沥青路面表层渗透再生修复施工工法

沥青路面表层渗透再生修复技术施工工法广东省长大公路工程有限公司1.前言目前随着高等级公路的不断发展，以预防性养护为主的沥青路面养护技术得到了不断的发展与应用，作为预防性养护的雾封层技术也在不断发展中。沥青路面表层渗透再生修复技术（AsphaltPavementSurfacePenetrateRejuvenateRestoreTechnology，简称沥青路面SPRR技术）是在路面结构强度足够、路面状况尚好时，在不改变沥青道路面层（桥面沥青混合料铺装层）结构的前提下，经专用洒布车将沥青路面再生养护剂喷洒在沥青路面上，通过材料与路表老化层的一系列物理、化学反应，实现对老化层再生修复的沥青路面预防性养护新技术。2009年广东省长大公路工程有限公司成立了“表层渗透再生修复技术在沥青混凝土路面（桥面）预养护中的应用研究”课题，依托京港澳高速公路K2113～K2117广州方向、流溪河大桥、广惠高速公路、广惠萝峰寺高架桥、广珠高速公路宫花一号桥、万益大桥等沥青路面（桥面）路段的工程应用，并对沥青路面SPRR技术在广东省高速公路沥青路面（桥面）的应用进行了立项专题研究，课题于2011年7月通过广东省交通运输厅课题鉴定，其成果达到国际先进水平。在总结研究成果的基础上，完成了沥青路面表层渗透再生修复技术施工工法。2.工法特点本工法在沥青路面（桥面沥青混合料铺装层）预防性养护技术方面，与传统方法比较有以下特点：2.1施工工艺简单，对公路交通的影响小。沥青路面养护剂喷洒在沥青路面（或桥面沥青混合料铺装层），经过4～8小时的养护成型时间，即可开放交通。2.2该技术是一种低碳环保节约型的预养护技术。SPRR预防性养护费用是传统的罩面或翻修费用的1/4～1/5，并且能保证路面在3年内保持较好的状况；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展模式。3.适用范围本工法适用于高速公路、一、二级公路和市政道路的沥青路面（或桥面沥青混凝土铺装层）预防性养护，对沥青路面（桥面）表层老化组织进行再生修复，也适用于新建或改扩建高速公路、一、二级公路和市政道路的沥青路面表层封水。4.工艺原理通过专用的洒布机，将沥青路面养护剂喷洒在沥青路面（或桥面沥青混合料铺装层）的表面，通过以下四个工艺原理，使沥青路面（或桥面沥青混凝土铺装层）的养护效果得以实现：4.1渗透机理实施沥青路面（桥面）SPRR技术，养护剂渗透到路面的微小裂纹或孔隙，并被沥青混合料渗透吸附，将其中的活性物质带到路表深处。路面（桥面）在车辆动载作用下所产生的垂直应力、水平应力和横向应力将路面裂缝和原有空隙中的空气挤出，在空隙内部形成一定的负压，在负压的作用下逐步实现材料的持续下渗。4.2再生机理通过养护剂补充老化沥青中油性基质、聚合物等，经一系列的物理、化学反应将老化沥青激活再生，使沥青各组分的比例合理，在其耐老化、弹性、强度等综合性能方面更优。沥青再生主要通过五种技术手段实现：一、增加老化沥青中的油分，调节沥青的流变性；二、添加树脂质，补给沥青中胶质含量，调节沥青的粘度；三、添加功能助剂，加强沥青对集料的粘结；四、添加聚合物添加剂，加强沥青体系的稳定性；五、加入复合改性剂增加沥青稳定性、抗老化性、弹性和强度等。4.3微裂缝密闭机理利用原路面（桥面铺装层）表层存在微小裂缝和路面（桥面铺装层）混合料原有的空隙，养护剂渗透到路面表层深处，自动弥合微小裂缝、补充路面混合料因沥青老化缺失的油性基质，并将裸露的集料重新包裹粘结。参见微裂缝封闭机理示意图。图4.3封闭微裂缝机理示意图4.4封闭路面及粘结松散集料机理沥青结合料通过养护剂紧密结合在一起，并在路面（桥面）表层形成立体网络互穿结构的密实整体，提高道路的防水性能，改善道路综合性能。5.