■高明月
(長沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院,長沙 410000)
隨著我國高速公路的建設(shè)發(fā)展, 瀝青路面憑借行車舒適性高、 耐久性好等優(yōu)點(diǎn)在我國公路建設(shè)中占主體地位。瀝青路面的種類、鋪筑工藝以及使用性能不斷拓展和改善,并較多的用于高等級道路,現(xiàn)代化的道路建設(shè)技術(shù)促進(jìn)了道路系統(tǒng)的快速發(fā)展, 同時也使道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)出現(xiàn)很多新的特點(diǎn)。
傳統(tǒng)公路養(yǎng)護(hù)大體上分為冷補(bǔ)、 熱補(bǔ)和熱再生修補(bǔ)[1],操作流程復(fù)雜、造價高、施工時間長,易造成交通擁堵及環(huán)境污染。 而瀝青路面坑槽快速養(yǎng)護(hù)方法采用修補(bǔ)材料預(yù)制的方式,首先確保修補(bǔ)材料達(dá)到足夠的壓實(shí)度,保證其材料性能良好;其次,減少了對材料進(jìn)行加熱的環(huán)節(jié),在某種程度上可以節(jié)約施工時間。交通需求的增強(qiáng)使如何采用簡便有效的手段對路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù), 已成為公路養(yǎng)護(hù)中的重要課題。
目前對坑槽養(yǎng)護(hù)的研究主要集中在修補(bǔ)材料的研發(fā),研發(fā)出LB 溶劑型稀釋瀝青[2]、AH 型冷補(bǔ)混合料[3]、水性環(huán)氧冷補(bǔ)瀝青[4]、多種礦質(zhì)黏土和3 種稀釋劑制備出的冷補(bǔ)瀝青混合料[5]、改性樹脂冷拌混合料[6]以及鋼橋面鋪裝使用的環(huán)氧樹脂混凝土等[7]多種材料,克服了傳統(tǒng)冷補(bǔ)瀝青初期強(qiáng)度不高、接縫粘結(jié)力弱、耐久性差等缺陷,使坑槽冷補(bǔ)在保證時間的同時進(jìn)一步提高了坑槽冷補(bǔ)的質(zhì)量。若采用熱補(bǔ)法,使用瀝青瓦[8],改進(jìn)了坑槽修補(bǔ)后路面耐久性問題。 本文采用修補(bǔ)塊預(yù)制方式對瀝青路面坑槽進(jìn)行快速修補(bǔ),并對其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析。
瀝青路面坑槽修補(bǔ)后, 坑槽中的修補(bǔ)材料在交通以及外界因素的作用下承受各種力的作用[9]。因交通原因會受壓應(yīng)力、拉應(yīng)力、剪應(yīng)力的作用,由于下雨等因素,坑槽修補(bǔ)后還易受到動水壓力和真空吸力的作用。
在交通荷載的作用下, 坑槽內(nèi)的修補(bǔ)材料受到壓應(yīng)力的作用,上層0~5cm 承受的壓應(yīng)力最大,軸載越大,形成的壓密形變越大;當(dāng)車輛駛近或者駛離坑槽位置,坑槽內(nèi)材料出現(xiàn)拉壓循環(huán),可能會造成疲勞破壞,同時接縫處的拉應(yīng)力存在新舊材料被拉開的風(fēng)險。
在車輛荷載的作用下, 修補(bǔ)材料在不同深度受到不同大小的剪應(yīng)力影響,車輛荷載越大,坑槽易產(chǎn)生剪切破壞。同時接縫處在剪應(yīng)力的作用下,新舊材料存在被剪開的可能。 對于坑槽底面,底面邊緣處存在拉彎應(yīng)力,水平方向的作用效果在底緣縫隙被傳遞, 加之自身剪應(yīng)力的作用,修補(bǔ)材料底面易與舊路面失去粘結(jié)作用。
本文中的試驗(yàn)地點(diǎn)位于廣東深圳, 氣候類型是亞熱帶季風(fēng)氣候,雨熱同期,降水充沛,夏季高溫多雨,加之深圳交通量大,瀝青路面易產(chǎn)生車轍、坑槽、裂縫等病害,現(xiàn)場主要針對坑槽進(jìn)行快速養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)。
文中涉及的修補(bǔ)材料包括三大類:找平層、修補(bǔ)塊、灌縫材料。由于修補(bǔ)塊為實(shí)驗(yàn)室預(yù)制,所以對坑槽底部需要進(jìn)行找平,采用的找平材料為環(huán)氧砂漿,灌縫材料為自主研發(fā)。施工過程如圖1 所示。坑槽快速修補(bǔ)技術(shù)主要步驟主要包括坑槽清除、找平、修補(bǔ)塊拼裝、接縫處理,與傳統(tǒng)的方法比較, 此方法可節(jié)約施工時間同時降低修補(bǔ)成本。 此外,該方法還可處理瀝青路面龜裂、網(wǎng)裂等局部病害。
