等級公路瀝青路面養護中存在問題

2023-02-12 13:39:02 字數 3445 閱讀 6242

由於瀝青路面具有平整度好、行車舒適、施工工藝相對簡單、抗滑構造易於形成和保持及開放交通快等諸多優點,已在國內外公路施工中廣泛應用。如目前在我國150萬km的等級公路通車里程中,瀝青路面約佔90%以上。但瀝青路面亦有對基層承載能力要求高、路面面層易於損壞及瀝青的使用工藝較為繁雜的特點。

在施工及養護工程中,必須根據瀝青路面的特點制定合適的施工工藝、工序及選用適用的機械裝置。根據目前我國等級公路瀝青路面養護中存在的問題,筆者提出以下一些看法。

1 瀝青加熱方式

大多數瀝青在常溫下呈固態,加熱後才能投入工程施工應用。目前在公路工程中的瀝青加熱通常有3種方式。

(1) 可見光加熱。

可見光加熱即暴露燃燒加熱。一般可見光的溫度可達1000℃以上,而普通石油瀝青的閃點為210℃左右,使用溫度在160~180℃,顯然直接用可見光加熱難以避免瀝青的老化。採用這種加熱方式,在加熱容器和加熱工藝設計時,一定要注意使瀝青在運動中受熱。

筆者在市政工程施工中,曾進行過傳統加熱工藝的改進,即在加熱容器中增設攪拌裝置或容器外的幫浦送系統,使瀝青在攪拌中和運動中受熱,收到了良好的效果。這不僅使加熱效率提高,而且消除了加熱死角,避免了因瀝青受熱不均勻出現的「冒鍋」現象,消除了安全隱患。

值得注意的是,當採用攪拌工藝時,攪拌槳的轉速不宜太高,一般應取60~90r/min為宜,這樣瀝青在攪拌中不會外洩,不僅避免了材料浪費,也保證了作業安全。

(2) 蒸汽加熱。

蒸汽加熱是一種典型的熱載體加熱方式,蒸汽由於溫度較低,可有效避免瀝青在加熱過程中的老化,具有一定的使用優勢,特別是蒸汽熱穩定性較好,潛熱較大。但隨著溫度的提高,在常壓下採用蒸汽作為熱載體已不能滿足瀝青加熱的要求。而且水蒸汽隨著供熱量的提高,壓力迅速上公升。

當水蒸汽溫度為150℃時,其飽和蒸汽壓力為0.4mpa,水蒸汽溫度為250℃時,其飽和蒸汽壓力為3.4mpa。

這使得採用蒸汽加熱的裝置結構複雜、投資大、餘熱利用及給水**困難,熱損失大。因此,蒸汽加熱目前大多用於輸送管路及用熱裝置的保溫工藝,在瀝青加熱中已逐步被淘汰。

(3) 導熱油加熱。

導熱油加熱是目前公路工程中普遍採用的加熱方法,也是一種典型的有機熱載體加熱方式。採用導熱油為熱載體,當使用溫度為300℃時其蒸汽壓力僅為0.018mpa,在使用溫度達325℃時,系統壓力也僅為0.

035mpa。而且,以導熱油為載體進行加熱屬液態迴圈加熱,不需餘熱**,系統簡單,綜合效率高。

在瀝青熔化、加熱過程中,經實驗統計得知,採用導熱油加熱比蒸汽加熱節省50%的燃料,且溫度控制準確,有效避免了瀝青加熱過程中的老化現象且易於操作,無汙染,是當今世界上最先進的瀝青加熱工藝。

綜上所述,瀝青加熱方式對於提高施工質量,降低施工成本具有十分重要的意義。當限於條件和當次生產量較小不得不採用可見光加熱時,一是要採取必要的措施,以降低成本,防止老化,提高加熱效率,但在加熱方式的選擇上,應以導熱油加熱為首選。

2 採用強制拌和

隨著公路等級的提高,瀝青混凝土已逐步替代了其他瀝青混合料用於面層的攤鋪,但目前我國公路施工單位仍保留著不少連續式烘乾拌和裝置,這是一種典型的採用跌落式拌和的機械,它難以拌和高質量的瀝青混凝土,所以必須採用強制間歇攪拌裝置和較高計量精度的瀝青計量系統,以保證生產的瀝青混合料(瀝青混凝土材料)符合高等級公路的常規指標。

