瀝青混凝土路面早期病害的表現

王曉燕

(河北省衡水市桃城區交通局公路管理站)

1 預防性養護的重要意義

圍繞建設與養護、維修與預防的關系,我們認為,隨著路網的不斷完善,只有長期保持良好的路面使用性能,公路建設的巨額投資才能充分發揮其投資效益,而長期保持路面良好的技術狀況必須有一個強有力的養護維修支持系統來保障,從這一意義上來說,養護維修實際上是公路建設的一種繼續。在路面養護和維修的關系上,長期以來人們總是習慣于等到路面開始出現損壞后,才想起要對它進行維修,而對于路面還處于良好狀態下進行預防性養護的意義則往往認識不足。預防性養護實質上是一種周期性的強制保養措施,它并不考慮路面是否已經有了某種損壞。預防性養護最佳實施時機應該是在路面尚處于良好狀況,或者只有某些病害先兆時進行。雖然預防性養護需要投入某些費用,但它是一種費用—效益比非常良好的養護措施。美國科氏路面解決方案中提到,美國道路業曾通過對幾十萬公里不同等級道路的跟蹤,發現這些道路的使用性能和壽命有一個共同的變化特征:一條質量合格的道路,在使用壽命 75%的時間內性能下降 40%,這一階段稱之為預防性養護階段。如不能及時養護,在隨后 12%的使用壽命時間內,性能再次下降 40%,從而造成養護成本大幅度的增加,這一階段稱之為矯正性養護階段。并通過調查統計得出每投入 1元預防性養護資金可節約 3-l0元矯正性養護資金的結論。江蘇省公路養護統計資料表明:國產改性稀漿封層厚度為 1cm時,其成本為13.105元/m2;而對路面維修時其上、中、下及補強層的銑刨成本分別為 4.63元/m2、6.508元/m2、6.618元/m2和16.133元/m2,合計為 33.89元/m2;瀝青混凝土其上、中、下及補強層攤鋪成本分別為 46.349元/m2、59.724元/m2、60.734元/m2和 148.054元/m2,合計為 314.86元/m2(還不包括銑刨廢料及瀝青混凝土的運輸成本2.08元/m3·km),這些數字從另一側面說明了重視預防性養護的經濟意義。

美國SHRP計劃一個重要成果就是指出了預防性養護在延緩路面使用性能惡化速率、延長其使用壽命和節約壽命周期費用方面的重要意義。正確實施預防性養護可保持路面良好的使用性能,延長路面的使用周期,減少壽命周期費用和節約養護維修資金。根據SHRP計劃估算,在整個路面壽命周期內進行 3～4次的預防性養護可以延長使用壽命10～15a,節約養護費用 45%～50%,這些國外的有益經驗是值得我們借鑒的。需要強調的是,僅僅對一、二條道路實施預防性養護并不能充分發揮其潛在的效益和作用,而只有將它置于公路網的預防性養護支持體系的高度上,才能充分體現出它的重要戰略意義和作用。

2 選擇合適的預防性養護機械

在路面出現病害先兆之時即進行養護,使其不發生或不繼續發展、擴大,影響到基層的穩定,就應該進行預防性養護。通常預防性養護主要設備有灌縫機械、路面局部修補作業機械、大面積表面處治機械等。

壓力式灌縫機:采用人工的方式進行灌縫作業,雖然可以防止雨水對路面基層的滲透,緩解裂縫進一步的發展,但由于密封材料灌得不夠深,很難達到持久的效果。而采用壓力式灌縫機則可將密封材料灌到裂縫的深層,灌縫效果較好,能延長路面的使用壽命,提高行駛車輛的安全性與舒適性。

