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      瀝青纖維碎石封層技術(shù)在路面預防性養(yǎng)護中的應用

      2022-09-14 01:55:52李靖
      交通世界 2022年23期
      關(guān)鍵詞:封層預防性集料

      李靖

      (邢臺市公路建設(shè)養(yǎng)護中心,河北 邢臺 054001)

      0 引言

      預防性養(yǎng)護與傳統(tǒng)意義上的道路養(yǎng)護有本質(zhì)上的差別。預防性養(yǎng)護主要具有以下兩方面的作用:其一,盡可能延長道路良好狀態(tài)的時間;其二,在合適時間采用適宜的方法對目標道路實施養(yǎng)護處理。預防性養(yǎng)護的提出和應用是當前道路養(yǎng)護的一次重大革新,能使公路養(yǎng)護從產(chǎn)生破壞后進行維修轉(zhuǎn)變?yōu)樵趽p壞產(chǎn)生前就采取措施進行預防,這樣不僅能防止破壞發(fā)生,延長路面使用壽命,還能減少用于后期維修的費用。

      1 瀝青纖維碎石封層特點

      瀝青纖維碎石封層是指借助相關(guān)設(shè)備對瀝青黏結(jié)料與玻璃纖維同時進行撒布,之后在其上層撒布一層碎石,再通過碾壓形成一個全新磨耗層(也可作為應力吸收層使用)。目前在很多國家都得到了普及,根據(jù)相關(guān)試驗結(jié)果可知,采用該技術(shù)能有效改善路面質(zhì)量,提高不少于30%抗拉強度與抗疲勞性能以及至少300%的抵抗車轍的能力[1]。

      該封層結(jié)構(gòu)采用專門的施工方法在上下兩層對纖維進行均勻撒布,使其在瀝青結(jié)合料當中處于亂向均勻分布狀態(tài),通過相互搭接和混合料之間形成緊密的網(wǎng)格結(jié)構(gòu),相當于在新建基層與面層間增鋪一道強度與彈性均很高的網(wǎng)墊,該封層結(jié)構(gòu)主要具有以下幾方面特點。

      (1)封層結(jié)構(gòu)特殊,呈網(wǎng)格纏繞狀,因纖維材料的彈性模量與抗拉伸強度都很高,所以能增強封層結(jié)構(gòu)自身抵抗拉伸、剪力、壓力與沖擊的能力,進而防止路面裂縫尖端出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象,避免反射裂縫產(chǎn)生,延長路面結(jié)構(gòu)使用壽命。

      (2)采用專門的設(shè)備完成施工后立即撒布一層碎石集料,完成后集料將進入到由路面結(jié)合料和纖維構(gòu)成的結(jié)構(gòu),再通過壓實使結(jié)構(gòu)達到緊固,產(chǎn)生嵌鎖結(jié)構(gòu),防止骨料發(fā)生滑移與脫落現(xiàn)象?;诖耍捎迷摲鈱咏Y(jié)構(gòu)能增強路面耐磨性[2]。

      (3)該封層結(jié)構(gòu)由瀝青、纖維、瀝青和碎石構(gòu)成,通過連續(xù)灑布瀝青,能增強封層自身密閉性,而纖維能起到橋接以及加筋的作用,使原路面上形成保護膜,從而增強路面防水性能,防止由于水損害引起的各類早期破壞。

      (4)纖維有較大的比表面積,能良好吸附結(jié)合料,提高黏度與黏附力,使瀝青在高溫條件下依然保持穩(wěn)定,從而防止由于路面高溫導致的泛油和其他破壞。

      (5)該封層結(jié)構(gòu)施工可直接借助專門的設(shè)備進行,整個施工過程保持連續(xù),能大幅縮短養(yǎng)護時間,進而減少道路封閉時間[3]。

      2 瀝青纖維碎石封層材料要求

      根據(jù)原路面實際情況(構(gòu)造深度與平整度等)確定纖維、碎石與瀝青等材料的類型。配合比設(shè)計完成后還應做好各項試驗,以驗證設(shè)計是否合理可行。試驗內(nèi)容包括:抗滑性能試驗、濕輪磨耗試驗、負荷輪黏砂試驗、車轍變形試驗與力學性能試驗,不同材料需達到的要求如下。

      2.1 瀝青結(jié)合料

      在該封層結(jié)構(gòu)施工中使用的改性乳化瀝青,應達到以下質(zhì)量要求:①電荷粒子應為陽離子;②恩格拉黏度應為8~30;③瀝青標準黏度應為12~60;④蒸發(fā)物含量不能低于65%;⑤蒸發(fā)殘留物性質(zhì):針入度(100g,25℃,5s)應為40~100(0.1mm);軟化點不能低于57℃;延度(5℃)不能低于20cm;溶解度(三氯乙烯)不能低于97.5%;彈性恢復度(25℃,1h)不能低于60%;⑥儲存穩(wěn)定性:1d質(zhì)量損失不超過1%,5d質(zhì)量損失不超過5%。噴灑用量通常按照1.5~2.0kg/m2嚴格控制[4]。

