

2.2.5 封层机控制

EA6000型同步封层车是利用电子设备实现对沥青及集料用量控制的。封层车启动时, 可提前设定沥青、集料用量, 电子屏幕可清晰显示出每平方米沥青及集料用量。

封层车行走速度控制在5公里/小时, 要求匀速缓慢行驶, 不得随意停车、调头, 以保证连续作业。洒布宽度为3m, 分三幅施工。现场派专人指挥操驾人员, 调整封层车行驶轨迹, 尽量走直线, 保证每两幅之间接缝衔接平顺, 不漏洒。

EA6000型同步封层车沥青罐容积为6吨, 可洒布面积5000m2~6000m2, 而集料斗容积为6m3, 洒布600m2~700m2, 集料与沥青容积不匹配, 必须在中途及时向集料斗补充石料。拉运石料的自卸汽车紧随封层车后, 一旦集料用完后, 封层车停机待料, 现场由装载机配合上料, 等石料补充完成后, 封层车继续作业。

2.2.6 碾压

可配备一台光轮压路机和一台胶轮压路机配合封层车作业。封层车洒布完成后, 立即用光轮压路机稳压2遍, 再用胶轮压路机碾压3~4遍即可开放交通, 但要进行交通管制。

2.2.7 养护

开放交通初期, 要限速管制, 严禁车辆频繁刹车、调头, 2小时以后可完全开放交通。经过一段时间的行车碾压后, 对于散落在路面两侧的石料应及时清扫回收, 对于局部脱落、粘结不好的路段, 可重新安排补洒。

3 应用效果

S104线咸阳至兴平段试验路在封层完成一年后进行检测, 封层覆盖率、平整度、渗水性能、抗滑指标等符合规范要求, 其抗裂性能、防滑性能、防渗水功能得到明显改善, 网裂、车辙等病害得到有效遏制, 达到了预防性养护的目的。随后在S107、G211、G312线等多条线路上进行了大面积推广, 累计封层里程达到60多公里。

4 结论及建议

通过试验应用, 同步碎石封层作为一种有效、快捷、方便的预防性养护新技术具有良好的抗裂、防滑、防水性能, 能有效的遏制路面病害的蔓延, 延长路面使用寿命, 降低养护成本, 其应用前景十分广阔, 有较高的推广价值。

同步碎石封层技术施工工期短, 工效高, 成本低, 经济效益明显。经与传统的沥青混凝土重铺罩面比较, 3cm沥青混凝土造价为29元/m2, 而1cm同步碎石封层造价为9.5元/m2, 工作效率为11000m2/台班, 经济效益显著。

同步碎石封层施工对气温要求较高, 当路表温度低于20℃~25℃时封层容易脱落, 就不能进行施工, 对于北方地区而言, 每年的最佳施工期为6~8月份。

同步碎石封层作为预防性养护不能解决路面强度问题, 在进行封层前, 必须对旧路进行详细调查, 如旧路整体强度不足, 不能盲目进行同步碎石封层施工, 以免造成浪费。

摘要：同步碎石封层作为一种预防性养护新技术它可以有效的防止路面病害的进一步蔓延, 延缓沥青路面老化疲劳进程, 延长路面使用寿命, 提高路面服务功能, 节约养护维修资金, 应用前景十分广阔。本文通过对应用情况进行总结, 详细介绍了其技术机理、材料、设备要求、施工工艺及质量检测结果, 提出推广应用的技术性建议。

关键词：同步碎石封层,技术机理,施工工艺