雙組分硅酮膠在路面裂縫快速搶修中的應(yīng)用

蘇炳遠

(海南省交通運輸廳,海南海口 570100)

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雙組分硅酮膠在路面裂縫快速搶修中的應(yīng)用

蘇炳遠

(海南省交通運輸廳,海南海口 570100)

摘要:通過對傳統(tǒng)灌縫瀝青和硅酮膠灌縫材料在工程使用性能、耐久性、耐高溫、使用便利性等方面的對比,分析了雙組分硅酮膠灌縫材料的優(yōu)勢和較好的工程推廣前景;介紹了硅酮膠灌縫處治路面裂縫的主要工藝流程及注意事項;結(jié)合海南223國道快速搶修工程,分析了采用硅酮膠灌縫料對路面進行搶修的良好處治效果和經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞:公路;硅酮膠;裂縫處治;快速搶修;施工工藝

水泥路面是中國高等級路面的主要結(jié)構(gòu)形式之一,在交通荷載及自然環(huán)境因素作用下,許多路面出現(xiàn)了早期微裂縫,如果不及時進行修補,會導(dǎo)致路面出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性損壞。海南省降雨較多,雨水對路面的影響較大,滲入的雨水在集中應(yīng)力影響下使裂隙內(nèi)部形成高壓水,并不斷沖刷裂縫內(nèi)部,從而使裂縫加劇;雨水也會引起路面板內(nèi)部鋼筋銹蝕,降低路面耐久性。若出現(xiàn)裂縫的水泥面板不及時處治,誘發(fā)更為嚴(yán)重的道路病害后再進行處治,則可能需進行換板、注漿等處理,造成維修經(jīng)費和工程量劇增,難以體現(xiàn)水泥砼路面使用壽命長和養(yǎng)護費用低的優(yōu)勢。國內(nèi)傳統(tǒng)路面裂縫修補材料存在位移能力差、面板在高溫膨脹時產(chǎn)生的拉力會導(dǎo)致接縫處開裂而滲水、抗紫外線老化能力不強、密封效果差的缺陷,硅酮膠因其良好的工程使用性能而在裂縫修補工程中得到較廣泛應(yīng)用。

1 性能分析

1.1 國內(nèi)傳統(tǒng)灌縫瀝青材料

瀝青是一種靠加熱來密封的材料,受溫度的影響較大。主要存在以下缺陷:

(1)使用性能差。主要體現(xiàn)在瀝青的位移能力差,面板在高溫膨脹時產(chǎn)生的拉力會導(dǎo)致接縫處開裂而滲水。

(2)耐久性差。抗紫外線老化能力不強,使用1年左右性能就開始退化,影響密封效果,破壞嚴(yán)重部位甚至需重新灌縫;高溫時,行車過程中易將瀝青擠出,導(dǎo)致裂縫不飽滿。當(dāng)裂縫密封性出現(xiàn)問題后,會直接影響路面的使用性能。

(3)施工安全性欠佳。施工時油罐加熱需配備明火,存在明顯安全隱患,尤其是大范圍使用時施工現(xiàn)場人員、機械較多,一旦失火后果不堪設(shè)想,是施工生產(chǎn)中一個較顯著的危險源。

(4)環(huán)境污染較嚴(yán)重。瀝青灌縫材料為黑色,與水泥路面相比色差明顯,高溫季節(jié)瀝青極易被車輪擠出帶走,污染水泥路面,影響路容路貌。瀝青加熱時產(chǎn)生的煙氣會成為新的污染源。

1.2 硅酮膠類材料

用于砼的硅酮密封膠是一種新型接縫密封材料,在美國目前已有超過一半的公路使用這種材料進行路面接縫密封,取代了傳統(tǒng)的灌縫瀝青材料。硅酮膠材料充分考慮了砼呈堿性的特點,能很好地粘結(jié)砼。其主要技術(shù)性能指標(biāo)要求見表1。

