沥青路面养护技术探讨和实践.doc

沥青路面养护技术探讨与实践作者指出，沥青路面的养护对策目前主要有；小修保养、中修、大修与改建工程，具体采用什么技术来处理，则要依据具体情况选择。一、恢复沥青路面表面功能的养护技术。作者认为，恢复沥青路面表面功能的养护技术一般是指沥青路面的中修工程，主要是针对基层基本完好，强度系数在0.8以上，路面既有网裂等较轻病害的路段。1、热沥青混合料罩面。热沥青混合料罩面是最常见的养护技术之一，当决定某路段采取罩面技术后，还须做出如下选择：罩面层的厚度（2040mm），混合料的种类（是用沥青混凝土还是沥青碎石），沥青的品种（普通沥青还是改性沥青）。这些选择都要根据路况、交通量、当地材料与经济能力等综合因素来确定。2、稀浆封层。稀浆封层是我国“八五”期间重点推广的沥青路面养护新技术。最初只在一般公路上应用，现在逐步扩展到高速公路上应用，主要发展方向是采用慢裂快凝型与改性的稀浆封层。作者以山东为例，参照国外高速公路稀浆封层公路养护的经验，采用从德国Breining公司引进的乳化沥青生产设备与稀浆封层车等设备。从使用结果表明：乳化沥青生产设备与国产设备相比有如下特点：所生产的乳化沥青颗粒度均匀，稳定性好；操作简单方便，各种原材料配比剂量准确；该机可生产改性乳化沥青（边乳化边改性）与稀释沥青；工作环境好。稀浆封层车与国产设备相比有如下特点：操作简单方便，性能可靠；厚度控制准确，宽度由液压控制可自由伸缩；能进行慢裂快凝改性乳化沥青封层施工；平整度由钢刮板控制，封层平整度好；乳化沥青、拌合用水由气压输送，输送平稳、剂量恒定。作者的观点是，高等级公路路面稀浆封层有着广泛的前景，它在高速公路上应用将给公路养护带来很好的经济效益与社会效益。3、表面处治。表面处理技术是国外包括发达国家常用的养护技术之一。在一般公路上经常使用，它的特点是密封路面的裂缝，防水性能好，表面粗糙度大，抗滑性能好，施工方便，速度快，造价低等。实际上，表面处治技术在我国应用也很早，一般称为洒油封层，但是由于材料、设备工艺等原因，往往做不好，也没有大面积的推广与应用。表面处治技术要作好主要有以下几大因素：一是要有好的沥青洒布与石屑撒铺设备，二是要有合格的石料，规格尺寸单一且干净。三是施工季节与温度的控制，多雨季节与温度太低都会影响表处质量；四是施工工艺控制，要严格控制洒油量，石料用量，胶轮压路机碾压，初期养护等关键工艺。4、组合式处理。根据上述几种技术的不同特点，结合路面的不同情况，采用组合式处治方式，可收到最佳效果。如表处+稀浆封层，表处+罩面等。经过对比发现沥青表面处治对路面平整度无明显改善，对路面的防止透水、延缓反射裂缝与提高抗滑性能效果较好，力气能够混凝土罩面对改善路面的外观质量、提高平整度效果明显。通过观测对比，这种组合处理技术更有利于高速公路的路面养护，既可防止路面透水，延缓反射裂缝，又可保证外观质量与行车的舒适性。二、恢复或提高沥青路面原设计标准的养护技术。作者指出，对于沥青路面的技术状况下降到一定程度，仅靠小修小补进行表面层的处治已不能满足要求，必须进行补强处理，来恢复或提高沥青路面的原设计标准，一般指路面的大修或改建工程。1、半刚性基层补强。半刚性基层的种类主要有水泥稳定砂砾、二灰碎石、水泥稳定碎石等。通过多年的使用对比，结合山东省的实际，作者认为水泥稳定碎石更优越些。该结构的特点是，强度高，水稳定性好，抗冲刷能力强，施工工艺相对简单等，但存在易出现收缩裂缝的缺点。