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沥青路面预防性养护材料的开发及技术性能研究

2021-08-03

四川水泥 2021年8期
关键词:预防性橡胶沥青路面

郑 凌

(福建省船政交通职业学院, 福建 福州 350000)

1 当前道路现状分析

自改革开放以来,我国就从未停止对交通道路的建设,从 1964年我国建设第一条高速公路开始,截止 2001年,中国高速公路的总里程就已经位居世界第二了,此时的高速公路总里程已达到1.9万公里。在2004年,中央国务院通过了《国家高速公路网规划》,并在2005年发布了“7918”工程,至此,中国全面展开了交通运输道路建设。截止 2018年年底,中国高速公路总里程达到了14万千米,正式登上世界第一的宝座。

在这些建设好的高速公路中,75%以上都是由沥青铺设而成,因此,沥青路面的养护直接影响着高速公路的质量以及使用寿命。随着道路建设的快速发展,对道路的养护任务也是越来越重了,因此,如何去提高道路养护的技术水平成了有关部门最关心的话题。

2 进行道路预防性养护的意义

预防性养护是针对已经建设好的道路和道路的配套设施,尽可能的去减少道路被破坏的可能性或者将道路被破坏的时间延长,并保持着道路应有的功能状态。采取这种措施虽然在道路建设初期会投入一定的资金,减少了后期养护时投入的资金。采用这种措施的出发点一是在不增加道路的承受力的情况下保持道路的良好状况,延缓了道路被破坏的时间,二是可以根据不同路段采取不同的措施,提前计算好该路段的对应养护资源,避免后期养护造成不必要的资源浪费。

预防性养护是一种科学的养护方法,需要强调养护管理的主动性以及合理性,争取以最低的成本取得最大的效益,同时采用预防性养护也在修复路面依旧存在的功能性的一些对道路有害的一些隐患,同时也能保证延缓一部分的结构损坏[1]。

《交通运输部“十二五”公路养护管理发展规划》要求全面推行预防性养护。在一定的成本控制下,针对我国的国情制定一系列的预防性养护政策,研发预防性养护技术,规定预防性养护标准,同时将对应的项目资金列出以方便后期预算[2]。

3 沥青路面新型灌封胶产品研发及技术性能研究

3.1 沥青路面裂缝的分类

沥青路面最常见的病害就是裂缝了,针对裂缝问题,国内外都进行了很多的研究并对其进行了分类。

这种裂缝的分类仅适用于对裂缝的外表状态进行分类,并没有对产生裂缝的原因进行归纳,根据形成裂缝的原因又可以把裂缝分为两大类即荷载型裂缝以及非荷载型裂缝,顾名思义,前者就是由于行车荷载产生的裂缝。比如,路面规划不合理,从而路面整体强度不足而遭到破坏,又比如,当汽车超过路面的承载重量上限,施工质量没有达到要求或者沥青路面年久之后路面老化的等问题都会造成路面出现荷载型裂缝。而后者多半是由于温度变化引起的伸缩裂缝,或者基层出现的反射型裂缝。大多数出现在路面上的裂缝都是荷载型裂缝。

3.2 裂缝修补材料分类

裂缝修补材料按照其特性可分为四大类:

3.2.1 传统型

传统型的材料大部分为乳化沥青、橡胶沥青以及沥青玛蹄脂等,这类材料最大的有点就是使用成本低廉,但他最大的缺点就是使用效果差,从而导致养护成本极高。

3.2.2 加热型

加热型的材料主要是橡胶沥青等,这种材料大多用于高等级沥青路面,同时也可用于水泥路面,也是目前沥青路面使用最多的沥青。

3.2.3 常温型

常温型的材料主要有聚氨酯、聚硫以及有机硅等等,这类材料不是路面的主要铺设材料,它一般在新建路面接缝的时候使用,不适合充分渗入裂缝。

3.2.4 贴缝型

贴缝型的材料主要是聚合防水膜以及聚丙烯机织物等,这是填补裂缝的常用材料,其主要用于填缝,贴缝以及压缝等裂缝修补工作。

3.3 裂缝修补技术分类

裂缝的修补有很多种技术种类,不同的种类使用的材料不同,修补工艺也不同,所达到的效果也不同,因此,对于不同的路段产生的裂缝应当进行分析之后选择不同的修补技术填补裂缝。

国外常用的修补技术是灌缝技术,这种技术需要对路面进行开槽,将裂缝清理干净之后,然后把材料灌进裂缝中进行修补工作,这种修补技术需要用到专业级的设备及材料,属于要求较高的修补技术。

由于国外的沥青路面里程远远不及国内的路面里程,所以国外使用的修补技术不一定适用于国内,所以国内采用的修补技术大多为填缝技术,这种修理技术就没有灌缝技术那么麻烦,它不需要开槽,只需要将裂缝进行简单的清理之后将材料填补在裂缝里即可,极大的节省了填补裂缝的工作时间,也节省了大量的物力人力资源。

还有一种技术是贴缝技术,这是近年来才兴起的新技术,这种技术既不需要开槽,也不需要清理裂缝,直接将材料填补在裂缝里,然后将裂缝与路面压平即可,不过这种填补方法产生的效果是不如前两种方法的[4]。

3.4 新型灌缝胶的研发

3.4.1 研发思路

橡胶沥青灌封胶是一种由很多种化学材料融合而成的混合物,其主要成分有沥青和橡胶粉,再配备一定比例的改性剂、成膜剂、软化剂等等一系列的矿物填充物,而这些填充物的材料选择性较高。

