浅谈宁靖盐高速公路沥青路面密封胶处理裂缝技术

2022-09-10

宁靖盐高速公路南起于泰州市境内的宁通和广靖高速公路枢钮,北终于盐城市境内的204国道新兴镇,路线全长153km,主线双向4车道,路面标准宽25.5m,设计行车速度100km/h,于2002年建成通车。

高速公路沥青路面由于长期受到路面结构、气候、地形、地质条件、车辆荷载等多种因素的影响,产生不同程度的路面病害,其中以路面裂缝尤为突出。根据《公路养护技术规范(JTJ073—96)》的有关规定,应进行裂缝保养作业。故此,宁靖盐高速公路有限公司对全线约4000延米的裂缝,采用密封胶处理的新材料、新工艺加以处治。

本文结合宁靖盐高速沥青路面裂缝特点,分析路面开裂的原因,介绍密封胶处理裂缝的施工方法。

1 沥青路面开裂的原因

1.1 荷载裂缝

由于行车荷载的作用而产生的结构破坏裂缝。在车轮荷载的作用下,当路面结构层底部产生的拉应力大于其材料的抗拉强度时,产生开裂称之为荷载裂缝。在车轮荷载作用下,半刚性基层底部产生拉应力,当拉应力大于基层材料的抗拉强度,底部就会很快开裂,在行车荷载反复作用下,底部裂缝会逐渐扩展到上部,并使沥青面层产生开裂破坏。由于宁靖盐高速公路路面基层采用的二灰结碎石,其抗拉强度较好,施工质量优良,这类裂缝出现得不多,约占30%。

1.2 非荷载裂缝

沥青面层温度变化而产生的温度裂缝,包括低温收缩裂缝和温度疲劳裂缝,称之为非荷载裂缝。沥青面层的非荷载裂缝主要是温度裂缝。温度裂缝主要是横向裂缝,也有纵向裂缝。宁靖盐高速公路沥青面层采用4cm细粒式+6cm中粒式+6cm粗粒式沥青砼,在经过冬季气温下降时,面层产生较大温度梯度,直接与大气接触的沥青面层表面温度迅速下降,而温度向沥青面层底部传递需要一定的时间,沥青面层内部和底部与表面始终有温差。沥青层愈厚,表面与底面温差愈大。同时表面温度变化率大于沥青面层的温度变化率,更大于沥青层底部温度变化率。沥青面层表面产生的温度收缩应力一旦超过沥青面层某一薄弱部位的抗拉强度,面层表面首先要开裂。这种反复作用下的温度应力使沥青面层从表面开始产生温度疲劳裂缝。这类裂缝出现的较多,约占70%。

2 施工工艺流程

设置交通标志及安全作业区,封闭交通(单车道)→用石笔标出裂缝(开槽机操作者便于操作)→裂缝开槽→裂缝清理(松散层的清除和裂缝的吹干)→裂缝加热→裂缝填封→裂缝的密封养护→拆除交通标志,恢复交通。

3 施工方法

3.1 材料和机械的介绍

3.1.1 SY—W型密封胶材料

密封胶是高分子聚合物改性沥青材料,热施工有弹性,该材料能适应各种不同温度环境的变化,在常温和低温时均有较高的弹性,可随着裂缝的胀缩而发生弹性变形,始终保持其密封作用,这样就长期有效地封闭了路面的裂缝。SY—W型密封胶经济适用,使用后可形成一层长期具有弹性的密封层,不粘轮,适用于温带较热、气候比较潮湿地区,夏季气温很少超过42℃,冬季不常低于-18℃的地区使用。该密封胶为固体块状,纸箱包装,内衬塑料袋,每箱净重20kg,保存方便。

其性能指标如下:(1)针入度(25℃)0.1mm:50~70;(2)软化点℃:≥94;(3)弹性恢复%:≥95;(4)延展性(25℃)cm:≥30;(5)柔韧性-18℃50%延伸5圈:合格;(6)粘度(190℃)mpa.s:2200~2600;(7)每升重量kg:1.2;(8)安全加热温度℃:210;(9)建议灌缝温度℃:185。

