淺談瀝青路面病害的處理

郭太龍

(邢臺路橋建設總公司)

在瀝青混凝土路面中,坑槽是瀝青路面的典型病害之一。嚴重影響路面的平整度和行車的舒適性、安全性。坑槽產生后破壞會較快發展,造成養護費用的增加并嚴重危及駕乘人員的安全。

1 坑槽破損和維修機理

1.1 坑槽產生的原因

由于瀝青路面上面層混合料局部配合比差,油石比較小、空隙率較大、瀝青與石料的粘附力弱,路表水(雨水或雪水)進入并滯留在表面層瀝青混合料中,在行車荷載尤其是重載車輛的沖擊力作用下,產生的動水壓力使表面層的瀝青從石料表面剝落下來,瀝青路面便會出現局部松散破損。散落的石料被車輪甩出,路面自上而下逐漸形成坑槽。這類坑槽通常深為 2～5 cm,這是瀝青路面早期破壞中是各類坑槽中最早產生,也是產生數量最多的一類。

在低等級公路中,底面層和基層間產生坑槽,此類病害容易發生在翻漿現象嚴重的路面,在重載車輛作用下,自由水產生很大的壓力沖刷基層混合料表層細料,形成灰白色漿。在動水壓力和孔隙水壓力的反復作用下,使得整個面層范圍內的基層粒料出現松散,并反射到面層,形成惡性循環,最終導致坑槽出現。這類坑槽完全形成后通常深度都大于10 cm,并且絕大多數都在車流量較大的行車道上或重載車輛較多的廠礦道路上。發生該類病害時,通?；鶎右驯粐乐仄茐?而且在形成坑槽之前路面亦表現出其他破壞現象而需要治理。

1.2 瀝青路面坑槽的維修機理

瀝青路面產生坑槽破損不僅影響路面的表面功能和使用性能,更對安全產生很大的影響。及時修補坑槽可達到以下效果。

(1)恢復瀝青混凝土路面的表面功能,恢復行車平順性和舒適性。

(2)坑槽的破壞減薄了結構層,及時修補能恢復路面的局部強度和承載能力。

(3)彌補坑槽破損處原有路面的強度和耐水性的不足,具有明顯的補強作用。

(4)提高破損處承受車輛和水等外部荷載的能力,防止進一步破壞,做到防治結合。

2 確定坑槽修補材料

(1)坑槽冷修補材料。這類快速補路材料為黑色顆粒狀固體,有石油溶劑氣味。不溶于水,無腐蝕性,符合環保要求。一般有兩種集料規格。第一種主要骨料粒徑為 8～10mm,可用來修補深度在 30mm以上的坑槽:另一種主要骨料粒徑為 3～5mm,可用來修補深度在 30 mm以下的坑槽。

該種材料無需加熱或攪拌,無需特別工具或技能,操作簡單方便,自由流動性高,與其他材料粘結性強,可以在低溫、酷暑等氣候下實現對路面坑槽的 24 h修補。修補完工可立即開放交通,解決了傳統路面因受養護期、氣候、材料最低購買量的制約,而使路面坑槽不能及時修補,或者在修補過程中嚴重影響交通的固有弊病。其一般為桶裝,密封桶裝儲存可長達 10個月以上。開桶后,用剩余料不會短時硬化固結,在 1個月內仍可正常使用。

(2)坑槽熱修補材料。用于日常養護的熱修補材料主要為各種規格的瀝青混合料,由于一般的坑槽只有 5 cm左右,為了保證修補處的壓實度,不發生離析現象。根據實際經驗,選擇日常用的熱料規格主要為 AC-16或 AC-13及添加改性劑的粒徑較小的集料。