環(huán)氧砂漿采用干燥普通河砂, 粒徑小于等于2.36mm。 修補(bǔ)快材料采用環(huán)氧樹脂混凝土,集料是石灰?guī)r碎石和石灰?guī)r加工的機(jī)制砂, 粗集料和細(xì)集料的質(zhì)量均符合 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2017)有關(guān)規(guī)定。 其級配類型如表1 所示。
表1 碎石級配表
圖1 坑槽修補(bǔ)施工步驟
采用快速養(yǎng)護(hù)技術(shù)對坑槽進(jìn)行修補(bǔ)時, 需要采取一定的控制措施, 保證坑槽修補(bǔ)后能夠達(dá)到預(yù)期的修補(bǔ)效果,主要對修補(bǔ)塊的預(yù)制、找平層、灌縫材料三方面進(jìn)行施工質(zhì)量控制。
(1)修補(bǔ)快預(yù)制控制。 修補(bǔ)塊中的粘結(jié)料分為A、B 兩個組分,其中A 為E-41 型環(huán)氧樹脂,B 組分為固化劑和其他添加劑的混合物,B 組分長期放置會存在分層現(xiàn)象,在使用過程中需攪拌均勻后使用。 由于混合物有著良好的化學(xué)穩(wěn)定性,分層現(xiàn)象的產(chǎn)生并不會影響力學(xué)方面的性能。 環(huán)氧樹脂混凝土的拌合采用冷拌法,混合后直接拌合。最后用輾壓成型儀進(jìn)行碾壓,保證混合了中骨料密實(shí)。
(2)找平層??硬矍懈铊彸螅硬壑車缮⒌念w粒以及雜物要清掃干凈, 坑槽底部要平整, 突兀的部位要鏟平,無明水。環(huán)氧砂漿中的粘結(jié)材料要按照一定的比例進(jìn)行配制,配制好的環(huán)氧砂漿倒入坑槽中,保證砂漿面與切縫壁的標(biāo)記線平齊。 后放置修補(bǔ)塊, 并用橡膠錘輕輕擊打,至板與路面平齊。
(3)灌封材料。 灌封材料A、B 組分采用攪拌器順時針攪拌,至顏色為淡黃色停止攪拌,表明攪拌均勻。 操作灌封槍,吸入混合液,槍頭對準(zhǔn)縫隙進(jìn)行接縫處理,直至縫中膠面高度不再下降并且與路面平齊。 40min 后,每隔5min檢查膠面,保證在灌封料達(dá)到表干時才能開放交通。
坑槽修補(bǔ)完成后做好施工記錄, 包括坑槽面積和深度、施工天氣、日期等參數(shù),為后期施工技術(shù)的改進(jìn)提供參考。同時每隔一周觀測坑槽的修補(bǔ)質(zhì)量,分析其影響因素,持續(xù)改進(jìn)施工,保證交通的暢行,提高道路的使用壽命。
瀝青路面坑槽修補(bǔ)工藝大體上有冷料冷補(bǔ)、 熱料熱補(bǔ)、熱料冷補(bǔ),結(jié)合深圳高速公路實(shí)際維修方式,本文以熱補(bǔ)、冷補(bǔ)與快速養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行對比分析,如表2 所示。
表2 快速養(yǎng)護(hù)與傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)對比
關(guān)于以上數(shù)據(jù),說明如下:
(1)工程造價以1m3坑槽為例,材料單價均參考試驗(yàn)時材料的市場價格;
(2)表中數(shù)據(jù)只對坑槽的修補(bǔ)材料和修補(bǔ)質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。
以一個修補(bǔ)面積為1m2, 深度為7cm 的坑槽修補(bǔ)為例,以一年為一個周期分析各修補(bǔ)方式的全周期成本,如表3 所示。
表3 一個周期快速養(yǎng)護(hù)與傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)對比(單位:元)
結(jié)合表2 和表3 結(jié)果可以看出, 快速養(yǎng)護(hù)方式的修補(bǔ)材料單價大于冷補(bǔ)、熱補(bǔ),但快速養(yǎng)護(hù)方式修補(bǔ)效果優(yōu)于冷補(bǔ)和熱補(bǔ),可以減少坑槽修補(bǔ)次數(shù),從而減少施工成本,節(jié)約施工時間,緩解因施工帶來的交通擁堵問題。
本文提出一種對瀝青路面坑槽快速養(yǎng)護(hù)的方法,并進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn),針對關(guān)鍵步驟提出質(zhì)量控制,并與坑槽熱補(bǔ)、冷補(bǔ)兩種方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益對比分析,快速養(yǎng)護(hù)的效果優(yōu)于熱補(bǔ)和冷補(bǔ),可以減少坑槽的修補(bǔ)次數(shù),一定周期內(nèi)可節(jié)約施工成本, 同時也可緩解因道路病害產(chǎn)生的交通擁堵問題。隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展,瀝青路面的養(yǎng)護(hù)技術(shù)將更加的先進(jìn)、智能、綠色,全面保證交通暢行。