沥青路面精表处技术施工工法.pdf
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1、沥青路面精表处技术施工工法沥青路面精表处技术施工工法11 前前 言言随着公路建设的飞速发展,公路里程数量及质量有了较大提高。然而由于交通量的迅速增长,车辆重载、超载现象严重,致使路面早期病害频繁发生,严重影响道路的正常使用功能和使用寿命。为了有效缓解养护管理工作量快速增加、养护资金缺口大、环境污染严重等带来的压力,提高路网效率,以及除了加快养护管理体制与养护运行机制改革、加大养护资金的投入外,全面推行预防性养护已成为必然趋势。目前,广泛应用在我国高等级沥青路面的预防性养护中的技术有雾封层、稀浆封层、微表处、薄层罩面、灌缝等,然而受地域、施工环境及技术本身缺陷等因素影响,已不能完全满足当今道路预
2、防性养护的需要。特别是大部分预防性养护材料都是依赖进口或者引进的国外工艺,国内加工,与之相配套的机械设备的技术水平、实用性能与国外相比还有很大的差距。为了不断提高预防性养护的水平,就需要加强对预防性养护养护新材料、新工艺、新设备、新技术等四新技术的研究,全面推进我国沥青路面预防性养护技术的进步。精表处(Super-surfacing)实质是一种路面精细表面处理薄层,属于目前最为有效路面早期预防性养护技术之一。它是一种由高性能胶结料和细集料组成,通过专用施工设备铺筑到原路面,达到快速成型开放交通要求的薄层。依托工程表明:沥青路面精表处技术能有效封闭路面表层微裂缝,填充表层过大的孔隙,重新粘结表层
3、出现的松散、麻面等病害,并能减少甚至防止表层渗水;同时通过高性能胶结料强有力的粘结作用将同步撒铺的细集料紧密连接在原路面上,极大地提高了原路面的抗滑性能、使用耐久性,并改善了路面表观,加深了沥青路面的颜色,改善了路面行驶质量,美化了沥青路面,为驾驶员创造清晰的视野和稳定舒适的驾驶感。为加快沥青路面精表处技术标准化进程,2016 年在重庆市经济与信息委员会立项沥青路面精细表面处理技术(编号:2016-01-014),并参照重庆诚邦科技集团有限公司企业标准精表处(Q/CBK2-2016)和重庆诚邦科技集团有限公司主编在人民交通出版社出版的沥青路面精表处技术指南,依托重庆、湖北、陕西等省市实体工程进
4、行了应用研究,最终形成一套沥青路面精表处技术施工工法。22 工法特点工法特点本工法在沥青路面预防性养护技术方面,与传统方法比较有以下特点:1 施工工艺简单,对公路交通的影响小。通过专用的同步碎石封层车,将高性能胶结料和细集料同步铺撒在沥青路面的表面,通过适当养生形成的抗滑保护薄层。所养护路段的车道,经过48小时的养护成型时间,即可开放交通。2 通过以下三步,沥青路面精表处技术实现对原路面路面再生、粘结和修复,达到对路面表层路用性能的改善和提升:第一步:采用同步施工法将高性能胶结料和细集料同步铺洒到路面。第二步:高性能胶结料中的活性物质通过路面的微小裂缝及空隙,迅速渗透到道路表层内部,将其所接触
5、的老化组织进行润湿、溶胀、扩散及互溶。与此同时,高性能胶结料通过渗流作用自动弥合微小裂缝、孔隙,补给路面因沥青老化脱落的沥青结合料,将裸露的集料重新包裹粘结,并依靠细集料的填充和补强作用,实现对道路表层的密封以及对麻面、松散、微坑的初步修复。第三步:高性能胶结料通过一系列的交联反应将细集料紧密胶粘在旧路面上,成为一体,细集料在路面表层直接充当磨耗介质,起到保护基层和改善路面抗滑性能的目的,最终实现对旧路面表层的修复、路面性能改善和提升。3 该技术是一种低碳环保节约型的预养护技术,在施工的过程中无需加热,减少了能量的消耗和环境有害气体的排放,符合国家倡导以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济发
