双组分硅酮胶在路面裂缝快速抢修中的应用

2016-04-20苏炳远

公路与汽运 2016年2期

关键词：施工工艺公路

苏炳远

(海南省交通运输厅,海南海口 570100)

双组分硅酮胶在路面裂缝快速抢修中的应用

苏炳远

(海南省交通运输厅,海南海口 570100)

摘要:通过对传统灌缝沥青和硅酮胶灌缝材料在工程使用性能、耐久性、耐高温、使用便利性等方面的对比,分析了双组分硅酮胶灌缝材料的优势和较好的工程推广前景;介绍了硅酮胶灌缝处治路面裂缝的主要工艺流程及注意事项;结合海南223国道快速抢修工程,分析了采用硅酮胶灌缝料对路面进行抢修的良好处治效果和经济效益。

关键词:公路;硅酮胶;裂缝处治;快速抢修;施工工艺

水泥路面是中国高等级路面的主要结构形式之一,在交通荷载及自然环境因素作用下,许多路面出现了早期微裂缝,如果不及时进行修补,会导致路面出现结构性损坏。海南省降雨较多,雨水对路面的影响较大,渗入的雨水在集中应力影响下使裂隙内部形成高压水,并不断冲刷裂缝内部,从而使裂缝加剧;雨水也会引起路面板内部钢筋锈蚀,降低路面耐久性。若出现裂缝的水泥面板不及时处治,诱发更为严重的道路病害后再进行处治,则可能需进行换板、注浆等处理,造成维修经费和工程量剧增,难以体现水泥砼路面使用寿命长和养护费用低的优势。国内传统路面裂缝修补材料存在位移能力差、面板在高温膨胀时产生的拉力会导致接缝处开裂而渗水、抗紫外线老化能力不强、密封效果差的缺陷,硅酮胶因其良好的工程使用性能而在裂缝修补工程中得到较广泛应用。

1 性能分析

1.1 国内传统灌缝沥青材料

沥青是一种靠加热来密封的材料,受温度的影响较大。主要存在以下缺陷:

(1)使用性能差。主要体现在沥青的位移能力差,面板在高温膨胀时产生的拉力会导致接缝处开裂而渗水。

(2)耐久性差。抗紫外线老化能力不强,使用1年左右性能就开始退化,影响密封效果,破坏严重部位甚至需重新灌缝;高温时,行车过程中易将沥青挤出,导致裂缝不饱满。当裂缝密封性出现问题后,会直接影响路面的使用性能。

(3)施工安全性欠佳。施工时油罐加热需配备明火,存在明显安全隐患,尤其是大范围使用时施工现场人员、机械较多,一旦失火后果不堪设想,是施工生产中一个较显著的危险源。

(4)环境污染较严重。沥青灌缝材料为黑色,与水泥路面相比色差明显,高温季节沥青极易被车轮挤出带走,污染水泥路面,影响路容路貌。沥青加热时产生的烟气会成为新的污染源。

1.2 硅酮胶类材料

用于砼的硅酮密封胶是一种新型接缝密封材料,在美国目前已有超过一半的公路使用这种材料进行路面接缝密封,取代了传统的灌缝沥青材料。硅酮胶材料充分考虑了砼呈碱性的特点,能很好地粘结砼。其主要技术性能指标要求见表1。

表1 硅酮胶类密封材料的技术要求

硅酮胶材料的优点如下:

(1)使用性能好,表现在压缩、恢复性能好。完成修复的裂缝处周期变位大,高恢复性的材料才能保证裂缝修补处的密封性和防水性。硅酮密封胶的压缩恢复性远高于一般密封材料,压缩性能强能满足高温下路面板的温度变形位移;恢复性好的材料才不会被大量挤出,石子也不会嵌进接缝中,能有效防止接缝料损坏。相较而言,硅酮胶具备其他类密封材料所不具备的自我保护的恢复性,更适宜用于裂缝修复。

(2)耐久性好,使用寿命长。硅酮密封胶对表面粗糙、呈碱性的水泥面板的粘结力强,灌缝后密封性能好;在高低温度下均性能稳定,不需像普通沥青灌缝材料那样短期大规模更换。不会因紫外线照射而变硬、变脆、裂化,使用寿命长;耐化学腐蚀和耐油性能好。

(3)温度稳定性宽泛。受气温影响不大,可在-50～150℃内保持弹性,低温不变脆、不变硬,高温不软化、不流淌,适合海南高温多雨天气特征。因此,硅铜密封胶能在一年四季各种天气条件下满足路面发生位移时的需要,从而降低砼路面热胀冷缩造成的影响。由于有机材料受温度的影响很大,尤其是沥青具有冷硬热软的特性,不能满足位移要求,而且易于失去弹性,使得砼路面质量严重下降。

(4)使用简便、节能环保。硅酮密封胶为双组分产品,施工简单,不需要事先混合;使用时不需加热,可减少能源消耗和环境污染;在空气中结皮固化时间快,半小时即可固化并具备防水功能,封闭交通时间短。

