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淺談瀝青混凝土路面坑槽的修補(bǔ)工藝

2009-04-29 09:34:32鄭冰林
沿海企業(yè)與科技 2009年1期
關(guān)鍵詞:瀝青路面工藝

鄧 輝 鄭冰林

[摘要]文章根據(jù)瀝青混凝土路面坑槽破壞的機(jī)理以及瀝青路面坑槽修補(bǔ)的最終目的,結(jié)合廣西高速公路瀝青混凝土路面養(yǎng)護(hù)工程實(shí)踐及日常養(yǎng)護(hù)中坑槽修補(bǔ)的各種材料和施工工藝的應(yīng)用研究,提出獲得理想維修效果的具體要求。

[關(guān)鍵詞]瀝青路面;坑槽修補(bǔ);工藝

[作者簡介]鄧輝,廣西交通投資集團(tuán)西南高速公路有限責(zé)任公司工程師,研究方向:高速公路養(yǎng)護(hù)管理,廣西南寧530028;鄭冰林,廣西交通投資集團(tuán)西南高速公路有限責(zé)任公司助理工程師,研究方向:高速公路養(yǎng)護(hù)管理,廣西南寧,530028

[中圖分類號(hào)]U418.6[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1007-7723(2009)01-0132-0002

一、概述

坑槽是瀝青路面的典型病害,嚴(yán)重影響路的平整度和行車的舒適性,若不及時(shí)修補(bǔ),在交通荷載和水的綜合作用下,破壞會(huì)較快發(fā)展,造成養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的增加并嚴(yán)重危及司乘人員的安全。由于其安全隱患大,通常在高速公路的養(yǎng)護(hù)管理中明確提出了“坑槽不過夜”的養(yǎng)護(hù)要求。本文根據(jù)瀝青路面坑槽修補(bǔ)的最終目的,對(duì)比研究日常養(yǎng)護(hù)中坑槽的不同修補(bǔ)材料和修補(bǔ)工藝(冷料冷補(bǔ)、熱料熱補(bǔ)和熱料冷補(bǔ)),使之能達(dá)到理想的修補(bǔ)效果,以期對(duì)坑槽修補(bǔ)材料和修補(bǔ)工藝的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)作用。

二、坑槽破損和維修機(jī)理

(一)坑槽破損主要表現(xiàn)形式

1表面層產(chǎn)生坑槽。由于瀝青路面上面層混合料局部空隙率較大、瀝青與石料間的粘附力不強(qiáng),路表水(雨水或雪水)進(jìn)入并滯留在表面層瀝青混合料中,在行車荷載尤其是重載車輛的不斷作用下,產(chǎn)生的動(dòng)水壓力使表面層的瀝青從石料表面剝落下來,瀝青路面便出現(xiàn)局部松散破損,散落的石料被車輪甩出,路面自上而下逐漸會(huì)形成坑槽。這類坑槽通常深度為2~5cm。在我國瀝青路面早期破壞中是各類坑槽最早產(chǎn)生,也是產(chǎn)生數(shù)量最多的一類。

2表面層和中面層同時(shí)產(chǎn)生坑槽。當(dāng)瀝青路面表面層和中面層都是空隙率較大的半開級(jí)配瀝青混合料,而底面層為空隙率較小的密級(jí)配瀝青混合料時(shí),路表的自由水較易滲入并滯留在表面層和中面層內(nèi)。在行車荷載的作用下使得表、中面層內(nèi)的瀝青剝落,瀝青混合料失去粘結(jié)強(qiáng)度,導(dǎo)致路表面產(chǎn)生網(wǎng)裂、形變(局部沉陷)和向外側(cè)推擠,并最終出現(xiàn)粒料分離。粒料被行車作用帶離,最終形成坑槽,此類坑槽完全形成后深度一般為8~10cm。由于近年來高速公路的中上面層在建設(shè)中均采用密級(jí)配混合料,同時(shí)養(yǎng)護(hù)單位對(duì)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)有了一定的重視,對(duì)坑槽及時(shí)修補(bǔ),因而此類坑槽產(chǎn)生數(shù)量不是太多。