6、展模式。所养护的路面路用性能在3年内保持较好的状况。3 适用范围适用范围本工法适用于:1 高速公路、一级公路、二级及二级以下公路和市政道路中沥青路面的预防性养护,特别适合于处理路面老化发白、出现微裂缝、麻面、轻度松散、渗水以及抗滑力不足等早期病害。2 新建或改扩建高速公路、一级公路、二级及二级以下公路和市政道路中沥青路面的表层封水、抗滑力修复。33 高速公路、一级公路、二级及二级以下公路和市政道路中有特殊要求的沥青路面,但一般不适用于开级配沥青路面的预防性养护。4 工艺原理工艺原理本工法通过专用的同步碎石封层车,将高性能胶结料和细集料铺撒在沥青路面的表面,通过以下两个工艺原理,使路面的养护效果
7、得以实现,质量得以保证:1 渗透机理渗透机理发生早期破坏的沥青路面表层属于多孔介质模型,存在大量毛细管。高性能胶结料在专用车强大的喷洒压力下,通过毛细管作用渗入路面表层。同时,高性能胶结料在路面表层的渗流可以看作是粘性流体的毛细管流,其渗流速度沿着毛细管截面成抛物线分布。高性能胶结料渗入路面表层后,随着高性能胶结料本身的化学反应以及路面表层毛细管逐渐被填充,其速度逐渐下降,甚至停止渗透。那么在实施精表处后,高性能胶结料经沥青结合料、集料相互之间的微小裂纹与孔隙对路表进行强力渗透,不断对所接触的沥青混合料进行渗透吸附,并将材料中的活性物质带到路表深处。2 路面修复机理路面修复机理1)对老化沥青的
8、初步修复。沥青路面表层老化沥青的修复过程主要包括高性能胶结料对老化沥青的润湿、溶胀,相互扩散直至互溶。在这一过程中,老化沥青得到修复,路面表层微裂缝得以填充。2)胶粘及反应机理。高性能胶结料通过对老化组织初步修复后,由于其活性成分的作用,其间会发生被粘物与粘料的界面张力、表面自由能、官能基团性质、界面间反应等胶结反应。同时高性能胶结料中的环氧、聚氨酯、沥青等物质之间的交联反应,加速了高性能胶结料将细集料与旧路面之间的作用,并最终固结为一整体。3)微裂缝密闭机理。利用原路面表层存在微小裂缝和路面原有的空隙,高性能胶结料快速渗透到路面表层深处,并将孔隙填充,达到自动弥合微小裂缝、补给路面因沥青老化
9、脱落的沥青结合料的目的,在高性能胶结料渗透过程中将裸露的集料重新包裹粘结,同时依靠细集料对表面宏观构造的填充和补强作用,实现对道路表层的密封、补枪以及对麻面、松散、微坑的初步修复。参见图 4-1 微裂缝封闭机理示意图。4图 4-1 封闭微裂缝机理示意图通过高性能胶结料及细集料组合作用,可极大地提升原路面的路用性能,特别是细集料的使用可极大地提升路面抗滑性能和使用耐久性。4)封闭路面及改善表观机理。高性能胶结料通过架桥方式与集料、沥青混合料紧密结合在一起,维持一致的温度变化率,并在路面表层形成立体网络互穿结构的密实整体,提高道路的防水、防腐蚀性能,同时细集料在路面表层直接充当磨耗介质,起到保护基
10、层、美化路面和改善路面抗滑性能的目的,改善道路综合性能。5 施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程及操作要点施工工艺流程及操作要点5.1.1 施工前期施工前期1 施工前期的工作流程如下:路面抽样检测病害处治路况调查路面清理初步确定施工方案初步确定交通组织方案图 5.1.1-1 预养护前期工作流程图52 施工前期的操作要点:1)在接到业主施工通知后,首先要对目标段进行详细调查,了解目标段的建设养护情况、交通量、路面病害及清洁程度,在此基础上进一步对路面质量进行抽样检测、病害处治、路面清洁,通过经验数据及室内配合比试验初步确定施工方案及交通组织方案。2)原路面病害处理应按
