摘要:近年来,随着时代的快速发展,公路养护技术的革新,改性乳化沥青技术应用越来越广泛,是现代公路养护的重要技术类型,其对于提高公路养护效果,延长公路使用寿命具有重要意义。
关键词:改性乳化沥青技术;公路养护;应用
引言
随着我国公路事业的飞速发展,高等级公路尤其是沥青路面的高等级公路以其表面平整无接缝、行车振动小、噪音低、开放交通快、养护方便的优势越来越广泛的建成并投入使用。但受超负荷运行、恶劣天气等因素的影响,新建成投入使用的沥青路面往往未达到使用年限便出现裂缝、网裂、推挤、拥包等病害。因此,如何提高公路的使用性能、延长使用寿命、节约养护资金的投入,是公路养护的重要工作。
1改性乳化沥青的优势
改性乳化沥青是通过对基质沥青进行乳化并添加改性剂后获得的改善了沥青性能的产物。基质沥青在常温下呈固态、半固态或粘稠的液态。经过乳化后,沥青在常温下形成粘度较低、流动性很好液体,便于运输和使用。在使用过程中避免了高温操作、加热和有害排放,更加安全和环保。添加改性剂后,在沥青中形成相互牵拉的分子链,增强了分子间的作用力,形成相态稳定的结构,较为常用的有SBS和SBR改性剂。添加了SBS后,SBS在基质沥青中发生桥联反应,形成空间网络体系;添加了SBR则是在沥青中产生吸附作用和溶胀。通过改性剂改善沥青的物理性质,提高沥青的使用性能。因此,改性乳化沥青对比普通沥青拥有温度稳定性、粘附性、抗裂性、抗老化性、节能环保等方面突出的优点。使用改性乳化沥青技术实施的路面具有耐久性、抗磨性和抗车辙性的优势,可以有效延长路面使用寿命。
2 改性乳化沥青技术在公路养护方面的应用
改性乳化沥青广泛应用于公路养护工程中粘层、透层、封层和纤维碎石封层的实施。
2.1粘层
沥青面层的铺筑是通过分层实现的,为了能够确保所有层结构的压实度和强度稳定性,在进行铺筑时会对所有层实施碾压工序,由此会使两个结构层相互之间的摩擦力减少和粘结性能降低。粘结性能的优劣主要取决于材料性能,材料性能不好,结构层间粘结强度较低,层间产生病害的概率就会提升。随着改性乳化沥青作为粘层的使用,使层间沥青膜变厚,在层间会形成有效的结构沥青,大大增强了层间抗剪强度,有效防止路面推挤、拥包等病害的产生。
在喷洒粘层施工作业前,应保持下面层表面干燥,同时进行清扫,并将表面浮灰清理干净。喷洒时宜使用智能型沥青洒布车进行喷洒,并选择合适的喷嘴,由于洒布车有完善的计量设施,可确保按设计要求开展喷洒工序。喷洒的粘层油呈雾状并均匀地分布成薄层,洒布量换算成纯沥青为0.2-0.3kg/㎡。喷洒后应做好交通管制工作,严禁车辆和行人通过,确保粘层不受污染。
2.2透层和封层
透层的作用是通过喷洒沥青在基层上形成的透入基层表面的薄层,使沥青面层与非沥青材料基层良好结合。封层是封闭某一层并起防水的作用,同时起着基层与沥青表面层之间的过渡和有效连接作用。由于改性乳化沥青具有更好的防水和粘附性,作为透层和封层的材料使用时有更好地效果。
在透层施工前应对基层进行全面清扫后并用空压机将浮灰清理干净。采用洒布车均匀喷洒透层油,一般用量为0.8-1.0kg/㎡。严格控制油量并洒布均匀,不产生露白或者泛油现象,且渗入基层深度不小于5mm,经验收合格后方可进行下一道工序。
封层施工时,采用洒布车作业,封层沥青洒布量不少于1kg/㎡。封层沥青洒布后,应紧接着采用石料洒布车洒布石料,并保证石料在沥青破乳前完成洒布,石料采用3-5mm的等粒径碎石为宜,洒布量为6-8m3/1000㎡,注意应均匀地洒布沥青和石料。石料洒布完毕后采用轻型轮胎压路机紧跟碾压,使封层与基层紧密联结,注意避免将石料碾碎,施工结束后做好交通管制工作。