3底基層和基層間產(chǎn)生坑槽。此類病害容易發(fā)生在翻漿現(xiàn)象非常嚴(yán)重的路面,在重載車輛作用下,自由水產(chǎn)生很大的壓力沖刷基層混合料表層細(xì)料,形成灰白色漿。在動(dòng)力水壓力和孔隙水壓力的反復(fù)作用下,使得整個(gè)面層范圍內(nèi)的基層粒料出現(xiàn)松散,并反射到面層,形成惡性循環(huán),最終會(huì)導(dǎo)致坑槽出現(xiàn)。這類坑槽完全形成后通常深度都大于10cm,并且絕大多數(shù)都在車流量較大的行車道上或重載車輛較多的道路上。發(fā)生該類病害時(shí),通?;鶎右惨褔?yán)重破壞,而且在形成坑槽之前亦表現(xiàn)出其他破壞現(xiàn)象而需要治理,因而該種病害相對(duì)來說很少。

4橋面鋪裝層等構(gòu)造物產(chǎn)生坑槽。由于水泥混凝土橋面鋪裝層與瀝青表面層鋪裝的材料差異較大,層間粘結(jié)處的變形不一致,為了減少橋面的水損壞,對(duì)橋面防水層和粘結(jié)層的要求越來越高。但由于種種原因,使得層間局部粘附性較差,并出現(xiàn)分層,使得瀝青鋪裝層在車輛荷載和水的共同作用下形成剝落和脫皮,最終產(chǎn)生坑槽。在日常養(yǎng)護(hù)中,橋面翻漿現(xiàn)象比較嚴(yán)重,每次連續(xù)雨天后橋面容易出現(xiàn)坑槽,由于橋面鋪裝層一般在10cm,因而該類坑槽相對(duì)來說都不算深,約為3~5cm。

(二)瀝青路面坑槽的維修機(jī)理

瀝青路面產(chǎn)生坑槽破損不僅嚴(yán)重影響路面的表面功能和使用性能,更對(duì)安全有很大的影響??硬奂皶r(shí)修補(bǔ)的功效,總的來說可以概括為如下幾點(diǎn):

1恢復(fù)瀝青混凝土路面的表面功能,恢復(fù)行車的平順性和舒適性。

2坑槽的破壞減薄了結(jié)構(gòu)層,及時(shí)修補(bǔ)能恢復(fù)路面的局部強(qiáng)度和承載能力。

3彌補(bǔ)坑槽破損處原有路面的強(qiáng)度和耐水性的不足,具有明顯的補(bǔ)強(qiáng)作用。

4改善破損處承受車輛和水等外部荷載的進(jìn)一步破壞擴(kuò)展,做到防治結(jié)合。

三、坑槽修補(bǔ)材料的研究

(一)坑槽冷修補(bǔ)材料

這類快速補(bǔ)路材料呈黑色顆粒狀固體,有石油溶劑氣味,不溶于水,無腐蝕性,符合環(huán)保要求。一般有2種集料規(guī)格,第一種主要骨料粒徑為8~10mm,可用來修補(bǔ)深度在30mm以上的坑槽;另一種主要骨料粒徑為3~5mm,可用來修補(bǔ)深度在3mm以下的坑槽。

該種材料無需加熱或攪拌,無需特別工具或技能,操作簡單方便、自由流動(dòng)性高、與其他材料粘結(jié)性強(qiáng),可以在低溫、酷暑等氣候下實(shí)現(xiàn)對(duì)路面坑槽的24小時(shí)修補(bǔ)。修補(bǔ)完工可立即開放交通,解決了傳統(tǒng)路面因受養(yǎng)護(hù)期、氣候、材料最低購買量等的制約,而使路面坑槽不能及時(shí)修補(bǔ),或者在修補(bǔ)過程中嚴(yán)重影響交通的固有弊病。其一般為桶裝,密封桶裝儲(chǔ)存可長達(dá)10個(gè)月以上。開桶后,用剩余料不會(huì)短時(shí)硬化固結(jié),在1個(gè)月內(nèi)仍可正常使用。

