路面快速养护技术的发展趋势

2014-12-29 10:13:52   中国路面机械网-工程机械新闻中心 养护机械
导读:公路维修养护作业,目的是为了保持和提高公路服务功能,但是养护作业本身却会对正常行车产生较大影响,社会反响大,舆论压力大。尤其是对于交通流量大、行驶车速高的高速公路而言更是如此。

公路维修养护作业,目的是为了保持和提高公路服务功能,但是养护作业本身却会对正常行车产生较大影响,社会反响大,舆论压力大。尤其是对于交通流量大、行驶车速高的高速公路而言更是如此。目前高等级公路的频繁维修所带来的交通延误和通行能力下降的问题非常突出,由此引发的交通安全问题和路网畅通问题山一直困扰着交通管理部门。最大限度缩短公路维修养护作业时间,实现维修养护作业的及时、快速、安全、可靠,减轻路面维修养护施工对正常交通的干扰,提高国家公路网服务能力,保障国家公路网“快速、高效和安全”的运行,是实现公路事业“又好又快发展”的迫切要求,是当前和今后一段时期我国公路养护技术发展的重要研发方向。

为推动路面快速维修技术的发展,交通运输部西部交通建设科技项目立项开展了《沥青路面快速维修技术及装备研发》,由交通运输部公路科学研究院、云南云岭高速公路养护绿化工程有限公司、湖南三一路面机械有限公司、北京市首都公路发展集团有限公司、新疆心路科技有限公司、哈尔滨工业大学等单位承担,旨在研究开发高效快速的路面养护和维修新技术,形成针对特殊要求的路面高效快速性养护维修新型材料、工艺和设备成套技术,缩短公路养护和维修的时间,保障国家公路路网“快速、高效和安全”的运行。本文结合该研究项目,对路面快速维修技术的发展方向进行论述。

技术思路

从路面维修技术和工艺的角度讲,要实现“快速”,主要有三种途径:一是采用预制工艺,从而简化路面现场施工工序;二是使用能够快速形成强度的材料,缩短封闭交通养生的时间。从路面结构的角度分析,路面结构山面层和基层组成,面层的维修可以划分为局部病害修复和整幅罩面两类,而基层的维修则可以划分为局部挖补和大段翻修两种类型,实现路面快速维修就是要实现这四种维修方式的快速化。

为此,我们研究确定了早强水稳基层、水泥混凝土预制拼装、地毯式路面、树脂类路面、压缝带、高效冷补料、微表处、快硬水泥混凝土现浇工艺等八个技术发展方向,并将前面五项技术作为项目研究内容。此外,快速维修技术也有适用条件和范围,并非包治百病的“万能药”,为此我们还将实施快速修复的路面病害、状况和分级标准作为重要内容,统领各项快速维修技术的开发。

国内外相关技术研究十情况

局部病害修复

(1)冷补料。冷补沥青混合料是坑槽快速修复最常用材料之一。冷补料分为以下几类:①以乳化沥青作为胶结料的混合料。用作冷补材料的乳化沥青与普通乳化沥青不同,其油水比较大,贮存稳定性要求较高。一般不能长期贮存,混合料的强度形成需要一定时间且强度较低,温度较低时尤其如此,负温条件下不便使用。再者,生产这种乳化沥青要求有较高的技术水平,技术环节多并且不易掌握。②以聚合物预聚体为主要添加剂的混合料,价格一般比较高。这类混合料的技术性能主要依赖于预聚体的种类及其固化方式。由于混合料中的胶结料含有比例较高的轻质油分,所以其贮存稳定性较好,但是会对混合料的强度和耐久性带来不利影响。③以轻质油分稀释沥青作为胶结料的混合料。加工生产较为方便,无需特殊技术,贮存性和施工和易性良好。由于轻质油分挥发缓慢,所以混合料成型之后的强度低,在行车荷载作用下易飞散。

(2)快硬水泥混凝土材料。采用普通水泥混凝土现浇方法对水泥路面进行换板,一般需要14天以上的养生后才能开放交通。为了克服普通水泥混凝土强度增长慢的缺点,大量的快硬混凝修复材料应运而生。从国内外的应用情况来看,采用快硬材料虽能实现早强,但也存在一定的不足。有的凝结时间过短(甚至在3~5min就发生凝结),没有足够的施工操作时间;有的存在后期强度倒缩问题,即强度变得越来越低;有的要求养生条件苛刻,在恶劣的气候条件下,材料的适应性差,施工难度很大,或根本无法施工,甚至会影响强度的发展,特别是甲-期强度的形成,严重的会造成修复火败,这是制约其发展的不利因素。

