剛性路面罩面新工藝在柳州市路面維修中的探索

摘要:剛性路面(文章主要指水泥砼路面)在南方城市道路中使用廣泛,但它的病害也不斷出現(xiàn)在維修管養(yǎng)部門的面前。文章著重對罩面新工藝進(jìn)行探討,以期為今后的養(yǎng)護(hù)維修提供簡單可行、實(shí)用的方法。

關(guān)鍵詞:剛性路面;罩面新工藝;維修技術(shù)

中圖分類號:R783文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)33-0129-03

由于剛性路面具有剛度大,耐磨性好,擴(kuò)散荷載能力強(qiáng),穩(wěn)定性好,在養(yǎng)護(hù)條件好的情況下使用年限較長的特點(diǎn),所以越來越多地應(yīng)用于城市道路的建設(shè)上,但它也具有一旦開始破壞,破損會迅速發(fā)展的缺點(diǎn)。為探索簡單易行的維修對策,柳州市市政設(shè)施維護(hù)管理處于2009年4月與長沙金和工程技術(shù)咨詢有限公司(長沙理工大學(xué))共同開發(fā)研究剛性路面罩面的新工藝和方法,并在柳州市潭中西路上鋪筑試驗(yàn)段,希望通過試驗(yàn)成功,找到適合柳州市剛性路面的養(yǎng)護(hù)維修方法。

一、試驗(yàn)段路面的現(xiàn)狀

本試驗(yàn)段位于柳州市柳南區(qū)潭中西路,起于育才路口,終于西環(huán)路口,全長400m,行車道寬15m,為雙向四車道,路面具有典型的剛性路面病害:如嚴(yán)重開裂、錯臺、局部網(wǎng)裂及沉陷變形等。經(jīng)彎沉試驗(yàn),大部分板塊承載能力達(dá)不到原設(shè)計(jì)和現(xiàn)狀交通流量要求。

二、試驗(yàn)段罩面結(jié)構(gòu)方案簡要說明

本試驗(yàn)段采用的罩面結(jié)構(gòu)方案與一般結(jié)構(gòu)方案有所不同,自上而下采用“3 cm AC-13C型瀝青砼+6cm外摻改性AC-20型瀝青砼+2cmSBS改性瀝青sup-10C型瀝青砼+原水泥砼路面”的結(jié)構(gòu)形式,其不同之處在于:

1.針對本工程特點(diǎn),采用2cm SBS改性瀝青sup-10C作為應(yīng)力吸收層而置于底層,而不同于常規(guī)將改性瀝青層置于最上層。其特點(diǎn)是將AC類級配調(diào)整為superprave級配,使混合料抵抗變形能力顯著提高。

2.根據(jù)結(jié)構(gòu)層的最大粒徑與層厚的比值關(guān)系,本罩面結(jié)構(gòu)厚度組合采用下面層為6cm外摻改性AC-20型瀝青砼,表面層采用3 cm AC-13C型瀝青砼。

3.為進(jìn)一步提高罩面結(jié)構(gòu)在高溫下整體抵抗變形及抗車轍能力,本方案采用施工工藝簡單,高性價(jià)比的外摻改性工藝技術(shù)。改性劑采用深圳海川科技公司的車轍王抗車轍劑,用量為瀝青混合料質(zhì)量的0.3%。經(jīng)試驗(yàn),摻改性劑后的瀝青混合料在60℃時的抗車轍動穩(wěn)定度約是普通瀝青混合料的2倍。

三、瀝青混合料工程設(shè)計(jì)級配控制要求

根據(jù)《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)對瀝青混合料礦料級配的有關(guān)規(guī)定,在保證級配處于規(guī)范規(guī)定的級配范圍內(nèi)的同時,結(jié)合柳州市所處的地理環(huán)境、氣候條件及潭中西路的道路等級、工程性質(zhì)、交通條件等情況進(jìn)行調(diào)整確定,在級配料生產(chǎn)時,嚴(yán)格控制以下幾個關(guān)鍵篩孔的通過率,即4.75mm和2.36mm兩個篩孔,具體指標(biāo)見下表:

四、試驗(yàn)路施工工藝與質(zhì)量控制要求

(一)路面工程施工工藝

1.準(zhǔn)備工作;

2.南側(cè)機(jī)動車道施工:基礎(chǔ)處理→裂縫處理→縱、橫縫粘貼玻纖格柵→噴灑快裂型乳化瀝青→SBS改性瀝青sup-10C施工→外摻改性瀝青AC-20C施工;

3.北側(cè)機(jī)動車道施工:基礎(chǔ)處理→裂縫處理→縱、橫縫粘貼玻纖格柵→噴灑快裂型乳化瀝青→SBS改性瀝青sup-10C施工→外摻改性瀝青AC-20C施工;

4. 全幅車道AC-13C瀝青砼面層施工。

(二)主要施工工藝質(zhì)量控制技術(shù)要求

1.板底脫空壓將工藝質(zhì)量控制要求

(1)板底脫空壓漿質(zhì)量評定采用貝克曼梁彎沉儀(5.4m),其判斷指標(biāo)為:接縫(裂縫)兩側(cè)的板邊彎沉差(WL-WU)>0.08mm;接縫(裂縫)兩側(cè)的板邊平均彎沉值(WL-WU)/2>0.35mm。

(2)彎沉值檢測點(diǎn)的布置應(yīng)注意:橫縫測點(diǎn)應(yīng)位于距相鄰板塊橫縫0.3m的地方,縱縫測點(diǎn)應(yīng)位于距相鄰板塊縱縫0.3m的地方。

(3)灌漿材料指標(biāo)要求:普通硅酸鹽水泥采用42.5級,粉煤灰不低于二級,混凝土膨脹劑的膨脹率為0.03%~0.05%,復(fù)合早強(qiáng)劑為國標(biāo)一級。

(4)灰漿配合比合格性指標(biāo)為:7天側(cè)限抗壓強(qiáng)度>3.5Mpa,水灰比不大于6%,流動度>140mm。

(5)每塊板布孔5~7個,鉆孔深度為混凝土板厚度,穿透基層于路床頂面。

(6)灌漿施工壓力控制在1.0 Mpa ~1.5 MPa,灰漿攪拌時間宜控制在5~10min,而且應(yīng)在30min內(nèi)用完。

(7)壓漿施工結(jié)束后,養(yǎng)生3天后進(jìn)行合格性檢測。

2.路面板病害處治工藝技術(shù)要求

(1)對病害嚴(yán)重的板塊采用挖除,用C20混凝土回填。

(2)裂縫處理:寬度小于1cm的裂縫,清縫后用道路膠灌填;裂縫大于1cm的裂縫,進(jìn)行鑿槽清縫,采用道路膠加軟木條回填。

(3)粘貼玻纖格柵和灑布快裂型乳化瀝青。粘貼玻鋼格柵前,對已處治過的水泥路面進(jìn)行全面清洗,在沿道路橫縫、縱縫鋪寬度為1.0m的玻纖格柵并固定。然后按0.6~0.8L/m2灑布快裂型乳化瀝青。嚴(yán)禁車輛在粘貼好的玻纖格柵的路面上調(diào)頭,以免造成玻纖格柵起皺。

3.主要原材料質(zhì)量控制要求

(1)路面粗集料加工每批按2000T抽檢驗(yàn)收一次,碎石中含水銹石、雜質(zhì)多、風(fēng)化嚴(yán)重且表面粉塵過多的屬于不合格。

(2)路面細(xì)集料加工每批按500T抽檢驗(yàn)收一次,其砂當(dāng)量不符合要求的石屑不得使用,與瀝青應(yīng)有良好的黏結(jié)能力,宜采用中砂。

