22微表处技术在江西高速公路路面养护中的应用(李洪亮)

1微表处技术在江西高速公路路面养护中的应用江西省高等级公路管理局二OO七年四月交流发言：李洪亮1摘要2前言3为什么选用微表处4施工质量控制5微表处使用效果6结语参考文献4-1原路面处理4-2原材料选择4-2-1骨料的选择4-2-2改性乳化沥青的选择4-2-3填料的选择4-2-4混合料最佳配合比的确定4-3微表处摊铺21摘要n微表处技术是已经在国外应用广泛的公路路面预防性养护技术。近年来微表处在江西省内一些高速公路开始应用，取得了一定的经验和成果。本文通过微表处在江西高速公路路面养护应用情况的实例，介绍微表处特点及施工控制要点，提出微表处技术应用和发展的建议。n关键词：微表处高速公路预防性养护返回目录2前言n江西高速公路发展近况近年来，江西高速公路快速发展，截至2006年底，全省高速公路通车里程已经达到1770公里。江西省今年将开工建设5条高速公路，续建3条高速公路，建成3条高速公路，全省高速公路通车里程将突破2000公里。n气候江西省地处我国东南，雨量充沛，年均降水量1500毫米到2000毫米,五、六月份为全年降水最多时期，平均月降水量在200毫米到350毫米以上，最高可达700毫米以上。返回目录3n病害简析已建成通车的高速公路路面类型基本为半刚性基层沥青路面：10~16cm厚沥青面层+40~60cm厚水泥稳定基层+20cm厚级配碎石垫层，其中沥青上面层有相当一部分设计为4CM厚AK—16型。面层孔隙率过大和半刚性基层反射裂缝的原因，加上江西的气候因素，使得路面容易产生早期水破坏。45n微表处特点微表处技术是一种应用于高速公路、城市干线和机场道路等高等级路面预防性养护的专用技术，其材料由聚合物改性乳化沥青、100%轧碎矿料、矿物填料、水和必要的添加剂组成，具有防水、防滑、恢复表面功能的显著特点。§预防性养护很重要随着社会经济高速发展，这些已建成通车高速公路的养护任务越来越繁重，路面预防性养护技术的应用就显得尤为重要。预防性养护的作用是在适宜的时间，采取适宜的措施，针对路面的轻微损坏进行专业处治，阻止路面的进行性破坏，减少和延缓改正性养护，从而延长道路的使用寿命，节省养护成本。6n微表处在江西的应用情况2004年在江西昌泰高速公路沥青路面养护工程中选择了整体路况相对较好和病害发展较典型的不同路段试验摊铺微表处共计4万ｍ2。取得了令人满意的效果，积累了有益的数据和经验。在随后的两年里，微表处在江西高速公路路面预防性养护施工中得到了广泛的应用，在江西的昌九高速、昌樟高速、九景高速、昌泰高速、泰赣高速、梨温高速、赣定高速等共计完成430万ｍ2。2微表处和传统养护方法比较§微表处施工工艺简单，成本低，开放交通快，可减少施工对交通的影响。成型后具有防水、高抗磨耗和高抗滑性能，微表处是一种预防性的养护方法，适用于路基路面结构稳定，承载力足够，而仅仅是出现了表面功能衰减、轻微车辙和不平整时，为了恢复路面服务功能而采取的一种养护方法。可完成路面构造修复、裂缝密封、车辙填充等修复功能。它比传统热沥青罩面具有更好的封层效果，更好地防止水的下渗，从而更好地保护路面结构。§传统的公路养护理念，大多属于“改正性”养护，即在路面破坏以后再修复，如填补坑槽、铣刨修补、加铺热沥青罩面、冷热再生等等，往往成本高、效率低。同时由于施工期较长，对交通影响大。返回目录7在2000年至2003年间，江西省建成通车高速公路里程约600公里，累计通车里程1000公里，基本形成主骨架网络，加上经济快速发展，使高速公路车流量猛增。这种情况下，部分高速公路路段较快出现了表面功能衰减、早期水破坏。但通过检测表明，2000年至2003年间建成通车的高速公路路基路面结构稳定，承载力足够，经专家分析比较，从方案可行性和经济性综合考虑，微表处造价较低，比传统简单的罩面施工更为有效。为什么选用微表处表面磨光、裂缝83施工质量控制n微表处混合料由改性乳化沥青、特定级配矿料、填料、水和特定的添加剂组成。