3.1.2 森远LF—1型路面开槽机

森远LF—1型路面开槽机森能够开凿出符合灌缝要求的槽口,其开槽机具有以下功能:(1)旋转冲击式的开槽机具有长寿命的碳钢刀片,并有自动跟踪裂缝功能的指示器,能保证刀具准确的沿不规则裂缝工作,刀具可任意组合,组合时新旧刀具可同时使用。(2)马力强劲,结构合理,抗冲击力强。(3)引擎配有空气过滤系统和切断开关,可避免开槽时产生的尘土对引擎造成的损害和突发事故的发生。(4)操作方便,安全可靠。

3.1.3 森远LGJ—500型公路灌缝机及LYD—1型多功能养护作业车

森远LGJ—500型公路灌缝机可有效地适时地将密封胶均匀地灌入槽内,冷却后裂缝呈T型,每边宽出50mm,高出原沥青路面层3mm,该机械具有如下优良的功能。

(1)具有双层保温层,间接导热油加热的锅炉式搅拌器。(2)全屏温度控制系统,能准确地反映密封胶的实际温度,便于观察。(3)输送管须保持恒温,以保证密封胶在喷枪末端出料时的温度。(4)材料泵系统可在不灌注时自动将剩余密封胶回抽到料箱内,保证软管的良好性能,从而提高管路和泵体的寿命,并不易发生渗漏情况。(5)加热仓在材料仓底部,从而具有较高的加热效率及较短的加热时间。

3.2 施工方法

3.2.1 裂缝开槽

用石笔标出裂缝,按照设计的槽口尺寸,预先调节好开槽机开槽宽度和深度,然后进行开槽作业,对准裂缝路线切割出均匀的长方形凹槽,开槽速度控制在3 m/min左右。

3.2.2 裂缝清理

裂缝开槽后用钢丝刷将槽两侧的松散沥青集料刷除干净,接着用灌缝机配备的空压机对槽内的碎渣及裂缝两侧进行清扫,要求槽内及裂缝两侧至少5cm范围内的灰尘彻底清扫干净。

3.2.3 裂缝加热

在裂缝清理工序完成后,需用灌缝机上的加热装置对槽内和两侧5cm范围内进行加热,直到沥青面层松软,以保证密封胶能够更好地与沥青面层粘贴。

3.2.4 裂缝填封

密封胶在裂缝加热工序完成后应立即灌注。密封胶用量(kg)估算公式为:槽宽(mm)×槽深(mm)×缝长(m)/1000×1.2(kg/L),密封胶(连同塑料袋)需在灌缝机上具有双层保温层、间接导热油的加热仓内加热搅拌。当加热达到灌缝温度时(170℃~210℃),用灌缝机上带有刮平器的压力喷头将密封胶均匀灌入槽内,并在裂缝两侧拖成一定宽度与厚度的帖封层即T型密封层。每条裂缝的灌注工作是连续的,如出现未完全填封的裂缝必须再次进行填封处理。灌缝完成后,在表面撒一些石粉或细骨料,必须在密封胶充分冷却并保证不会被车辆带走时才能开放交通。一般冷却10分钟左右,具体开放交通时间可根据气温情况灵活掌握。

3.2.5 沥青混凝土路面裂缝的密封养护

当达到最佳密封效果,获得最长的密封寿命,需将裂缝开凿成宽度12.5mm,深度为16.0mm的槽口(槽口的深度、宽度比不应超过2∶1),密封胶表面展出一条5cm~10cm宽的密封带(裂缝在密封带中间处),高度不应超过表面3mm,形成一个T型密封层。

4 注意问题

(1)密封施工可在气候条件允许的条件下进行,密封胶要在路面温度高于4℃的条件下才能作用,如预报有雨雪或下雨雪时,切勿使用。(2)路面潮湿和温度低于4℃都将会降低密封胶的粘结力,使密封胶易脱落,导致灌缝失败。(3)应按工程需要量填加密封胶,密封胶在规定的安全加热温度范围内,可重复加热使用,但多次重复加热会导致密封胶性能下降,影响使用效率。

摘要:结合宁靖盐高速公路路面裂缝的特点,分析沥青路面开裂的原因,介绍密封胶和灌缝机处理裂缝的施工工艺、方法和注意问题。

关键词:沥青路面,路面开裂原因,施工方法

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关键词: 沥青路面;施工;质量控制

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