在养护工程中,沥青面层铣刨后重新铺筑时,沥青层与基层之间的封层和透层可以合并为一层实施。
2.3改性乳化沥青纤维碎石封层
由于公路在投入使用后,经过长时间的运行,沥青路面存在裂缝等病害,但尚未达到大中修的程度,为了延长公路的使用寿命和节约养护经费,可对公路进行预防性养护,如采用改性乳化沥青纤维碎石封层技术进行处治。通过洒布改性乳化沥青粘结料、纤维和碎石,经碾压后形成新的磨耗层,能够有效地抑制裂缝出现、发展和防止雨水入侵,从而延长道路的使用寿命。
2.3.1材料分析
改性乳化沥青:选用的改性乳化沥青用量宜控制在1.2kg/m2-2.2kg/m2,改性剂剂量通常不少于3.0%。乳化沥青粘度以恩格拉粘度为准,改性乳化沥青撒布温度宜控制在50-70℃。
纤维:公路工程中常使用的纤维有玻璃纤维、聚丙烯睛纶纤维、木质素纤维、矿物纤维等。纤维长度规格有30mm、60mm、120mm,作为磨耗层通常选用力学性能和稳定性强的玄武岩纤维段,采用60mm规格为宜,增加路面的耐磨性。
碎石:纤维沥青碎石封层用于罩面养护时,要求碎石具有很高的耐磨性。石灰岩与沥青的粘附性好,但其耐磨性差,通常不用于磨耗层。玄武岩具有抗压性强、压碎值低、抗腐蚀性强、与沥青的粘附性好、耐磨、吸水量小、导电性能差等优点,是作为改性乳化沥青纤维碎石封层的最佳材料。宜选用4-8mm的规格的玄武岩,优选形状接近立方体、纹理粗糙的,并严格控制粉尘含量,必要时可进行水洗。
2.3.2施工工艺及要点
施工准备时应组织对施工路段的路面病害进行实际调查和修补,主要包括对拥包、坑槽、车辙和裂缝等进行处治。在改性乳化沥青纤维碎石封层施工之前,要对路面进行清扫,去除路表的杂物,以免影响到碎石封层的施工质量。根据实际的路面调查状况和试验路段的施工情况,确定各种材料的用量比例和最终的施工方案,注意气温低于15℃时不可进行施工作业。
改性乳化沥青碎石封层在施工过程中,采用同步碎石封层设备同步洒布改性乳化沥青和纤维,改性乳化沥青洒布两层,纤维材料洒布一层。同步碎石封层设备的行驶速度要控制在4km/h左右,在洒布的过程中,施工人员要及时地观察洒布情况,对于洒布不均匀处要及时处理,并确保碎石洒布在改性乳化沥青破乳前完成。在洒布完成之后,采用胶轮压路机紧随其后进行碾压,一般碾压2-3遍,碾压速度与纤维封层设备同步进行,并确保碎石侵入深度达到自身粒径的1/2以上。碾压完成之后,检查改性乳化沥青的破乳状况,改性乳化沥青破乳30分钟后就可以开放交通,但是车速要控制在20km/h之内,对于散落的石料应及时清理。注意不能进行全幅施工的应注意做好搭接处理。
由于改性乳化沥青良好的温度稳定性、黏附性、抗裂性和抗老化性,使用其在碎石封层施工工艺中与纤维、碎石紧密相连,形成稳定的锁嵌结构,可以有效地抑制裂缝的产生和发展,进一步提高路面的耐磨和防水的性能,从而延长公路的使用寿命。
结语
在公路养护工程中,借助改性乳化沥青的优越性能,作为粘结层、碎石封层的材料,可提升沥青路面的质量和使用耐久性,延长路面使用寿命,减少养护资金的投入,并能较快地开放交通,使公路养护具有更高的经济效益和社会效益。随着国内交通行业的迅速发展,改性乳化沥青技术凭借自身优势在公路养护工程中将有更大的发展空间。
参考文献
[1]李桂钊,吕玉超,张玉贞.改性乳化沥青的生产与应用.石油沥青,2016,第30卷第1期:67-72
[2]贾静静,张亮.公路工程纤维碎石封层应用技术研究.科技˙经济˙市场,2017(8):34-35
[3]高波.改性乳化沥青在公路养护中的应用特性[A].山西建筑,2017,43(26):122-123