      2.2 集料

      碎石應達到以下各項質(zhì)量要求:①石料壓碎值不能超過26%;②石料磨光值應達到42BPN以上;③洛杉磯磨耗損失不能超過28%;④表觀相對密度不能小于2.6t/m3;⑤吸水率不能超過2%;⑥針片狀顆粒含量不能超過15%;⑦粒徑在0.075mm以內(nèi)的顆粒含量應達到1%以上。

      集料級配對封層結(jié)構(gòu)性能有很大影響,經(jīng)反復試驗可知,在該封層結(jié)構(gòu)施工過程中,采用單一粒徑的集料與有一定級配的集料相比,前者的使用效果更好,這主要表現(xiàn)在以下幾個方面:其一,礦料的間隙率相對較大,有足夠空間用于結(jié)合料的填充,使瀝青和集料之間牢固黏結(jié);其二,采用單一粒徑的碎石施工而成的封層結(jié)構(gòu)和車輛輪胎之間的接觸面積相對較大,有利于提高路面的抗滑性能;其三,采用單一粒徑的碎石施工而成的封層結(jié)構(gòu)之間有良好排水渠道,可提高路面排水性能;其四,采用單一粒徑的碎石施工而成的封層結(jié)構(gòu),其設(shè)計與施工控制難度較低,有利于保證施工質(zhì)量[5]。

      2.3 纖維

      實際工程中使用的纖維材料以噴射無捻粗紗型玻璃纖維為宜。當為卷軸式纖維盤時,其用量需控制在50~70g/m2,具體用量要采用試驗的方法來確定,如果條件受到限制無法開展試驗,則可采用60g/m2的用量。對于纖維長度,主要分為30mm,60mm和120mm三種,不同長度纖維的具體用量均需采用室內(nèi)試驗的方法確定;對于纖維的物理性能,以當前最常用的HB6000型為例,其可燃物含量為1.35%,含水率為0.1%,線密度為2 400TEX,纖維直徑為11μm,要求有良好的包裝。為達到理想使用效果,現(xiàn)在越來越多的施工中開始使用玄武巖纖維,因為這種纖維材料的性能更好,包括耐磨性、抗氧化性、抗壓縮性以及和瀝青材料之間的黏結(jié)性等[6]。

      3 瀝青纖維碎石封層技術(shù)應用

      3.1 項目概況

      某國道主干線路線總長約483km,A段起訖樁號為K86+000—K174+600,總長約88.6km,按一級公路標準建設(shè)。該段公路建成至今已有十余年的時間,路基寬24.5m,采用瀝青混凝土路面。投入使用五年后全線增鋪一層4cm厚瀝青混凝土。六年后進行改建,路基寬度保持不變,分隔帶從兩側(cè)變?yōu)橹蟹謳?。該段公路建成通車時的路面結(jié)構(gòu)層次為:4cm后AC-13混凝土+5cm厚AC-20混凝土+26cm厚二灰穩(wěn)定碎石+宕渣。全線增鋪面層后路面結(jié)構(gòu)層次變?yōu)?cm厚AC-13混凝土+4cm厚AC-13混 凝 土+5cm厚AC-20混 凝 土+26cm厚 二灰穩(wěn)定碎石+宕渣;改建后路面結(jié)構(gòu)層次變?yōu)椋?cm厚AC-13混凝土+5cm厚AC-20混凝土+4cm厚AC-13混凝土+4cm厚AC-13混凝土+5cm厚AC-20混凝土+26cm厚二灰穩(wěn)定碎石+宕渣。根據(jù)公路沿線勘測與調(diào)研成果,該項目總體結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定,但路面病害數(shù)量較多,經(jīng)研究決定采用加鋪瀝青纖維碎石封層的方法實現(xiàn)預防性養(yǎng)護。

      3.2 技術(shù)應用

      瀝青纖維碎石封層施工時,應注意以下幾方面要點:

      (1)施工開始前先對原路面上存在的各類病害進行修補處理,然后將路面清掃干凈,通過檢查確認合格后方可開始下一道工序的施工。

      (2)對經(jīng)檢查確認合格的路面實施放樣,并選擇最佳的施工方案,按照方案的要求備好各類機械設(shè)備與材料,準備開始施工。

      (3)選擇適宜的試驗段,將預先準備完成的機械設(shè)備轉(zhuǎn)運到施工路段中,在裝配完成之后按照現(xiàn)場放出的尺寸對邊線進行控制,使其達到順直和美觀,并做好厚度控制,按照最佳要求對乳化瀝青實際噴灑用量進行控制。對碎石的撒布數(shù)量也要予以嚴格控制,使厚度達到均勻、顆粒之間的嵌擠達到密實,尤其是要確定好纖維數(shù)量,此外還要提高表層強度,在封水的同時防止裂縫不斷傳遞,以試驗段施工得到的結(jié)果為依據(jù)為現(xiàn)場生產(chǎn)工作提供正確指導。基于試驗結(jié)果,明確后續(xù)大規(guī)模施工方案,準備開始大面積施工。施工完成的路段需做好臨時封閉,封閉時間一般為1~3h,具體封閉時間要結(jié)合實際情況確定,在封閉期間還要做好養(yǎng)護。