试验路段参照国际稀浆封层协会（ISSA）推荐的微表处混合料试验指南ISSATBA143【1】对原路面处理、原材料质量、微表处混合料配合比设计指标及现场控制提出了具体控制要求。n3-1原路面处理n3-2原材料选择n3-2-1骨料的选择n3-2-2改性乳化沥青的选择n3-2-3填料的选择n3-2-4混合料最佳配合比的确定n3-3微表处摊铺返回目录3-1原路面处理n在微表处施工前，对路面病害作预处理，主要措施有：用密封胶进行灌缝或灌缝；局部坑槽进行挖补处理。修补抗槽图例返回目录上一页93-1原路面处理（灌缝）返回目录上一页3-2原材料选择n3-2-1骨料的选择n微表处混合料中骨料占了85％以上，因此骨料的质量对微表处的质量起着决定性的作用。用于微表处的集料，必须坚硬、耐磨，不含泥土杂质，同时还应当满足路用石料的各项技术要求。经过筛选，江西采用了在高速公路表面层施工中常用的玄武岩和辉绿岩作为骨料。其中玄武岩各项技术指标见表1n表1集料主要技术指标nISSATBA143在对骨料的基本要求中，特别强调最低砂当量≥65％这一指标。砂当量是衡量集料中有害粘土含量的一个重要指标。粘土含量过高为影响微表处路面的封层效果和使用寿命。n为了使微表处施工后的路面具有更好的摩擦系数,一般采用ISSA推荐的Ⅲ型级配[1]。如图1所示。n图1矿料级配图返回目录上一页10表1集料主要技术指标JTJ058-2000(T0304-2000)＞2.5表观密度（g/cm3）JTJ058-2000(T0616-2000)≥4级粘附性JTJ058-2000(T0321-2000)高速＞42，其它＞35磨光值（PSV）JTJ054-94（T0207-94）＞120抗压强度（MPa）JTJ058-2000(T0308-2000)＜2吸水率2#（%）JTJ058-2000(T0316-2000)＜28压碎值（%）JTJ058-2000(T0317-2000)＜30洛杉矶磨耗值（%）ASTMD2419＞65砂当量（%）试验方法【2】【3】路用石料指标要求技术指标返回目录上一页图1矿料级配图01020304050607080901009.54.752.361.180.60.30.150.0750.075粒径（mm）通过率（％）Ⅲ型级配中值Ⅲ型级配下限Ⅲ型级配上限返回目录上一页113-2-2改性乳化沥青的选择n改性乳化沥青在微表处中作为粘结料，其对施工质量的影响与骨料同样重要。它在微表处的施工中直接决定拌和时间，开放交通时间。改性乳化沥青主要技术指标如下表：ASTMD36＞57[1]软化点，℃ASTMD113～延度10℃，cmASTM239740-90[1]针入度25℃，dmmASTMD244阳离子电荷ASTMD244＜1储存稳定性（1天），%ASTMD16653-15恩格拉粘度25℃，OEASTMD217180-200动力粘度25℃，cpASTMD244＜0.3筛上剩余量，%ASTMD24462[1]蒸发残留物含量，%测试方法标准要求测试项目返回目录上一页表2改性乳化沥青的主要技术指标3-2-3填料的选择n填料的作用主要在于调节施工时材料的和易性,使微表处混合料的摊铺连续、均匀、平整。在施工中一般采用消石灰或P.O32.5级普通硅酸盐水泥作为填料。返回目录上一页123-2-4混合料最佳配合比的确定n混合料最佳配合比的确定，既要考虑到施工的和易性和路面的成型质量，同时又必须满足微表处对快开放交通的要求。一般采用ISSATBA143推荐的试验方法，通过大量的正交试验，确定混合料中骨料、改性乳化沥青、水、填料的最佳配比。施工时通过调节填料或水的用量，可以调节拌和时间和开放交通时间，从而可以适应不同气温下的施工。ISSATBA143对混合料的质量要求如表3。n表3混合料质量要求返回目录上一页表3混合料质量要求ISSATB-100≤807g/m2湿轮磨耗值，（浸水6d）注：*粘聚力试验在室外、晴天、7°C条件下测得。