(3)水泥混凝土预制拼装。将混凝制的养生置于后场的预制阶段,在施工现场进行板块拼装,并对接缝进行适当的处理,以保证路面

平整度和接缝的可靠传荷,这样就能从根本上解决水泥混凝土强度增长缓慢而同时要求施工结束后快速通车这一矛盾。美国运输研究中心、日本港湾空港技术研究所等对预制拼装技术进行了大量研究,我国的广东、河北、湖南、云南等地也曾尝试使用过预制拼装工艺。实际应用表明:预制拼装修复技术是所有快速修复技术中州时最短、占用道路面积最小、对交通影响最小的一项实用技术,是真正意义上的无阻碍交通快速修复,代表着路面快速养护的发展方向。但是预制拼装技术的关键技术仍需要进一步研究,如板体的预制精度,预制拼装板吊装环的形式及设置位置、灌浆孔道的布置,基层快速找平技术、接缝的连接处理问题等。

(4)压缝带技术。压缝带(也称贴缝带、填缝带)是—种中新型裂缝修补材料,压缝带可分为自粘式和热粘式两种类型,主要原料由橡胶沥青和纤维材料构成。压缝带的工作原理是通过外力挤压带状材料封闭裂缝,类似于路面裂缝“创可贴”。采用压缝带技术,不需要对路面裂缝进行开槽,只需对裂缝表面进行简单的清扫即可,具有很高的工作效率,而且不会产生开槽引起的次生病害。因此,压缝技术较好地弥补了灌缝技术的不足,成为近年来兴起的一种新型裂缝快速修补方式。目前,国内已有—些压缝带的产品,但是,我国还没有制定路面裂缝压缝带的产品标准,没有相应的试验方法可用于评价压缝带的路用性能,压缝带产品的质量参差不齐。

整幅罩面技术

(1)预制式沥青路面技术。工厂预制现场安装工法是土木结构施工技术的重要发展趋势。沥青路面的预制现场安装技术难度大,国内外相关研究很少。1996年荷兰公共设施和水利工程管理局启动了一项研究计划,其中一部分就是模块化路面铺装技术。参与该计划的Dura Vermeer—Intron公司开发了Rollpave产品利技术,该技术特点是预制柔性可卷放的沥青路面铺装层,施工时则在现场如铺开地毯一样铺设安装,从而快速完成施工并迅速开放交通。

2001年,荷兰DeBrink附近的A50公路修筑试验段,铺装层厚度为3cm,预制的沥青路面铺装层能快速与基层粘结,试验在跟踪观测中。在荷兰Hengelo附近的A35公路也修筑了试验路。此技术为路面铺装施工和罩面修复提出了一种全新的思路,尤其是在高性能胶结料、路面材料耐久性和接缝联结等方面值得进一步研究和探索。我国对此类技术的研究还属于空白。

(2)树脂类混合料路面快速维修技术。以环氧树脂为代表的树脂类结合料因其强度高、韧性好,抗腐蚀、耐老化、耐疲劳、感温性能好、耐水损,施工养护时间短、早期强度高等优点,广泛应用于桥面铺装以及公路和桥梁构件的快速修复。日本北海道大学在20世纪70年代已经对环氧沥青混合料的配制、模量、应力松弛性能、破坏性能等进行了研究。后来荷兰、日本、美国等国企业有环氧沥青商品出售。国内对环氧树脂沥青的研究起步较晚。上海市政工程管理处和同济大学1992年至1995年期间研究了环氧沥青混合料的配制原理、配制方法、物理力学性能等,但这项研究没有延续下去。1997年东南大学引用美国环氧沥青技术,成功将该技术应用到南京长江第二大桥南汉桥钢桥面铺装。然而以环氧树脂为代表的树脂类结合料生产配制技术复杂(在国外多屈),且造价昂贵,限制了其在路面工程中的应用。

水稳基层快速修复技术

半刚性基层是我国路面结构中最具有特色的…种路面结构层,在我国得到了广泛的应用,而国外应用较少。半刚性基层材料需要较长时间进行养生,加快材料的养生成型速度是实现半刚性基层材料修复快速化的重要措施。近十年来,国内开展了一些研究工作,研制开发了一系列快速修补材料,主要包括以下四种类型:一是有机聚合物粘结剂,如环氧树脂、改性树脂、“S101”道路修补剂,这类材料适用于水泥混凝土路面裂缝的灌浆粘接。二是聚合物水泥砂浆,该类材料适川于麻面、露骨、错台等病害的薄层结合式罩面修补。三是掺外加剂的混凝土,该类材料适用于水泥混凝土路面的碎裂、断角、沉陷等病害的局部换板修补,但价格较贵、掺量较大,经济效益不理想。四是特殊水泥配制混凝土。随着水泥技术的发展,除常规的早强水泥,各种新型特种水泥相继出现,如高铝水泥、快硬硅酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等,在混凝十路面的快速修补中得到了应用,用这些新型特种水泥配制的混凝土可在12-24h满足开放交通的要求。但由于特种水泥生产需要特殊的生料配方以及制造工艺,不具备大范围推广的特性,且有研究表明部分特殊水泥修补的路面后期强度会出现一定程度的倒缩,所以其使用受到一定限制。

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