(二)坑槽熱修補(bǔ)材料

用于日常養(yǎng)護(hù)的熱修補(bǔ)材料主要為各種規(guī)格的瀝青混合料,由于一般的坑槽深度只有5cm左右,為了保證修補(bǔ)處的壓實(shí)度,不發(fā)生離析現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),選擇日常用的熱料規(guī)格主要為AC-16或AC-13及添加改性劑的這類粒徑較小的集料。

四、坑槽修補(bǔ)工藝的研究

(一)冷料冷補(bǔ)工藝

該施工工藝主要用于應(yīng)急性修補(bǔ),通常先要開槽成型,將待補(bǔ)坑槽松散物、灰塵或淤泥清除干凈,倒入冷補(bǔ)料,松鋪系數(shù)為1.2~1.5,攤鋪均勻,保證坑槽周邊材料充足,但不要撒落至坑槽邊緣外的路面。后用夯錘或振動(dòng)式路碾機(jī)壓實(shí)(日常施工時(shí)通常采用平板夯,如遇特殊情況可直接使用夯錘),深度在6cm以上的坑槽必須分層投料夯實(shí)。若密實(shí)度不足,則經(jīng)車輛行駛碾壓,修補(bǔ)處會(huì)略有下沉,此時(shí)不必挖除坑內(nèi)原填冷補(bǔ)材料,只需將更細(xì)一級(jí)的冷補(bǔ)料鋪上壓實(shí)即可。為防止此類情況的發(fā)生,通常使修補(bǔ)后坑槽地表面略高于周圍路面(約5~10mm),運(yùn)行一段時(shí)間修補(bǔ)處即會(huì)與路面持平。每桶25kg裝的冷補(bǔ)材料可修補(bǔ)面積約為50cm×50cm、深4.5cm左右的坑槽。使用冷補(bǔ)材料只需要大約10min即可開放交通。

(二)熱料熱補(bǔ)工藝

隨著養(yǎng)護(hù)設(shè)備的發(fā)展,逐漸采用加熱設(shè)備進(jìn)行路面的就地?zé)嵝扪a(bǔ),能較好地解決接縫的問題,并且熱修補(bǔ)技術(shù)明顯提高施工質(zhì)量。市場(chǎng)上使用的設(shè)備如英達(dá)科技公司生產(chǎn)的“修路王”設(shè)備以及河南高遠(yuǎn)養(yǎng)護(hù)公司的熱修補(bǔ)設(shè)備等,其主要原理是采用100%高強(qiáng)度輻射熱加熱墻,先將原有坑槽的

瀝青路面加熱、耙松、噴灑乳化瀝青,使瀝青料再生,再加入熱的新料,用自帶的壓路機(jī)將其壓實(shí),能夠達(dá)到很好的修補(bǔ)效果。這類就地?zé)嵝扪a(bǔ)設(shè)備的主要施工工藝包括:

1測(cè)定破壞部分的范圍與深度,按“圓洞方補(bǔ)、斜洞正補(bǔ)”的原則,劃出坑槽修補(bǔ)輪廓(正方形或長方形),四周適當(dāng)外移5cm左右,使得接縫處理效果更好。