ISSATB-100≤538g/m2湿轮磨耗值，（浸水1h）ISSATB-13920粘聚力试验，N·m,60分钟ISSATB-13912粘聚力试验*，N·m,30分钟ISSATB-113120拌和时间(室内，10℃)，秒试验方法ISSATBA143要求试验项目返回目录上一页133-3微表处摊铺n摊铺设备宜采用先进的进口稀浆封层机。该机具有车载自给料、拌和、摊铺和计量控制等功能。施工的组织和质量评价参考国际稀浆封层协会推荐的“微表处质量控制”[4]。在施工过程中，着重控制微表处混合料的成浆状态、摊铺表面的平整度和纵横向接缝等环节。主要采取如下措施：n1)集料分三档进行掺配，保证级配的准确、稳定性；n2)混合料进行三阶段配合比设计，试验室设计配合比、现场材料小样试拌以及摊铺试验段检验，目的是使现场混合料尽可能达到最佳状态。n3)局部处理：混合料摊铺后，应立即进行人工找平，找平的重点是起点、终点、纵向接缝，过厚过薄或不平处，尤其对超大粒径矿料产生的纵向刮痕，应尽快清除并填平。n4)接缝处理：摊铺时应尽可能地减少横向和纵向接缝。横向接缝重叠处容易造成隆起现象，因而横向接头的搭接量应尽可能减至最小。为解决这一问题，将铁皮放在头一车的结尾处，下一车摊铺时将摊铺箱置于其上，待摊铺后再将铁皮连同上面的混合料一起移走。返回目录上一页4微表处使用效果n在进行微表处施工后，经过一个雨季及夏季高温，不同高速公路根据本路段特点进行了跟踪检测，各项路用技术指标基本没衰退，且路面外观良好、线形匀称、色泽均匀。施工后渗水系数为零，达到了预期的防水效果，极大的减少水损坏和延长道路的使用寿命；路面的抗滑性能有明显提高，增加了高速公路的行车安全性，特别是大交通流量和复杂的线形山区高速公路尤为明显。施工微表处的路段到目前为止，基本未发现脱皮、磨光和泛油现象，说明其抗磨耗性能良好，满足高速公路交通荷载的要求。n例1表4江西省某高速公路微表处跟踪检测数据上述结果表明，微表处能够在原路面基础大大提高路面抗滑性，完全满足路面使用性能。其性能虽然随着道用呈现衰减趋势，但速度缓慢。n例2赣粤高速公路在江西境内的一段，长127.6KM,沿线地形绝大部分属山岭重丘地区，交通流量大。作为预防性养护，于2005年9月至11月全线实施了微表处，从交通安全角度进行了分析。表5年度通行费与事故统计表返回目录14例1表4江西省某高速公路微表处跟踪检测数据0.780.910.4555604000173C段0.860.970.6454574500221B段0.881.030.665658440082A段施工1年施工5月原路面施工1年施工5月原路面施工1年施工5月原路面构造深度(mm)摩擦系数(BPN)渗水系数(ml/min)路段返回目录表5年度通行费与事故统计表分析：通行费增收28.0%，交通事故（件）上升5.8%291423132006275330622005交通事故（件）通行费（万元）年度返回目录15165结语n微表处技术是一种适用于高速公路路面预防性养护的方法，它可以改善路面的抗滑性能，提高行车安全性；防止路表水下渗，在荷载作用下形成路面结构层内动水压力造成道路的水损害。n微表处能在江西高速公路预防性养护应用中取得较好的整体效果，取决于适宜的养护时机、科学的养护方案、高质量的选材、严格的施工质量管理。n微表处有一定的适用性，在路面结构体系中，只能作为表面保护层和磨耗层，起不到承重的功能，只能在路基路面结构稳定，承载力足够的道路上实施，这样才能发挥微表处的应有功能，更好的延长道路使用寿命，降低养护成本。返回目录参考文献n1：InternationalSlurrySurfacingAssociation(ISSA),ISSADesignTechnicalBulletinsA105,A143,2001.n2：中华人民共和国行业标准.公路工程集料试验规程（JTJ058－2000）.北京：人民交通出版社，2000.n3：中华人民共和国行业标准.公路工程石料试验规程（JTJ054－94）.北京：人民交通