11、照国家现行标准要求进行处理,表面局部粗麻的区域应单独处理达标,保证路面平整度和整体一致性。3)在精表处进场施工前,应对原路面预先整体清洁一遍,保证路面清洁干燥。5.1.2 铺设试验段铺设试验段的施工工艺流程及操作要点的施工工艺流程及操作要点1 铺设试验段施工工艺流程如下:铺筑试验段试验段评价确定施工方案施工准备确定交通组织方案图 5.1.2-1 施工工艺流程图2 操作要点:1)试验段应选择在具有典型代表的路段,试验段长度不小于 50m。2)在初步确定的施工方案基础上,通过试验段验证和调整高性能胶结料喷洒量和细集料撒布量、施工工艺,验证施工装备、各项技术参数和施工效果是否满足要求,并确定最终的施
12、工方案和配合比。3)施工配合比的高性能胶结料用量、细集料用量可调整,调整幅度不应超过0.3kg/。若超过此范围,必须重新进行混合料组成设计。65.1.3 正式正式施工的施工工艺流程及操作要点施工的施工工艺流程及操作要点1 正式施工的施工工艺流程如下:施工放线、作业面处理及确认材料上车准备、人材机全面检查及确认设备调试及参数设定安全技术交底及交通管制施工及路面维护开放交通图 5.1.3-1 施工工艺流程图2 施工中操作要点:1)在做好施工前期准备工作后,需要再次勘查现场,确保路面满足精表处技术要求,并对人员、材料、设备、施工配合比等进行全面确认。接着,进入正式施工程序。2)施工过程中应严格按照施
13、工技术参数组织施工,不得随意更改。3)施工过程中的局部不均匀处,应及时修补。若施工异常,应立即停止施工,找出原因,及时纠错。4)施工过程中可在精表处同步施工后立即采用胶轮碾压 12 遍,加速精表处成型,及促进细集料排布更紧密、有规则。碾压工艺应在高性能胶结料固结之前完成。5)如要在其上再加铺一层精表处或其他材料,应按照高性能胶结料技术要求进行。3 施工操作流程实例:5.1.3-2 交通管制75.1.3-3 原路面标线处理5.1.3-4 原路面清扫、清洁(关键点)5.1.3-5 人、材机全面检查及确认(关键点)85.1.3-6 车辆就位参数设定及确定(关键点)5.1.3-7 车辆参数设定及确定(
14、关键点)5.1.3-8车辆技术参数标定及确认(关键点)95.1.3-9 正式喷洒施工(关键点)5.1.3-10 喷洒施工(关键点)5.1.3-11 喷洒施工(关键点)105.1.3-12 喷洒施工(关键点)5.1.3-13 喷洒施工(关键点)5.1.3-14 喷洒施工(关键点)115.1.3-15 喷洒施工(关键点)5.1.3-16 喷洒施工(关键点)5.1.3-17 喷洒施工(关键点)125.1.3-18 局部修补(关键点)5.1.3-19 第一遍压实5.1.3-20 第二遍压实135.1.3-21 路面养生及交通维护5.1.3-22 开放交通5.2 配合比配合比设计设计5.2.1 一般规定
15、一般规定1 精表处施工中,配合比设计应充分考虑使用要求、原路面状况、公路等级、单位费用、地理位置、交通量等因素,合理选择精表处类型,并通过试验室配合比确定胶结料和细集料用量。2 精表处混合料按矿料公称最大粒径的不同,可分为 JBC-1 型、JBC-2 型和 JBC-3型,各类型的适用范围如下:1)JBC-1 型精表处,公称最大粒径 1.18mm,适用于二级及二级以下公路和市政道路中沥青路面的预防性养护,特别适合于处理路面老化、轻度麻面、微裂缝、渗水等早14期病害及改善外观,提升路面抗滑性能。2)JBC-2 型精表处,公称最大粒径 2.36mm,适用于高速公路、一级公路及以下等级公路和市政道路中