施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程及操作要点5.1.1施工前期1施工前的工作流程如下：图5.1.1预养护前期工作流程图病害处治路面吹扫路面强制干燥路况调查喷洒量试验确定施工方案交通组织方案高压水冲洗2施工前期的操作要点：首先要对路面施工段进行详细调查，了解路面的建设养护情况、交通量、路面病害及清洁程度，对路面质量进行抽样检测、病害处治、路面清洁及沥青路面养护剂现场喷洒量试验，确定详细的施工方案及交通组织方案。5.1.2施工中工艺流程及操作要点1施工中施工工艺流程如下：图5.1.2施工工艺流程图2施工中操作要点：勘查现场，确保路面完好无损及道路交通安全。实施路面交通管制，进入正式施工程序。5.2喷洒量设计及步骤5.2.1调查施工路段的路面状况，对其进行综合评估；5.2.2根据路面综合评估结果，结合沥青路面再生养护剂的推荐用量，初步确定三种不同的再生养护剂喷洒量；5.2.3在施工现场选择3处各1m2的试验块，经清洁后按照养护剂喷洒量进行喷洒，并及时准确记录喷洒量；5.2.4测试各个试验块的干燥时间；5.2.5待试验块干燥后，测试各个试验块的摩擦系数、构造深度及渗水系数；5.2.6通过钻孔取芯，检测沥青路面再生养护剂对路表的渗透情况；5.2.7根据各个试验块的测试情况，确定合适的喷洒量。5.3施工要求5.3.1一般规定1在气温高于10℃的非雨雪天气条件下进行；现场勘查封闭管制交通路面清扫、预处理施工准备施工养护成型及路面处理开放交通2路面（桥面）应保持干燥清洁。路面（桥面）持续干燥24小时以上，道路表面在24小时内没有冰冻现象，路面无可见松散石子、泥土或其他杂物。5.3.2对原路面（桥面）的要求1路面（桥面）应具有足够的强度和刚度，相关指数符合附录A.1的要求；2路面（桥面沥青混凝土铺装层）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、清洁。5.3.3施工准备1每一批材料进场前，必须检验合格；2专用洒布车的循环洒布系统、输油管道、油量表、操作台等应完好，运转正常；3施工前应对道路（桥面）标线进行保护，防止施工过程中破坏标线。5.3.4施工1施工过程中，按照如下步骤进行：1）将沥青路面再生养护剂搅拌均匀；2）将搅拌均匀的沥青路面再生养护剂灌入专用洒布车贮存罐内；3）待专用洒布车进场后，开动专用洒布车贮存罐中的搅拌器，并持续搅拌30min；4）关闭搅拌器电源，根据施工路面宽度，设定喷洒宽度，并选择施工行进方向；调整专用洒布车位置；5）根据5.2节确定的沥青路面再生养护剂喷洒量、喷洒宽度，确定专用洒布车的作业时速、洒布管的离地高度、喷洒压力、喷流角度和相邻洒布带重叠宽度；6）对沥青路面进行试喷，试喷时要确保专用洒布车管路畅通，试喷后沥青路面再生养护剂应均匀分布在路面上。试喷长度一般为10m~15m；7）试喷完成并确认无误后，进行正式喷洒施工。在喷洒过程中，如仪表有异常，或喷洒出现异常应立即停止喷洒，找出原因，及时纠错。如喷洒过程中有局部不均匀处，应及时补漏；8）完成当天施工任务后，应将专用洒布车贮存罐中的剩余料排出，盛放在干净铁桶中，常温贮存。2施工后期维护1）施工完毕后，由专门人员维持施工后期的交通秩序；2）视天气情况确保施工后路面（桥面）有足够的养护成型时间。一般在路面干涸不粘试纸时，由专门人员将覆盖在交通标志线上的保护膜揭去后，方可开放交通。开放交通时间应保证施工后路面在常温、空气相对湿度小于70％的条件下养护时间不少于4小时。6.材料与设备6.1材料6.1.1一般规定1沥青路面再生养护剂经检测合格后方可使用；2沥青路面再生养护剂应具有对沥青路面表层老化沥青再生，提高或改善沥青性能的作用；3沥青路面再生养护剂应能在路面表层快速渗透、再生置换老化沥青、填封微小裂缝和空隙、抑制材料的松散；4对于已实施不超过两次沥青路面SPRR技术的沥青路面，沥青路面再生养护剂能够重复使用而不破坏路面原有结构。