      (4)瀝青材料生產(chǎn)與噴灑和纖維噴灑應保持同步。施工所用乳化瀝青必須達到技術(shù)要求,在正式噴灑前應先對原路面進行清掃,做到表面沒有灰塵和雜物,然后借助專門的設(shè)備對瀝青進行噴灑,在噴灑第二層瀝青時同步撒布纖維,確保瀝青與纖維的撒布均保持均勻,并在起步和終止的過程中都要采取有效措施,防止灑布數(shù)量不足或過量,在橫向搭接部位應做好寬度調(diào)整,防止搭接部位噴灑數(shù)量過多或遺漏,設(shè)備的行駛速度一般按照3.0~4.5km/h控制,一般將3.6km/h作為最佳行駛速度。

      (5)碎石撒布車需緊跟前方纖維封層車,撒布車的速度應和纖維封層車達到匹配,且以倒車方式撒布,注意車速不能太快。在對接頭部位進行撒布的過程中,要提前啟動撒布車,在即將到達接頭部位時應將撒布車提前關(guān)閉,及時發(fā)現(xiàn)和處理撒布不到位的位置,保證撒布均勻。碎石撒布需要在瀝青破乳之前結(jié)束。

      (6)將碎石撒布完成后,需立即借助輪胎式壓路機連續(xù)碾壓2~3遍。在初壓過程中,壓路機的速度按照不超過2km/h控制;復壓過程中,壓路機的速度按照不超過2.5km/h控制。完成穩(wěn)壓后,碎石浸入度應達到其粒徑的1/2。如果采用分幅的方法施工,則要對搭接縫予以有效處理,在兩幅搭接部位的第一幅預留5~10cm的寬度暫時不予撒布骨料,在第二幅沿留設(shè)的邊緣實施撒布。

      (7)待以上各道施工完成且瀝青破乳之后即可開放路段的交通,但要注意對路段來往車輛予以嚴格的速度限制,通過設(shè)立標志或安排專人把守,確保車輛的行駛速度不超過20~30km/h,并禁止重載車輛進入。對于散落在邊緣處的骨料應盡快將其清除干凈。通車7d后全面清掃一次路面,與此同時還要做好冷標線處理,對超車道與主車道予以劃分,從而保證交通安全。

      (8)做好交工驗收檢驗。需檢查的項目包括:外觀、寬度、滲水試驗和構(gòu)造深度,針對不同檢驗項目要采用不同的方法、頻率。對于外觀檢驗,主要采用目測的方法進行,檢測要覆蓋全線,質(zhì)量要求為達到密實,沒有松散;對于寬度檢驗,采用尺量的方法進行,檢測頻率為每1km設(shè)置20個檢測斷面,要求不小于設(shè)計確定的寬度值;對于滲水試驗,采用滲水儀進行,檢測頻率為每1 000m2設(shè)置1處檢測斷面,要求滲水量不超過5mL/min;對于構(gòu)造深度,采用構(gòu)造深度儀進行檢驗,檢測頻率為每1km設(shè)置5個測點,要求達到0.55以上??紤]到當前不同地區(qū)在施工上有很大差別,所以封層厚度可不作為硬性驗收指標。

      4 結(jié)語

      綜上所述,預防性養(yǎng)護屬于強制保養(yǎng)措施范疇,具有一定周期性,并不局限于路面是否產(chǎn)生損壞,通過采用一些先進技術(shù)進行檢測,以確定道路存在的各類早期病害,發(fā)現(xiàn)所有隱藏在內(nèi)部的隱患和病害,然后加以針對性養(yǎng)護處理。預防性養(yǎng)護的核心在于采用成本效益達到最佳的養(yǎng)護技術(shù)保證養(yǎng)護管理工作的計劃性。纖維瀝青碎石封層是當前主流的預防性養(yǎng)護技術(shù)措施之一,通過對其形成機理及技術(shù)特點的分析可知,該預防性養(yǎng)護技術(shù)具有其他傳統(tǒng)養(yǎng)護方法無法比擬的優(yōu)勢特點,可在保證養(yǎng)護效果的同時減少養(yǎng)護成本,有極為廣泛的應用前景。但這項技術(shù)在我國的研究和應用還不成熟,無論是施工技術(shù)還是檢測驗收標準都亟待完善和統(tǒng)一,需要不斷積累經(jīng)驗和深入完善,以促進該項技術(shù)在實際工程中得到更廣泛的應用。

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