灌縫作業前一般先要進行清縫后再進行灌縫,大于3mm的裂縫一般還需要開槽作業。灌縫機主要應配有壓力控制裝置、密封材料的加熱或保溫裝置,為防止噴槍軟管堵塞還應采取相應的加熱、保溫(如纏繞電熱帶等)措施。國產的有鞍山森遠和北京政路通公司生產的拖掛式灌縫機、南京雙立元公司生產的手推式灌縫機等。拖掛式的主要特點是:加熱倉容積為 470L,功能較齊全,適用于大面積灌縫作業。雙立元公司手推式熱灌縫機的加熱倉容積為 40L,體積小、操作方便、使用靈活、造價低,并可根據工作量視情另增配加熱釜,主要適用于熱填縫料的灌縫作業;還有不帶加熱功能的冷灌縫機,主要使用聚合物改性水質填縫料。如科氏改性乳化瀝青冷灌縫料,當乳化瀝青固化后,高分子改性瀝青與裂縫緊密粘結,能保證灌縫料與裂縫有良好的粘附力。由于冷灌縫工藝簡單,使用方便,在瀝青路面予防性養護中具有廣闊的前景。

噴射式補坑機:噴射式瀝青路面修補技術是一種高效、快速修補路面坑塘的養護技術,主要原理是利用高壓噴射方式,將已加熱的乳化瀝青經過噴管與輸送帶傳送來的骨科相混合,通過高速壓縮空氣將混合料均勻地噴射到路面坑塘中,由于貫性的作用達到密實粘結的效果。由于工藝簡單,又無需再進行碾壓,補坑作業時間短,能很快開放交通。

噴射式路面補坑機主要由汽車底盤(或拖掛式);乳化瀝青罐及其加熱保溫裝置、輸送管道;骨料貯存倉及輸送帶;清洗液儲罐;液壓驅動裝置;空壓機與噴管等組成。在對坑塘進行清理、修整以后,操作人員只需掌握一根噴管(操作按鈕均在噴管手柄上)就可以完成路面坑塘修補作業。在使用中要注意控制好骨料的質量與級配;選擇好乳化瀝青的破乳速度;掌握好噴射量以保證修補后的路面平整度等。

路面熱再生修補機械:為了節約寶貴的路用材料,以及減少銑刨下來的這些舊料對環境的污染,不少地方大力推廣舊路用材料的再生利用,其中瀝青就地熱再生工藝由于與冷銑—廠拌再生工藝相比,減少了舊料運輸費用以及廠拌再生一般須使用連續式拌和設備等原因,在江蘇省高速公路的養護與維修上,得到廣泛的應用。根據英達公司提供的資料,其“修路王”修補方法與傳統方法相比,修補時間可節省六分之五,作業人員節省一半,舊路用材料完全利用,新瀝青混合料用量可節省一半。

就地熱再生設備的關鍵部分主要是加熱板,它要提供高效的輻射熱能,對舊路面加熱既要時間短、并達到一定的深度;又不能過熱,使瀝青老化,失去再生的意義。英達公司修路王加熱板采取間隙式加熱方式,既能幅射到路面深層,而路面表層瀝青又不過熱老化,就很好地解決了這個問題。另外,根據修補面積的大小不等,加熱板最好有分區功能。

能對整條車道進行連續就地再生作業的設備一般具有路面預熱功能、熱銑刨功能、新料填加功能、拌和功能、攤鋪功能等。江蘇省京滬公司購買的ROADMIXKRM2000RS就地再生機可進行單層再生和雙層再生作業。它配有 2臺路面預熱器,能使銑刨鼓前路面表層溫度達到 160℃,路面下60mm處達 50℃。單層再生作業是新料與熱銑刨下來的舊料在攪拌器中充分攪拌后,再進入攪拌器與熨平板之間的儲料倉,通過攤鋪和振動熨平板形成新的路面,最終壓實由振動壓路機或靜壓壓路機完成。雙層再生作業是在單層再生混合料作為底層,又通過第二熨平板將新料攤鋪形成 1～2cm的磨耗層。由于底層與摩耗層均是由就地再生機進行熱攤鋪和振動熨平預壓作業,再通過壓實機械終壓成形,所以能保證路面的修補質量及平整度得到很好地控制。