6.1.2性能要求1沥青路面SPRR技术选用的沥青路面再生养护剂其物理性能还应符合表6.1.2的规定；表6.1.2沥青路面SPRR技术用沥青路面再生养护剂物理性能技术要求种类试验项目单位技术指标试验方法性状－黑色液体目测比重－＞1.0T0603-1993布氏粘度Pa·s＞2×10-2T0625-2000300℃蒸馏残留物％≥45T0641-19932沥青路面SPRR技术选用的沥青路面再生养护剂对基质沥青在试验室163℃条件下经旋转薄膜老化规定时间后沥青的再生性能应满足表6.1.3的规定。表6.1.3沥青路面SPRR技术用沥青路面再生养护剂的再生性能技术要求种类试验项目单位技术指标（恢复程度）允许误差试验方法老化85min老化170min针入度（25℃）0.1mm＞90%＞75%±5%T0604-2000延度（15℃）cm＞90%＞75%±5%T0605-1993软化点℃±3℃±5℃±5%T0606-2000注：表中软化点恢复程度是指在163℃经旋转薄膜老化85min（或170min）的沥青，经沥青路面再生养护剂再生后，其软化点与基质沥青软化点的差异。6.2施工机械6.2.1一般规定1沥青路面SPRR施工采用专用洒布车喷洒沥青路面再生养护剂。喷洒时，专用洒布车应保持时速和喷洒量的稳定，在整个洒布宽度范围内，应喷洒均匀；2小规模施工或局部施工可采用小型专用洒布器喷洒沥青路面再生养护剂；3洒布车容量为1T～3T。洒布车中的贮罐内应配有搅拌装置。喷洒系统应配有挡板，防止喷洒过程中雾化液滴飞溅。6.2.2施工设备技术要求1洒布车应配有循环洒布系统，其喷洒管道宜选用金属材质，外螺纹接头喷油嘴。喷油嘴能产生高冲击力的扇形喷雾，喷流角度θ为0°~95°，喷雾应分布均匀；2喷洒管道应保持畅通。为避免喷雾间的干涉，喷油嘴口部的开口缝中心线与喷油管轴线方向成10°～15°，如图6.2.2-1示；3专用洒布车的喷洒管安装离地高度H应选择在350mm～450mm之间并能予以固定，相邻喷油嘴间距E为200mm～400mm，喷油嘴的喷雾宽度W应相互重叠，使同一地点接受两个或三个喷油嘴喷洒的沥青路面再生养护剂，并不得出现花白条，如图6.2.2-2示。图6.2.2-2专用洒布车喷油嘴的高度（1）高度不合适（2）两重喷油高度（同一点接受两个喷油嘴喷洒）H（3）三重喷油高度（同一点接受三个喷油嘴喷洒）1.5H图6.2.2-1喷油嘴排列示意图7.质量控制7.1依据文件：1《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF20-2011）；2《公路沥青路面养护技术规范》（JTJ073.2-2001）；3《道路交通标志和标线》（GB5768.1-2009、GB5768.2-2009、GB5768.3-2009）。7.2材料与设备检验材料的质量检测应以同一料源、同一出厂批次并运至生产现场的相同规格品种的沥青路面再生养护剂为一“批”进行检查。检查频率和要求见表7.2.1。表7.2.1施工前的材料质量检查与要求材料检查项目要求值检验频率沥青路面再生养护剂表6.1.2和表6.1.3要求的检测项目符合表6.1.2和表6.1.3要求1次/批8.安全措施8.1施工安全措施8.1.1施工过程严格遵守《公路养护安全作业规程》（JTGH30-2004）的各项规定；8.1.2进场前，项目负责人对所有施工人员进行安全施工教育，提高安全施工意识，树立安全第一的思想；8.1.3按要求摆放安全标牌、穿着安全标志服，施工车辆按要求行驶，施工现场有明显分隔带。8.1.4施工人员规范操作，穿戴统一的反光标志服，杜绝人为事故。8.2道路交通安全应遵循如下规定：8.2.1交通标志标牌应符合《道路交通标志和标线》GB5768-1999的相关规定。8.2.2交通控制应遵守《公路养护安全作业规程》（JTGH30-2004）的相关规定。8.2.3施工路段应有专人看守，负责维持施工期间的交通秩序以及防止过往车辆进入施工区域。9.环保措施施工涉及的环境污染物主要是沥青路面养护剂的挥发物与保护道路（桥面）标线的胶带废弃物。在施工中，涉及沥青路面养护剂喷洒的作业人员，必须带防护面具；完工后，胶带废弃物要集中收集处理。10.资源节约目前，国内外应用较为成熟的，与沥青路面SPRR技术类似的养护