表1 硅酮膠類密封材料的技術(shù)要求

硅酮膠材料的優(yōu)點如下:

(1)使用性能好,表現(xiàn)在壓縮、恢復(fù)性能好。完成修復(fù)的裂縫處周期變位大,高恢復(fù)性的材料才能保證裂縫修補處的密封性和防水性。硅酮密封膠的壓縮恢復(fù)性遠高于一般密封材料,壓縮性能強能滿足高溫下路面板的溫度變形位移;恢復(fù)性好的材料才不會被大量擠出,石子也不會嵌進接縫中,能有效防止接縫料損壞。相較而言,硅酮膠具備其他類密封材料所不具備的自我保護的恢復(fù)性,更適宜用于裂縫修復(fù)。

(2)耐久性好,使用壽命長。硅酮密封膠對表面粗糙、呈堿性的水泥面板的粘結(jié)力強,灌縫后密封性能好;在高低溫度下均性能穩(wěn)定,不需像普通瀝青灌縫材料那樣短期大規(guī)模更換。不會因紫外線照射而變硬、變脆、裂化,使用壽命長;耐化學(xué)腐蝕和耐油性能好。

(3)溫度穩(wěn)定性寬泛。受氣溫影響不大,可在-50～150℃內(nèi)保持彈性,低溫不變脆、不變硬,高溫不軟化、不流淌,適合海南高溫多雨天氣特征。因此,硅銅密封膠能在一年四季各種天氣條件下滿足路面發(fā)生位移時的需要,從而降低砼路面熱脹冷縮造成的影響。由于有機材料受溫度的影響很大,尤其是瀝青具有冷硬熱軟的特性,不能滿足位移要求,而且易于失去彈性,使得砼路面質(zhì)量嚴(yán)重下降。

(4)使用簡便、節(jié)能環(huán)保。硅酮密封膠為雙組分產(chǎn)品,施工簡單,不需要事先混合;使用時不需加熱,可減少能源消耗和環(huán)境污染;在空氣中結(jié)皮固化時間快,半小時即可固化并具備防水功能,封閉交通時間短。

2 施工流程

根據(jù)裂縫的分布情況及灌縫膠的使用性能,將裂縫分為寬度小于6 mm的細縫和寬度大于6 mm的寬縫兩類,并針對其特點采用不同的施工工藝。

2.1 細縫的修補

對于寬度窄、無明顯骨料外露的細縫,采用擴縫灌漿法。施工步驟:1)接口清潔,一般步驟為切割→清縫→高壓水柱沖洗→干燥→噴砂清洗→高壓空氣噴沖;2)安裝被襯材料;3)涂敷底涂液,施打密封膠并修整;4)施工0.5 h后開放交通。

施工注意事項:1)安裝被襯材料時,一般采用不吸水、可壓縮的聚乙烯泡沫條,直徑略大于裂縫寬度。安裝時避免損壞泡沫條表面,否則灌縫時容易導(dǎo)致破碎部位施膠處出現(xiàn)鼓泡。2)注膠時,槍嘴對準(zhǔn)裂縫,平穩(wěn)、緩慢、均勻、適量地擠壓密封膠使其進入裂縫內(nèi),施膠深度一般為6～13 mm;用刮刀向裂縫內(nèi)推壓密封膠,盡可能保證膠體更多地壓入縫內(nèi)。抹縫完成后進行檢查,若膠體缺損應(yīng)及時修整,確保無氣泡、隆起等現(xiàn)象。膠面宜修整為凹形弧面且低于路面5 mm左右,以利于接縫的變化。圖1為硅酮膠灌縫處治后的路面細縫。