稀漿封層與改性乳化瀝青稀漿封層攤鋪機:稀漿封層技術對于新、舊路面的老化、裂縫、光滑、松散、坑槽等病害能起到預防和維修的作用,使路面的防水、抗滑、平整、耐磨性能迅速提高。近年來,由于稀漿封層施工的規范化、標準化,施工質量提高和成本的降低,稀漿封層已廣泛應用于普通公路和高速公路的早期維修養護上。

改性乳化瀝青稀漿封層是一種由水質高分子改性乳化瀝青與軋碎密集料、礦物填料、水和添加劑組成的表面處治層,特點是可以進行薄層攤鋪,凝固快,施工后一小時內就可開放交通,由于改性乳化瀝青稀漿比普通的稀漿封層固化時間快,所以改性乳化瀝青稀漿封層可以比傳統的稀漿封層厚。主要用于路面構造修整、龜裂、車轍等病害的處治,也可用于密封和提高路面的抗滑處治。但改性乳化瀝青稀漿和其它薄層處治一樣,只適用現有結構穩定的路段,彎沉值不夠時必須補強后再施工。為了保證改性乳化瀝青稀漿封層后路面的平整度,必須在施工前對路面坑塘、裂縫進行修整、清理。由于改性乳化瀝青稀漿材料粘度大、攤鋪層較厚,一般情況下,改性乳化瀝青比不改性的乳化瀝青粘度要提高30%～50%,導致制漿阻力大,速度減慢。因此要求改性乳化瀝青稀漿封層設備的制漿裝置相應加大動力儲備,布料速度快、流動性好、布料速度與攤鋪厚度調節的范圍大,以滿足改性乳化瀝青稀漿封層的施工要求。西安筑路機械公司和沈陽北方交通工程公司的改性乳化瀝青稀漿封層機分別具有四螺旋雙向布料攤鋪器、布料螺旋離地間隙可調(封層厚度3～20mm可調)、攤鋪寬度可調(2.4～3.8m可調)、配以大扭矩低速液壓馬達和纖維材料、液體染料添加裝置等特點,能滿足各種改性乳化瀝青稀漿封層的要求。

瀝青路面養護機械還有綜合養護車、多功能養護車等,在高等級公路的養護上均發揮了各自不同的特點。隨著高等級公路的不斷增加、尤其是高速公路的增多,以及養護作業工藝及材料上的不斷創新,對養護機械的生產廠家,包括設計、制造、售后服務等方面均提出越來越高的要求。而養護機械使用單位同樣也應該從設備的保養、操作人員的素質、養護材料的選用等方面給予足夠的重視,做到多方面,多學科密切配合,才能最大限度地推動公路預防性養護機械化的發展。

[1] 中華人民共和國交通部.公路瀝青路面設計規范(JTJ014-97)[S].北京:人民交通出版社,2000.

[2] 中華人民共和國交通部.公路工程無機結合料穩定材料試驗規程(JTJ057-94)[S].北京:人民交通出版社,1994.

[3] 沙慶林 .公路壓實與壓實標準[M].北京:人民交通出版, 1998.

[4] 交通部第二公路勘測設計院.公路設計手冊(路基)[M].北京:人民交通出版社,2001.

[5] 胡長順,等.高等級公路路基路面施工技術[M].北京:人民交通出版社,2000.

[6] 中華人民共和國交通部.公路土工試驗規程(JTJ051-93) [S].北京:人民交通出版社,1993.

[7] 中華人民共和國交通部.公路路基設計規范(JTJ013-95) [S].北京:人民交通出版社,1993.

[8] 潘玉利 .路面管理系統原理[M].北京:人民交通出版社, 1991.

[9] 交通部重慶公路科學研究所,等.新港軟土地基上修筑公路路堤的實驗研究.1985.

[10]趙濟海,等.路面不平度的測量分析與應用[M].北京:北京理工大學出版社,2000.