2將加熱板調(diào)整到合適的位置,選擇適當(dāng)?shù)募訜釁^(qū)域。

3用加熱板加熱待修的區(qū)域,可以自行設(shè)定時(shí)間,一定時(shí)間后路面被軟化。

4耙松軟化的路面,切邊。

5噴灑乳化瀝青形成一層粘接瀝青,從料倉中輸出一直保溫的新的瀝青混合料。

6攤鋪整平,再噴灑適量乳化瀝青作為再生劑。

7由邊部向中間反復(fù)壓實(shí)4~6遍。

8清理作業(yè)區(qū)域,開放交通,通常夏季開放交通略晚些。

一般情況下“修路王”修補(bǔ)加熱墻面積范圍內(nèi)的病害大概需要20min,修復(fù)后接縫密合、平整、美觀、耐久。

(三)熱料冷補(bǔ)工藝

熱料冷補(bǔ)適合于雨天搶救性修復(fù),通常路面在通車幾年后,一場(chǎng)雨會(huì)引起全線路面出現(xiàn)幾百、上千個(gè)坑槽。為了確保行車安全,可以利用熱修補(bǔ)設(shè)備的加熱倉保溫?zé)崃?,沿線填補(bǔ)坑槽。此時(shí)不用對(duì)原始坑槽進(jìn)行處理,填滿后直接壓實(shí),待天氣晴好后再用“修路王”加熱墻對(duì)原修補(bǔ)坑槽接縫處進(jìn)行加熱處理。這樣既達(dá)到了道路安全防范的應(yīng)急處理,同時(shí)也不影響路面的修補(bǔ)質(zhì)量。此措施越來越多地被高速公路養(yǎng)護(hù)單位在雨天施工時(shí)所采用。

五、修補(bǔ)工藝的壽命周期費(fèi)用分析

(一)冷修補(bǔ)技術(shù)

根據(jù)養(yǎng)護(hù)的大量實(shí)踐,對(duì)于冷補(bǔ)材料修補(bǔ)坑槽,可以充分發(fā)揮施工方便、開放交通快的優(yōu)點(diǎn),但由于與原路面較薄弱的粘結(jié)性,在行車荷載和雨水的不斷沖刷下其最終的修補(bǔ)壽命通常達(dá)到2個(gè)月左右即需要再次處理。對(duì)于面積為50cm×50cm、深4.5cm的表面層坑槽,通常需要一桶25kg的冷補(bǔ)料。這是一種急性的修補(bǔ)措施,可以解決臨時(shí)性的影響安全的坑槽修補(bǔ),但作為全線的日常使用,相對(duì)來說價(jià)格偏高。

(二)熱修補(bǔ)技術(shù)

就地?zé)嵝扪a(bǔ)技術(shù)通常需要配備較昂貴的修路設(shè)備,一次性投資較大,但是每次的原始材料成本非常低,相當(dāng)于瀝青混合料的材料價(jià)格加上所耗費(fèi)的液化氣價(jià)格,通過對(duì)路面病害修補(bǔ)的合理安排、統(tǒng)籌規(guī)劃,日常養(yǎng)護(hù)成本將可以降到最低。通常采用熱修補(bǔ)技術(shù)修復(fù)的坑槽能達(dá)到1年以上才需要再次修補(bǔ),而有的已達(dá)到了永久性修復(fù)的水平。對(duì)于具有獨(dú)立養(yǎng)護(hù)職能的高速公路養(yǎng)護(hù)單位,采用大型熱再生修路設(shè)備,無論從經(jīng)濟(jì)效益,還是公路養(yǎng)護(hù)質(zhì)量來看,均具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

六、結(jié)語

瀝青路面坑槽的修補(bǔ)質(zhì)量除與修補(bǔ)材料的性能有很大關(guān)系外,在很大程度上取決于坑槽修補(bǔ)的工藝方法。本文研究了實(shí)際養(yǎng)護(hù)作業(yè)中的冷料冷補(bǔ)、熱料熱補(bǔ)、熱料冷補(bǔ)三種工藝,認(rèn)為冷料冷補(bǔ)作為應(yīng)急性修補(bǔ)具有很好的適用性;而熱料冷補(bǔ)適合雨天大量的坑槽修補(bǔ);熱料熱補(bǔ)盡管初期設(shè)備投資較大,但通過病害修補(bǔ)的合理安排,其每次的養(yǎng)護(hù)成本并不高,并且修補(bǔ)的質(zhì)量明顯優(yōu)于其他工藝,是高速公路養(yǎng)護(hù)單位日常養(yǎng)護(hù)的首選工藝。

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