(3)瀝青混合料的填料必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉。礦粉要求干燥、潔凈,能自由地從石灰倉流出,質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范中的技術(shù)要求。

(4)SBS改性瀝青的性能指標(biāo):SBS改性瀝青I-D各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求如下:針入度(25℃,5s,100g)=30～60dmm,延度(5℃時)不小于20cm,軟化點(diǎn)不小于60℃,閃點(diǎn)為小于230℃,溶解度不小于99%,彈性恢復(fù)(25℃時)不小于75%。

4.瀝青砼生產(chǎn)、攤鋪碾壓質(zhì)量控制要求

(1)瀝青砼混合料的拌制。1)瀝青混合料用LB-1500C型間歇式瀝青砼拌和站拌制。SBS改性瀝青sup-10c型混合料的出廠溫度為160℃~180℃,外摻改性AC-20C和AC-13C型普通瀝青砼混合料的出廠溫度為150℃~165℃,加入外摻改性劑時,混合料干拌與濕拌總時間為50秒。2)瀝青混合料要拌和均勻,所礦料顆粒全部裹覆瀝青結(jié)合料,做到無花白料、無結(jié)團(tuán)或結(jié)塊或嚴(yán)重的粗細(xì)料分離現(xiàn)象。一般拌和時間為45s左右,不符合要求時不得使用,并應(yīng)及時調(diào)整拌和時間。

(2)熱瀝青混合料的運(yùn)輸。1)熱拌瀝青混合料采用自卸汽車運(yùn)輸至攤鋪場地,車廂底板和側(cè)板應(yīng)涂一層隔離劑,防止瀝青與車廂板黏結(jié)。2)拌和機(jī)向運(yùn)料車裝料時,為減少粗細(xì)集料離析現(xiàn)象,每卸一斗混合料就挪動一下汽車位置,盡量縮小貯藏倉下落距離。3)當(dāng)運(yùn)輸時間在半小時以上或氣溫低于10℃時,運(yùn)料車用篷布覆蓋。瀝青混合料運(yùn)至攤鋪地點(diǎn)后,現(xiàn)場施工人員檢查拌和質(zhì)量并測量溫度,瀝青砼混合料運(yùn)到施工現(xiàn)場一盤不得低于145℃(改性瀝青砼一盤不得低于160℃)。4)已經(jīng)離析、結(jié)塊以及低于規(guī)定鋪筑溫度或被雨淋濕的料應(yīng)廢棄,不得用于工程上。

(3)瀝青混合料的攤鋪。1)在鋪筑混合料之前,再次對下層進(jìn)行檢查,特別注意下層的污染情況,不符合要求的要進(jìn)行處理。2)采用寬度為7.5m的攤鋪機(jī)攤鋪,攤鋪機(jī)在開始受料前料斗應(yīng)涂刷隔離劑。3)瀝青混合料攤鋪厚度是根據(jù)設(shè)計(jì)厚度及樁號、標(biāo)高與其松鋪系數(shù)確定。松鋪系數(shù)要根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)確定,應(yīng)力吸收層的松鋪系數(shù)為1.2。4)攤鋪機(jī)在攤鋪時,帶振熨平。應(yīng)力吸收層攤鋪速度控制在1.5m/min以內(nèi)。罩面層攤鋪速度控制在2.0m/min,不得隨意變換速度或停頓。攤鋪后,立即用3m或6m直尺進(jìn)行平整度檢測,不符合要求的立即處理。檢測頻數(shù)為沿?cái)備伔较蛎?~5m一個點(diǎn)。5)瀝青工鏟補(bǔ)、刮平瀝青混合料面層時,不得反復(fù)撒料或刮平,不得站在未碾壓的混合料面層上。