根据功能特性可将主要材料选用为以下类别:

沥青:采用普通的重交沥青,再根据实际情况添加一定量的软沥青或者硬沥青。

橡胶粉:这种橡胶粉一般来自废旧的轮胎或者高天然橡胶含量的橡胶屑,其根据不同生产温度可分为常温下的粗橡胶粉以及低温下的细橡胶粉,可根据实际情况添加不同的橡胶粉。

采用成膜剂就是为了使橡胶沥青灌封胶表面干结成膜让橡胶沥青灌封胶中的油分不易挥发,从而让橡胶沥青灌封胶的弹塑性得到保证。而软化剂就是为了提高橡胶沥青灌封胶的柔韧性,即其在不同环境下的变形能力。

3.4.2 技术研发步骤

按照技术研发思路,可将技术研发的步骤归纳为以下几个步骤:

①初步筛选橡胶沥青灌封胶的主要成分并确定基本使用材料

②初步拟定配备比例并着手制作橡胶沥青灌封胶

③对制作出来的橡胶沥青灌封胶的性能进行测试并得出结论

④根据结论确认出橡胶沥青灌封胶所需要的具体材料

⑤根据所选出的材料以及得出的结论重新进行材料配比

⑥将再次配比好的材料制作出新的橡胶沥青灌封胶

⑦设立参照组

⑧对新的橡胶沥青灌封胶进行测试分析

⑨确定几种具有良好性能的橡胶沥青灌封胶的材料配比方案[3]

橡胶沥青灌封胶的性能测试方法如图所示:

3.4.3 橡胶沥青灌封胶施工工艺

本篇文章研究的是加热型的新型灌封胶,这种灌封胶在施工时对于灌入时的温度控制要求较高,因为这种灌封胶的灌入温度将直接影响到灌入的灌封胶的质量以及与裂缝凹槽的粘合度,在灌入时,通常需要将温度控制在180℃~200℃之间。

裂缝填补工作可归纳为以下四个步骤:

①开槽

这填补裂缝之前对裂缝进行开槽的目的是为了将裂缝的空间扩大,防止新填入的灌封胶材料会因为裂缝边缘即将开裂或者合拢受到不应有的拉伸力或者应力作用,同时也是为了将灌封胶材料与沥青路面充分粘合不至于发生荷载型破坏。

需要声明的是,对于细小的裂缝(缝宽<6mm),是可以不用进行开槽处理的,因为这种裂缝可能会因为气温的变化重新合拢,如果对这种裂缝进行开槽的话就会导致其整体结构遭到破坏,因此对于此类裂缝,只需要将灌封胶材料填入其中即可。

对于宽裂缝(缝宽>6mm)的处理方法最好是需要进行开槽再处理,因为一般的宽裂缝即便是温度发生变化,他也不可能完全性的合拢,其内部整体结构依然被破坏,因此在修补宽裂缝的时候应该计算好需要开槽的深度及宽度,使用专业级的开槽机进行开槽。在开槽的时候要注意,不要只对裂缝的长度和深度进行开槽,还要对裂缝的侧面进行切割,将新的粘结面漏出来,这样就可以使得橡胶沥青灌封胶与原本的路面得到充分的粘结。

②清理

开槽完毕之后,还需要对开出来的凹槽进行清理,将凹槽中的渣滓和细屑清理干净,否则也会影响到灌封胶与路面的粘结度,严重的甚至会粘结失败。

③灌缝

在灌缝之前,应对开出来的凹槽进行预热,然后将加热好的灌封胶用灌封机均匀的灌入到裂缝槽里,同样的,由于橡胶沥青灌封胶对温度的高度要求,为了防止在灌入过程中出现温度下降的情况,应当在出料口加一道加热装置。

④养护

因为刚灌入的灌封胶具有较高的温度且仍然具有一定的粘着度,如果直接开放通车,可能会有过往车辆将刚灌入的灌封胶粘着车辆轮胎上,导致刚填补好的裂缝再次出现。因此对于刚刚填补好的裂缝,应当根据当地具体的温度情况进行不同时间的冷却,为了保险起见,还可以在填补好的裂缝上撒上一些细砂,防止灌封胶与来往车辆的轮胎直接接触[5]。

4 橡胶沥青灌封胶的效益分析

橡胶沥青灌封胶的主要成分橡胶粉,由于大部分是来自于废旧的轮胎,因此对于多年来由于囤积的废旧轮胎引起的“黑色污染”起到了削减作用。中国是一个发展中国家,走的是可持续发展道路,对废旧轮胎的使用无疑是一项资源的再利用项目,而且是符合我国国情的一条可以坚定执行的道路,这在一定程度上也使得工程所需的成本大大降低,使项目部可以用有限的资金取得最大的效益。

5 结语

在公共交通设施建设过程中,难免会出现一些老化或者遭到人为的以及自然的一些破坏,所以在建设之前就应当考虑到这部分结果,并对该结果布置后续修复措施。

由于我国对于公共交通运输的大力发展,位居世界第一的公路里程带来的巨大的养护压力和高额的养护成本,所以,对预防性养护措施进行创新改善,研发新的养护材料,研究新的养护技术,尽最大努力的降低养护成本和难度,尽可能的节省社会资源,促进再生资源的利用是道路养护工程中应当时刻考虑的问题。

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