16、沥青路面的预防性养护,特别适用于处理路面老化、中轻度麻面、微坑、微裂缝、渗水等早期病害及改善外观,提升路面抗滑性能。3)JBC-3 型精表处,公称最大粒径 4.75mm,适用于高速公路、一级公路及以下等级公路和市政道路中沥青路面的预防性养护,特别适用于处理路面老化、中重度麻面、轻度松散、微坑、微裂缝、渗水等早期病害及改善外观,提升路面抗滑性能。4)在车流量大、路面负荷重或早期病害较为严重的路段,为提高精表处的使用耐久性及加强对路面的保护,可选择再铺筑一层精表处或类似的封层。3 精表处原材料用量范围可参照表 5.2.1-1 选用。表 5.2.1-1 精表处原材料推荐用量范围项目JBC-1JBC-
17、2JBC-3养生后厚度(mm)122335高性能胶结料用量(kg/m2)0.30.50.40.70.50.8细集料用量(kg/m2)0.31.50.82.81.54.04 精表处技术指标应满足表 5.2.1-2 和表 5.2.1-3 的规定。表 5.2.1-2精表处技术要求试验指标要求试验方法外观干燥成型后,外观均匀一致,无裂纹、无骨料脱落目测干燥时间,h 12附录 B耐水性无网裂、脱落现象,允许有轻微变色附录 C耐盐水性无网裂、脱落现象,允许有轻微变色附录 C耐酸性无网裂、脱落现象,允许有轻微变色附录 C耐碱性无网裂、脱落现象,允许有轻微变色附录 C冷热交替试验经受-20与 80冷热交替三个
18、循环,应无网裂、脱落现象,允许有轻微变色附录 F15渗水系数,ml/min 10T0971-2008磨耗损失,养护 24h,g/m2 40附录 D粘结强度,MPa 0.6附录 E抗滑性能具体见表 5.2.1.4-2JTG E60-2008注:1.参考方法中涉及的检测项目的试验样板按附录 D.3 制作,制作后再按参考方法进行试验。2.带“”为选择性指标,根据设计文件要求选做。表 5.2.1-3 精表处抗滑性能技术要求年平均降雨量(mm)高速公路、一级公路、城市快速路和主干道二级公路及以下公路、城市次干道和支路横向力系数 SFC60摩擦摆值 BPN构造深度TD(mm)摩擦摆值BPN构造深度TD(m
19、m)1000 54 60 0.60 58 0.555001000 50 58 0.55 56 0.50250500 45 56 0.50 54 0.45注:1.表 5.2.1-3 所有指标为交工检测指标值,横向力系数、摩擦摆值和构造深度宜在施工完成后及时测定。2.横向力系数和摩擦摆值两个指标选做其中一个指标。3.高速公路、一级公路、城市快速路和主干道用精表处养护施工路段长度小于 5km 时,可采用摩擦摆值作为验收指标。4.若实施精表处前原路面的构造深度远小于或大于上表要求值,采用精表处预养护技术后构造深度有改善,但不一定能满足上表要求。5.2.2 配合比选择方法及步骤配合比选择方法及步骤1 应
20、选择工程拟采用的各材料进行配合比设计。2 精表处配合比设计按下列步骤进行:1)对原路面进行详细的调研和分析,采集原路面构造深度、沥青混合料类型、材质、路况等信息,初步确定精表处类型,选择高性能胶结料和细集料的规格、型号,估算高性能胶结料基准用量 P0(可参照表 5.2.1-1 中相应精表处型号对应的最低高性能胶结料用量来估算 P0)。2)高性能胶结料用量设计。一般选择三组进行试验,高性能胶结料用量分别设计为 P0、P00.1、P00.2。163)细集料用量设计。细集料用量根据细集料规格进行选择:JBC-1 型:分别对应设计为胶石比(高性能胶结料与细集料的比值,下同)1:1、1:1.5和 1:2