(4)瀝青混合料的碾壓。1)瀝青混合料經(jīng)檢查平整后要立即碾壓。在碾壓應(yīng)力吸收層時,采用1臺12t和1臺8t的雙鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行。碾壓工作從道路兩側(cè)向路中心進(jìn)行,相鄰碾壓帶應(yīng)重疊20cm以上,分初壓、復(fù)壓和終壓三個階段。初壓用8t壓路機(jī)靜壓2遍,初壓溫度大于150℃;復(fù)壓采用12t壓路機(jī)進(jìn)行,碾壓8~10遍,使其達(dá)到壓實(shí)度;終壓在復(fù)壓后進(jìn)行,采用8t壓路機(jī)進(jìn)行,消除輪跡,終壓溫度不低于110℃。在罩面層碾壓前,必須灑布0.4~0.6L/m2的快裂型乳化瀝青黏結(jié)層,并配備三臺壓路機(jī)(1臺雙輪震動壓路機(jī)、1臺膠輪壓路機(jī),1臺雙鋼輪壓路機(jī))。初壓應(yīng)震動碾壓3~4遍,當(dāng)溫度降到140℃左右時,用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行復(fù)壓6~8遍,收跡碾壓2~3遍。碾壓結(jié)束后,當(dāng)路面溫度降至50℃時,方可開放交通。2)瀝青路面的接縫處理。本工程單幅路面寬7.5m,采用一臺攤鋪機(jī)沿路縱向全幅攤鋪,一次成型,消除分幅縱縫。橫向接縫處,攤鋪前必須切割整齊,并在毛邊涂刷乳化瀝青,確保前后施工搭接良好。攤鋪時縱縫要保證處于直線狀態(tài),在攤鋪另一寬度時,重疊在已鋪層上5~10cm,人工刮平后將多余的料鏟走。碾壓時應(yīng)先在已壓實(shí)路面上行走,碾壓新鋪層10~15cm,然后壓實(shí)新鋪部分,再往剛碾壓實(shí)路幅重疊10~15cm,保證接縫壓實(shí)緊密。相鄰兩幅及上下層接縫必須錯位。橫向接縫采用平接熱接縫,即在接縫處用紅外線熱瀝青路面熱補(bǔ)機(jī)對已壓實(shí)路面進(jìn)行加熱軟化后,再在其上攤鋪瀝青砼,使新鋪的瀝青混合料與已壓實(shí)的路面銜接緊密。橫向接縫碾壓時,壓路機(jī)進(jìn)行橫向碾壓,先在已壓實(shí)路面上行走,碾壓新鋪層10~20cm,然后每壓一遍向新鋪部分重疊10~15cm,直至全部在新鋪層上為止,再改為縱向碾壓。

5.抗車轍劑外摻改性工藝技術(shù)要求

(1)本工程采用的抗車轍劑,其性能指標(biāo)符合以下要求:粒徑≤6mm,密度=0.9~1.1g/cm3,吸水率<2%。

(2)潭中西路屬于中等交通,抗車轍劑摻量為瀝青混合料質(zhì)量的0.3%。

(3)抗車轍劑瀝青混合料主要的性能技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足:動穩(wěn)定度≥3000次,浸水馬歇爾試驗(yàn)殘留穩(wěn)定度≥85%,凍融劈裂試驗(yàn)的殘留穩(wěn)定度≥80%,低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變με≥3000(試驗(yàn)方法按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的方法進(jìn)行)。

(4)投料方式與計(jì)量:采用海川公司OP-R物料專用自動加料機(jī)進(jìn)行自動投料。

(5)拌和控制:為使抗車轍劑能夠均勻地分散到瀝青混合料中,抗車轍劑加入后應(yīng)與集料進(jìn)行干拌,然后再噴入熱瀝青進(jìn)行濕拌。摻抗車轍劑瀝青混合料的施工溫度應(yīng)高于普通瀝青混合料5℃~10℃,并嚴(yán)格控制拌和溫度與時間,每盤料拌和溫度差應(yīng)小于5℃,拌和時間差小于5s。