3 坑槽修補工藝

(1)冷料冷補工藝。該施工工藝主要用于應急性修補,通常先要開槽成型,將待補坑槽松散物、灰塵或淤泥清除干凈,再用風力滅火機進行強吹。倒入冷補料。松鋪系數為1.2～1.5,攤鋪均勻,保證坑槽周邊材料充足。但不要漫散至坑槽邊沿外的路面。然后用夯錘或振動式路碾機壓實(日常施工時通常采用平板夯,如遇特殊情況可直接使用夯錘),深度在 6 cm以上的坑槽必須分層投料夯實。若密實度不足,則經車輛行駛碾壓,修補處會略有下沉,此時不必挖除坑內原填冷補材料,只需將更細一級的冷補料鋪上壓實即可。為防止此類情況的發生,通常使修補后坑槽地表面略高于周圍路面約 5～10mm)。運行一段時間修補處即會與路面持平。每桶 25 kg裝的冷補材料可修補面積約為 50 cm×50cm、深4.5 cm左右的坑槽。使用冷補材料只需要大約10min即可開放交通。該施工工藝一般在低等級公路上應用較廣泛。

(2)熱料熱補工藝。隨著養護設備的發展,逐漸采用加熱設備進行路面的就地熱修補,能較好地解決接縫的問題,并且熱修補技術可明顯提高施工質量。市場上使用的設備如英達科技公司生產的“修路王”設備以及河南高遠養護公司生產的熱修補設備等,其主要原理是采用 100%高強度輻射熱加熱墻,先將瀝青路面加熱、耙松、噴灑乳化瀝青,使瀝青料再生,再加入熱的新料,用自帶的壓路機將其壓實,能夠達到很好的修補效果。

這類就地熱修補設備的主要工藝如下。

測定破壞部分的范圍與深度,按“圓洞方補、斜洞正補”的原則,劃出坑槽修補輪廓線(正方形或長方形),適當外移5 cm左右,使得接縫處理效果更好。將加熱板調整到合適的位置,選擇適當的加熱區域。用加熱板加熱待修的區域,可以自行設定時間,一定時間后路面被軟化。耙松軟化的路面,切邊。噴灑乳化瀝青形成一層粘接瀝青,從料倉中輸出一直保溫的新的瀝青混合料。攤鋪整平,再噴灑適量乳化瀝青作為再生劑。由邊部向中間反復壓實 4～6遍。清理作業區域,開放交通,通常夏季開放交通略晚。

一般情況下修路王修補加熱墻面積范圍內的病害大概需要 20m in,修復后接縫密合、平整、美觀、耐久。

(3)熱料冷補工藝。熱料冷補適合于雨天搶救性修復。通常路面在通車幾年后,一場雨會引起全線路面出現幾百、上千個坑槽。為了確保行車安全,可以利用熱修補設備的加熱倉保溫熱料,沿線填補坑槽。此時不用對原始坑槽進行處理,填滿后直接壓實,待好天后用加熱墻對原修補坑槽接縫處進行加熱處理。這樣既達到了道路安全防范的應急處理,同時也不影響路面的修補質量,此措施越來越多地被高速公路養護單位在雨天施工時所采用。

4 修補工藝的壽命周期費用分析

(1)冷修補技術。根據養護的大量實踐,冷補材料修補坑槽可以充分發揮施工方便、開放交通快的優點,但由于與原路面較薄弱的粘結性,在行車荷載和雨水的不斷沖刷下其最終的修補壽命通常只有2個月左右之后需要再次處理。對于50 cm×50 cm的表面層坑槽,通常需要一桶 25 kg的冷料。這是一種應急性的修補措施,可以解決臨時性的影響安全的坑槽修補。但作為全線的日常使用,相對來說價格偏高。

(2)熱修補技術。就地熱修補技術通常需要配備較昂貴的修路設備,一次性投資較大,但是每次的原始材料成本非常低,相當于瀝青混合料的材料價格加上所耗費的液化氣價格,通過對路面病害修補的合理安排、統籌規劃,日常養護成本將可以降到最低。通常采用熱修補技術修復的坑槽能達到 1a以上才需要再次修補,而有的已達到了永久性修復的水平。具有獨立養護職能的高速公路養護單位采用大型熱再生修路設備,無論經濟效益還是公路養護質量,均具有明顯的優勢。

冷料冷補作為應急性修補具有很好的適用性,而熱料冷補適合雨天大量的坑槽修補。熱料熱補盡管初期設備投資較大,但通過病害修補的合理安排,每次的養護成本并不高,并且修補的質量明顯優于其他工藝,是高速公路養護單位日常養護的首選工藝。