圖1 細縫灌漿處治后

2.2 寬縫的修補

對于寬度大、有接縫料損壞的寬縫,修補時其施膠方式與細縫有所不同。其施工步驟:1)接口清潔;2)施膠補縫;3)壓實并修整;4)灌縫施工完成1 h后開放交通。

施工注意事項:1)在施膠補縫時,密封膠與粒徑適宜的碎石子攪拌均勻后分次填入坑洞中,坑洞或裂縫較寬處分2～3次將料填滿。2)在修補時,用手工抹刀將填入的膠石混合料壓實并修整抹平,修復(fù)處深度以低于路面5 mm為宜。在完成修復(fù)的表面撒一層滑石粉。寬度較大或坑洞處修復(fù)完成后若需較快開放交通,可上覆一層白紙,周圍以寬膠帶紙固定,防止初期行車對修復(fù)處的影響。圖2為硅酮膠灌縫處治后的路面寬縫。

圖2 寬縫灌漿處治后

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

海榆東線(223國道)是海南省公路網(wǎng)三縱向國道公路中的東線公路,交通流量較大,如果封閉交通時間過長,會對交通造成巨大影響。因此,需采取快速、良好的路面搶修技術(shù)。該工程地處低緯度熱帶北緣,屬熱帶海洋氣候,年降水量較大,年均降水量達1 664 mm,日降雨量在0.1 mm以上的時間超過150 d,若不及時搶修已產(chǎn)生裂縫的路面,雨水會導(dǎo)致路面發(fā)生嚴(yán)重破壞。

對K18+000—K28+000試驗路段進行路況調(diào)查,結(jié)果顯示,該段路面存在破碎板、板角斷裂、露骨、板底脫空和錯臺等病害,其中橫向裂縫最明顯,且間隔4 m左右均勻出現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計,細縫和寬縫的總長度為5 563 m,其中細縫長度占裂縫總長度的37.3%,寬縫長度占62.7%。對裂縫進行開槽處治,細縫開槽寬度和深度均為0.02 m,寬縫開槽寬度和深度均為0.025 m。按《公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》中的公式計算,得路面損壞狀況指數(shù)PCI=75,路面使用性能評價等級為良。

3.2 機器和人員組織

采用硅酮膠灌縫材料對試驗段路面進行搶修,一個施工班組的人員構(gòu)成為技術(shù)人員2名、施工工人6名、安全員2名,工期為10 d,所需主要施工設(shè)備見表2。

3.3 經(jīng)濟及社會效益分析

水泥路面裂縫硅酮密封膠的價格約為5.5萬元/t,參照湖南省和廣西省的推廣應(yīng)用情況,在大面積使用且養(yǎng)護工人技術(shù)熟練的前提下,綜合人工成本,灌縫單價為不超過20元/m,與傳統(tǒng)灌縫材料成本相比無明顯差別,但其使用壽命至少為傳統(tǒng)瀝青灌縫材料的2倍。兩項對比,以年平均成本為評價指標(biāo),新型灌縫材料的成本只有傳統(tǒng)材料的一半,經(jīng)濟效益明顯。

硅酮密封膠材料能解決接縫密封性差的問題,同時更換和維修更及時便捷,可有效減小養(yǎng)護維修工作量;同時能提高路面平整度,既可減少交通事故的發(fā)生,也能樹立公路管理部門更為良好的形象。

表2 水泥砼路面裂縫硅酮膠灌縫修補主要設(shè)備

4 結(jié)語

使用低模量、高位移硅酮密封膠作為填縫材料,相比傳統(tǒng)灌縫瀝青材料,該材料與水泥板的粘結(jié)性好,灌縫后密封性好。在強紫外線、高溫天氣為主的海南地區(qū),其使用壽命一般為3～4年,耐久性好于傳統(tǒng)灌縫材料。雖然兩者施工進度并無很大區(qū)別,但前者施工成本明顯降低。從環(huán)境保護的角度來分析,硅酮膠灌縫材料更清潔和美觀。經(jīng)近2年的路面復(fù)檢,硅酮膠材料密封粘結(jié)完好,長期的耐久性還有待持續(xù)跟蹤評估。

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收稿日期:2015-09-17

中圖分類號:U418.6

文獻標(biāo)志碼:A

文章編號:1671-2668(2016)02-0129-03