21、,特殊情况可增至 1:3。JBC-2 型:分别对应设计为胶石比 1:2、1:3 和 1:4,为达到精准用量,也可增加 1:2.5和 1:3.5 两组。JBC-3 型:分别对应设计为胶石比 1:3、1:4 和 1:5,为达到精准用量,也可增加 1:3.5和 1:4.5 两组。4)试板制作。按照本款步骤 1)采集的原路面信息,选择相同材质的沥青和集料,在试验室按照附录 E.3 的相关方法制作与原路面构造深度接近的沥青混合料试板,并将表面打磨至露出新鲜石料,待用。5)按照本款步骤 2)和步骤 3)中的设计用量,在沥青混合料试板上进行试验。6)测试各个试验块的外观、干燥时间及干燥后的粘结强度、摩擦摆值
22、、构造深度和渗水系数。7)根据各个试验块的测试情况,在外观、粘结强度、摩擦摆值、构造深度和渗水系数均达标的前提下,选择干燥时间最短者为最优方案。3 通过配合比设计,出具试验报告。报告内容应包括:1)高性能胶结料的用量;2)细集料用量;3)精表处的外观、干燥时间、粘结强度、摩擦摆值、构造深度和渗水系数等主要控制技术指标。4 若施工单位具有丰富的精表处施工经验,积累了沥青路面精表处的经典配合比,在使用的材料基本相同时,可通过施工前铺筑试验段,直接确定施工配合比。5.3 施工要求施工要求5.3.1 一般规定一般规定1 精表处宜选择在干燥和较热的季节施工,并在最高气温低于 15的时期到来之前半个月和雨
23、季前结束。2 精表处宜选择在气温不低于 15,天气晴朗、阳光充足的条件下进行。当遇到雨天或气温低于 10时,不得进行精表处施工。175.3.2 对原路面的要求对原路面的要求1 精表处施工前应对原沥青路面进行检查,原沥青路面质量不符合附录 A 相关要求的,不得采用精表处进行预防性养护。对于使用年限超过 10 年,但原路面性能指标满足附录 A 相关要求的,应慎重选择精表处进行预养护。2 实施精表处预养护技术对原路面的要求:1)路面应具有足够的强度和刚度,符合附录 A.1 的要求。2)路面应具有良好的整体稳定性,无明显病害,相关指标满足附录 A.2 的要求。3)路表面平整、干燥(无水迹)、清洁(无可
24、见石子、灰尘、泥土或其它杂物)。3 若原路面局部有粗麻,明显与其他部位不一致的地方或路面严重粗麻,平均构造深度超过 1.2mm 的,应预先按照现行国家、行业相关标准要求进行预先处治,满足要求后方可进行精表处施工。4 若原路面局部出现了坑槽、沉陷、拥包、车辙、网裂、龟裂等结构性病害,应先按现行国家、行业相关标准要求进行处治,满足要求后方可进行精表处施工。5 为保证精表处对原路面的粘结效果,原路面的标线需预先清除。5.3.3 施工准备施工准备1 施工前,应对原路面进行检查,确认原路面满足本指南 5.3.2 的要求。2 每一批材料进场前,必须有材料出厂检验合格证,材料进场后需抽检,抽检合格后方可使用
25、。3 施工前应对施工机具进行检查,确认满足精表处施工要求。同时需检查以下方面:1)各种施工机械和辅助工具均应齐备,并保持良好工作状态。2)精表处同步封层车的胶结料喷洒系统、细集料撒布装置、操作台等应能正常运转。3)同步封层车认真进行了计量标定。4 施工前应根据设计配合比的相关要求,在场外进行模拟试验,初步确定高性能胶结料喷洒量和细集料撒布量及施工工艺。5 施工前,道路交通管制应遵循如下规定:1)交通标志标牌符合道路交通标志和标线(GB5768-2009)的相关规定。2)交通控制应遵守公路养护安全作业规程(JTG H30-2015)的相关规定。3)施工路段应有专人维持施工期间的交通秩序,防止过往
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