2 施工流程

根据裂缝的分布情况及灌缝胶的使用性能,将裂缝分为宽度小于6 mm的细缝和宽度大于6 mm的宽缝两类,并针对其特点采用不同的施工工艺。

2.1 细缝的修补

对于宽度窄、无明显骨料外露的细缝,采用扩缝灌浆法。施工步骤:1)接口清洁,一般步骤为切割→清缝→高压水柱冲洗→干燥→喷砂清洗→高压空气喷冲;2)安装被衬材料;3)涂敷底涂液,施打密封胶并修整;4)施工0.5 h后开放交通。

施工注意事项:1)安装被衬材料时,一般采用不吸水、可压缩的聚乙烯泡沫条,直径略大于裂缝宽度。安装时避免损坏泡沫条表面,否则灌缝时容易导致破碎部位施胶处出现鼓泡。2)注胶时,枪嘴对准裂缝,平稳、缓慢、均匀、适量地挤压密封胶使其进入裂缝内,施胶深度一般为6～13 mm;用刮刀向裂缝内推压密封胶,尽可能保证胶体更多地压入缝内。抹缝完成后进行检查,若胶体缺损应及时修整,确保无气泡、隆起等现象。胶面宜修整为凹形弧面且低于路面5 mm左右,以利于接缝的变化。图1为硅酮胶灌缝处治后的路面细缝。

图1 细缝灌浆处治后

2.2 宽缝的修补

对于宽度大、有接缝料损坏的宽缝,修补时其施胶方式与细缝有所不同。其施工步骤:1)接口清洁;2)施胶补缝;3)压实并修整;4)灌缝施工完成1 h后开放交通。

施工注意事项:1)在施胶补缝时,密封胶与粒径适宜的碎石子搅拌均匀后分次填入坑洞中,坑洞或裂缝较宽处分2～3次将料填满。2)在修补时,用手工抹刀将填入的胶石混合料压实并修整抹平,修复处深度以低于路面5 mm为宜。在完成修复的表面撒一层滑石粉。宽度较大或坑洞处修复完成后若需较快开放交通,可上覆一层白纸,周围以宽胶带纸固定,防止初期行车对修复处的影响。图2为硅酮胶灌缝处治后的路面宽缝。

图2 宽缝灌浆处治后

3 工程应用

3.1 工程概况

海榆东线(223国道)是海南省公路网三纵向国道公路中的东线公路,交通流量较大,如果封闭交通时间过长,会对交通造成巨大影响。因此,需采取快速、良好的路面抢修技术。该工程地处低纬度热带北缘,属热带海洋气候,年降水量较大,年均降水量达1 664 mm,日降雨量在0.1 mm以上的时间超过150 d,若不及时抢修已产生裂缝的路面,雨水会导致路面发生严重破坏。

对K18+000—K28+000试验路段进行路况调查,结果显示,该段路面存在破碎板、板角断裂、露骨、板底脱空和错台等病害,其中横向裂缝最明显,且间隔4 m左右均匀出现。据统计,细缝和宽缝的总长度为5 563 m,其中细缝长度占裂缝总长度的37.3%,宽缝长度占62.7%。对裂缝进行开槽处治,细缝开槽宽度和深度均为0.02 m,宽缝开槽宽度和深度均为0.025 m。按《公路技术状况评定标准》中的公式计算,得路面损坏状况指数PCI=75,路面使用性能评价等级为良。

3.2 机器和人员组织

采用硅酮胶灌缝材料对试验段路面进行抢修,一个施工班组的人员构成为技术人员2名、施工工人6名、安全员2名,工期为10 d,所需主要施工设备见表2。

3.3 经济及社会效益分析

水泥路面裂缝硅酮密封胶的价格约为5.5万元/t,参照湖南省和广西省的推广应用情况,在大面积使用且养护工人技术熟练的前提下,综合人工成本,灌缝单价为不超过20元/m,与传统灌缝材料成本相比无明显差别,但其使用寿命至少为传统沥青灌缝材料的2倍。两项对比,以年平均成本为评价指标,新型灌缝材料的成本只有传统材料的一半,经济效益明显。

硅酮密封胶材料能解决接缝密封性差的问题,同时更换和维修更及时便捷,可有效减小养护维修工作量;同时能提高路面平整度,既可减少交通事故的发生,也能树立公路管理部门更为良好的形象。

表2 水泥砼路面裂缝硅酮胶灌缝修补主要设备

4 结语

使用低模量、高位移硅酮密封胶作为填缝材料,相比传统灌缝沥青材料,该材料与水泥板的粘结性好,灌缝后密封性好。在强紫外线、高温天气为主的海南地区,其使用寿命一般为3～4年,耐久性好于传统灌缝材料。虽然两者施工进度并无很大区别,但前者施工成本明显降低。从环境保护的角度来分析,硅酮胶灌缝材料更清洁和美观。经近2年的路面复检,硅酮胶材料密封粘结完好,长期的耐久性还有待持续跟踪评估。

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