解决的方法是，不追求过高强度与保证施工工艺是控制缩裂的最有效方法。控制强度的快速增长也是非常必要的。A、级配的选择。控制水泥稳定碎石收缩问题，在级配选择上尤为重要。公路路面基层施工技术规范（JTJ034-2000）中规定了1#、2#、3#三种级配组成范围，研究表明3#级配最好。从统计数字可看出，9.5mm以上筛孔的通过率都大于级配范围的中值，大粒径集料偏少，使混合料较为均匀，施工时不易出现离析现象，细粒土含量严格控制在7%（最好不超过5%）以内。B、强度的选择。水泥稳定碎石基层的缩裂，与其强度有着直接的关系，同等级配的情况下，强度越高越容易形成横向裂缝。水泥稳定碎石基层，高速公路与一级公路设计强度为35Mpa，二级公路设计强度为2.53Mpa。所以在满足设计强度的同时，不宜过高追求强度。C、施工工艺控制。场拌机铺。水泥稳定碎石的施工，最适合于集中场拌，摊铺机摊铺，因为只有这样才能保证其均匀性与快速性。混合料不均匀时，粗集料过于集中不易成型，细集料过于集中将会出现缩裂现象，所以在施工中一定确保混合料的均匀性。快速施工。在考虑水泥的初、终凝时间同时，还要考虑延迟时间对水泥稳定碎石的强度影响较大，延迟时间越长，混合料强度与干密度的损失愈大。混合料的含水量也应该严格控制，根据气温情况，拌与时较最佳含水量增加0.51%,用于补充延迟时间含水量的损失，严禁含水量过大，含水量过大会龟裂。覆盖养生。水泥稳定碎石属于水硬性材料，对水的依赖性较大，最好采用草帘覆盖养生，在养生期间要时刻保持其潮湿状态，否则将会出现施工过程中的缩裂。当气温较高时，其强度增长较快，要采取大水养生，降低其表面温度，防止其缩裂现象的发生。2、大碎石沥青混合料柔性基层补强。作者指出，半刚性路面铺强的缺陷一是老沥青路面的功能丧失殆尽，二是不可避免地会出现收缩裂缝，三是无法防止老路面的裂缝反射，四是渗入新路面的水无法排出。作者通过研究探索并参照国外经验，提出了用“大碎石沥青混合料柔性基层”补强技术。A配比设计。规范中对大碎石混合料没有固定的级配范围，参照国外有关混合料设计的要求，采用集料嵌挤的设计方法，通过室内多次试验与分析，确定了两种混合料级配。B、沥青胶结料。为了提高沥青混合料的耐久性，保证混合料具有较厚的沥青膜而不析漏，胶结料采用了山东华瑞公司生产的MAC-70#改性沥青，该种沥青属于化学该性沥青类，胶结性能良好。 C、结构设计。根据道路等级及交通量情况，初步确定路面结构为4厘米SMA-13+5厘米AC-20 I，下设大碎石混合料补强层，补强层与老路间设封层。老路面破碎、龟裂、坑槽等破坏严重处进行挖补，采用AC-20 I混合料回填，路侧不设路缘石，采用碎石路肩，所用碎石为轧制级配碎石。经计算加铺层厚度为10厘米，为进一步研究补强效果，采用尽量多的结构形式，最终选定8、12、15、18四种补强厚度，每段含过渡段250米。D、试验路施工。通过对试验路检测资料的分析及通车近一年来的情况看，采用大碎石混合料作为柔性补强层，从技术上讲是可行的，并且同时可以起到排水、消能防裂的作用。E、需要进一步研究的内容。柔性补强与半刚性补强有着明显的差异，从弯沉检测结构中可以发现，原路面弯沉与加铺了大碎石基层以后的弯沉相比并无很明显的变化，甚至有的点比原路面弯沉值还要大，但这不说明补强没有祈祷效果，知识这种结构与半刚性基层结构的设计理论、评价标准、检测手段是完全不同的。