(6)施工過程的質(zhì)量檢測。施工階段上、下面層的質(zhì)量檢查包括:油石比、礦料級配、穩(wěn)定度、流值、空隙率、殘留穩(wěn)定度;混合料出廠溫度、運(yùn)到現(xiàn)場溫度、攤鋪溫度、初壓溫度、碾壓終了溫度;混合料拌和均勻性;面層厚度、平整度、寬度、高程、橫坡度、壓實(shí)度、橫向偏位;攤鋪的均勻性。

五、試驗(yàn)段工程主要施工質(zhì)量檢測試驗(yàn)成果匯總

從以上各表數(shù)據(jù)可以看出,在瀝青混合料生產(chǎn)和各施工階段,通過嚴(yán)格按技術(shù)要求進(jìn)行質(zhì)量控制,瀝青砼生產(chǎn)和鋪筑后的路面各技術(shù)指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。經(jīng)過半年多開放交通,目前試驗(yàn)段路面瀝青砼層平整、密實(shí),未發(fā)現(xiàn)下沉、開裂、碎裂、脫皮或離析等路面病害。據(jù)現(xiàn)場檢測,試驗(yàn)段瀝青砼性能穩(wěn)定、密水抗滑,形成了有效的骨架型嵌鎖結(jié)構(gòu),有較高的抗變形能力,極利于行車。因此,可以說本試驗(yàn)段采用的結(jié)構(gòu)層形式與厚度、骨料粒徑、配比等各種指標(biāo)及施工控制手段還是比較適宜的。

六、主要結(jié)論與建議

柳州市目前有水泥砼路面約400萬平方米,相當(dāng)一部分城市干道已接近使用年限,路面基層和底基層材料組成和施工質(zhì)量參差不齊,所以路面結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度與質(zhì)量也存在較大的差異。通過試驗(yàn)路段的施工實(shí)踐,已初步探索和建立了路面病害評價(jià)與板底脫空壓漿質(zhì)量驗(yàn)評標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法,包括罩面結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量抽檢標(biāo)準(zhǔn)與方法,但仍待進(jìn)一步完善與補(bǔ)充。

1.建議柳州市市政管理部門開展市政道路使用質(zhì)量評價(jià)系統(tǒng)應(yīng)用研究,總結(jié)和開發(fā)出一套概念明確、簡便有效的道路使用質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)以及先進(jìn)快速的檢測方法,建立一個道路使用質(zhì)量數(shù)據(jù)和相關(guān)各類信息完整的道路維修管理系統(tǒng),為市政道路的大修改建方案與維修管理提供科學(xué)決策的依據(jù),進(jìn)一步提高市政道路維護(hù)管理水平,為廣西乃至全國的水泥砼路面維修提供借鑒。

2.根據(jù)柳州市自然氣候特點(diǎn)以及路用材料資源分布特征,對罩面結(jié)構(gòu)瀝青混合料工程級配進(jìn)行了系統(tǒng)的室內(nèi)外試驗(yàn),提出了柳州市市政道路瀝青混合料工程設(shè)計(jì)級配,如下表:

3.在瀝青混合料中摻加抗車轍劑能夠提高瀝青砼的抗變形能力,且相比采用改性瀝青作為抗車轍材料更經(jīng)濟(jì)、方便和靈活。據(jù)測算,按本試驗(yàn)段摻0.3%抗車轍劑生產(chǎn)的混合料與改性瀝青混合料相比,其成本可節(jié)省約35%。因此,建議柳州市的道路管理養(yǎng)護(hù)部門在市政道路維修養(yǎng)護(hù)中推廣應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)。

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作者簡介:王海鳳(1976- ),女,廣西博白人,柳州市市政設(shè)施維護(hù)管理處工程師,研究方向:市政設(shè)施(道路、橋梁、排水)維護(hù)管理工作及維修材料。