目前，山东省交通厅公路局与东南大学联合，对相关问题正在深入研究。3、再生技术。沥青混合料的再生分热再生与冷再生、路拌及场拌等几种方法。有时需要将面层与基层同时处理，山东省根据实际情况，引进了德国维特根公司的冷再生设备，进行现场冷再生技术研究。4、性能特点。A、连续拌与。保证了旧路材料与新骨料与（或）稳定材料的充分拌与。B、精确控制铺层厚度。工作深度一旦设定，则转子的切削深度将由传感器及控制系统保证，从而获得精确的再生铺层厚度。C、具有很高的生产率，因此可缩短工期。D、在不确定的天气条件下保证连续施工。下雨时，可暂停施工，一旦雨停，即可恢复施工。E、可半幅施工、半幅开放交通，改善交通中断状况及施工安全。利用专用路面再生机械对原沥青路面进行冷再生，将大大提高旧路面材料的利用率，并且将沥青面层中的碎石经粉碎后作为水泥稳定碎石或面层中的集料应用，这对于“贫石”区显得尤为重要。而且经找平后，彻底解决旧路“调拱、调坡”问题。对于交通量较小的道路，“再生层”可作为基层、面层 ，其上直接铺筑路面表面层，如交通量较大或公路等级提高，也可将“再生层”作为基层或底基层使用。对旧沥青路面进行冷再生具有非常显著的经济效益：据初步估算再生层作为基层，每平方米节约40元左右；再生层作为底基层，每平方米节约20元左右。经路段试验，作者指出，经过检测各项技术指标均满足标准要求，解决了旧路“调拱、调坡”及旧路利用问题，取得了预期效果。如果此技术得以推广，不仅解决旧路利用种种难题，还充分利用资源、节约大量投资并有利于环境保护，具有显著的社会效益与经济效益。三、新材料的应用。目前用于沥青路面养护的新材料主要有乳化沥青、改性沥青等。作者着重介绍山东省应用MAC改性沥青的情况。1、MAC改性沥青。是美国八十年代末的一项填补道路材料业空白的革新技术。是一种化学改性沥青，成凝胶状，基质沥青随时间流逝而流动，而MAC改性沥青不随时间而流动。MAC改性沥青是在基质沥青内部形成一个构架结构，从而改善了沥青的弹性性能。MAC沥青较之基质沥青粘度明显增大、软化点升高，感温性减小，抗老化能力增强。混合料中沥青膜厚度增大，在良好的设计与施工条件下，沥青路面的耐久性与高温稳定性明显提高。这种沥青在沥青混合料处于热状态下，仍然能够给集料覆以较厚的沥青膜，而且不析漏，从而下处了对纤维与其他沥青稳定剂的需要用于SMA结构无需掺加纤维素，性能价格比高，经济效益明显。该沥青优先用于集料骨架（嵌挤）结构，例如沥青马蹄脂碎石混合料（SMA），多孔式排水性开级配沥青混合料与大石子沥青混合料，这种沥青可用于公路抗滑表层，也可用于其他面层中。MAC改性沥青技术要求与所使用的基质沥青有关。如使用AH-70（70号中交通道路沥青）生产的MAC改性沥青称为MAC70号。2、MAC该性沥青薄层SMA。沥青马蹄脂碎石混合料（SMA）是一种新型的沥青混合料，以其优良的性能在众多国家推广使用。但是由于SMA通常需同时使用改性沥青与纤维，致使混合料的造价比普通沥青混凝土高出许多。在国内的应用上受到投资的制约。使用MAC改性沥青铺筑薄层SMA，解决了这一问题。MAC改性沥青较基质里或其他沥青的粘度有明显的提高，这种改性沥青在沥青混合料处于热状态下，仍可以给集料覆以较厚的沥青膜，热切不析漏，从而消除了对纤维与其他沥青稳定剂的需要，在沥青混合料设计中，可以使用强壮的粗集料骨架结构。由于不需使用纤维，加上MAC沥青优惠的价格，使得铺筑SMA路面的投资大为降低。目前国内沥青路面的表面层一般较薄，大部分在24cm。使用薄层SMA路面，铺筑厚度在2.54cm,其公称最大粒径为9。5mm或13。2mm。适用于新修路面的抗滑表层、旧路面罩面等较薄的结构层，它具有以下优点：目前国内沥青路面的表面层一般较薄，大部分在24cm。使用薄层SMA路面，铺筑厚度在2.54cm,其公称最大粒径为9.5mm或13.2mm。适用于新修路面的行话表层、旧路面罩面等较薄的结构层，它具有以下优点：空隙率小、不透水、抗水损害能力强；构造深度大，表面性能好；高温稳定性好，抗车辙能力强；具有良好的疲劳性能与抗发射裂缝能力；抗老化，寿命长。3、MAC改性沥青砂。薄层沥青砂是从美国引进的一种新型结构。在美国，大量用于旧路面的罩面，旨在增大路面的摩擦系数，改善老路面被磨光的状况。由于使用高粘度的MAC改性沥青，改变了以往普通沥青砂强度低、松散的弱点，使得它的应用成为可能。它的铺筑厚度在2厘米左右，最大公称粒径为4.75mm，通过对引进的配合比进行调整与改善，作出适合国内路况的沥青砂结构，适用于旧路面罩面、新修路面的磨耗层，具有以下优点；不透水，能治理老路面轻度网裂等病害；表面性能好，由于砂子坚硬耐磨，可明显增大路面的摩擦系数，利于性车安全；材料简单、便宜，可以铺得与薄，造价低；寿命长，经久耐用；混合料较细，对于平整度较差的老路面易于找平。在旅游景区，沥青砂面层平整、细致、美观，也是很好的面层选择。4、MAC冷拌沥青及混合料。MAC冷拌沥青是利用美国海瑞集团沥青材料公司的先进技术，由MAC改性沥青进一步加工生产出来的一种能在常温下使用的产品。它既保留了MAC改性沥青的性能特点粘度大、耐久性强，又满足了常温下施工（特别是冬季施工）对沥青流动性与混合料工作性的要求，其性能优于一般乳化沥青冷拌料。MAC冷拌沥青分两级，及CM-150与CM-300。300号冷拌沥青混合料比150号要软一些，可视冷拌料使用的部位、季节与交通量的打下进行选择。MAC冷拌沥青混合料适用于高速公路以及各等级公路与城市道路，具有较高的强度、抗老化能力、抗水损害能力与抗裂性，修补后寿命不会短于周围的热拌沥青混凝土。混合料储存时间长，可随用随取，无浪费。只需简单的工具与设备，操作工艺简单。使用过程中无沥青黑烟、无异味，不析漏，无污染。5、对沥青路面结构的认识。随着高速公路里程的增加，对路面铺筑质量越来越重视，沥青路面层也越来越厚，虽然对施工工艺与施工质量的控制越来越严格，但有一些路段在通车后仍然出现了如坑槽、车辙、拥包等病害，对路面养护工作提出了新的课题与挑战。6、早期损坏的原因。作者分析为：一是水损害。由于路面积水渗入抗滑表层以下，又不能及时排除，在行车荷载的作用下，形成压力水，反复冲刷，使沥青膜在石料表面脱落，继而产生松散与坑槽。二是超载运输。现在交通量的增长远远大于预期增长率，而且重车比重也在不断增加，尤其是超载的车辆更始沥青路面的杀手。三是施工质量差异。由于项目管理分段招标，各承包商在施工过程中对施工工艺与质量的控制参差不齐，虽然业主与监理管理的要求是一样的，设计标准也是相同的，但在相同的气候与交通量的情况下，施工质量差的路段很快就会出现病害。7、对中面层的认识。为了防止沥青路面的早期损坏，近年来人们对高速公路沥青路面上面层作了大量的研究工作，采用了不同的级配形式与改性沥青，取得了一定的效果，但并没有彻底解决早期损坏问题。经过长时间