3 採用改性瀝青及其拌製的瀝青混合料

目前,很多高等級公路養護中採用的普通(非改性)瀝青混合料用於坑槽及其他瀝青路面病害剷除後的填充,但整個路面大多採用的是改性瀝青(sbr、sbs、pe等),所以使新補路面的強度明顯弱於周圍路面,結果往往使修補路面很快又出現損壞。所以,採用改性瀝青及其拌製的瀝青混合料用於高等級公路的養護工程,也是提高公路養護工程的壽命、保持道路正常執行的必要條件。

4 採用路面加熱修補工藝技術值得商榷

路面加熱修補可以使原有路面材料再生利用,其優點是不言而喻的。但目前瀝青路面綜合養護車採用的路面加熱機理大多為可見光、混合加熱(紅外與可見光)等。在野外環境下,加熱溫度不易掌握,而加熱基體表面溫度往往高於1000℃以上,所以加熱時路面瀝青材料易於老化。

而原路面病害部分的材料本已出現問題,同時再與新料混合後更難以掌握其油石配比及強度指標,所以經加熱修補後的修補部分易於損壞是必然的。

5 關於就地製作混合料問題

由於公路具有線長(通車里程長)和點少(養護基地少)的特點,故路上日常養護工程應採用具有較高機動性的多功能綜合養護機械來完成。但在路上所用的瀝青混合料(瀝青混凝土)如何製作才能符合要求乃是目前相關領域的學術爭論之一。

目前,很多車配置了小型烘乾拌和裝置作為流動基地製作混合料。這種簡易型的裝置對油石比的控制極難掌握,而大多採用的滾筒跌落式攪拌機無法製作高質量的瀝青混凝土。這類裝置用於高等級公路養護工程顯然無法保證作業質量。

更有甚者,,顯然,當約1300℃以上的可見光火焰與滾筒中的混合料接觸時,在極短的時間內便可將混合料中的瀝青老化,其瀝青質和其他輕質油會以結碳形式存在。從理論上講,這種加熱後的材料是不可再用的。

上述現象的存在大大影響了高等級公路的養護質量。採用機動性好,具有一定乘坐條件的多功能養護車用於高等級公路的快速養護是乙個正確的選擇。這種養護車應具備舊路破碎、保溫料箱、高溫瀝青儲存及噴灑、小型壓實機具及相應的控制系統組成。

亦可配裝紅外輻射路面加熱裝置,但應根據道路老化情況慎重使用,在機具配置和養護作業工藝上應作如下改進。

(1) 採用車載保溫型混合料箱,但加熱方式應採用溫度較低(≤200℃)的導熱油系統並輔以較好的保溫措施。加入的混合料應是剛拌和的新的熱拌料,且每次加料應以當班用量為佳,儘量減少重複使用(加熱)次數。

(2) 混合料應採用改性瀝青混合料。這些料應在高等級公路養護單位設立的中小型料場製作,嚴格掌握骨料組分和油石配比。

(3) 由於改性瀝青在儲存和運輸時易於離析。故改性瀝青裝置的生產應與烘乾拌和裝置協同作業。

6 路面病害挖切後底、邊側的處理

無論何種路面病害,在挖切後填補前,均應在底部和邊側噴布底層粘接油(瀝青),這是保證新料與原路面材料良好結合的必要條件,但目前不少養護單位忽略並省略了這一工序。筆者曾在太原市政公路上作過專門觀察和統計,結果顯示,噴底油修補後的路面壽命較不噴底油的路面壽命提高了3~5倍。而且由於邊側結合強度較高,其平整度得到了很好的保持,使路面平整度和行車穩定性顯著改善。

表面裂紋對柔性路面的影響

。研究過程中採用有限元分析軟體進行過程模擬,弄清了不同材料特性及裂紋長度對於路面性狀的影響。

研究主要得出以下結論:

(1) 對於無裂紋的柔性路面,由輪壓載荷產生的水平方向的內在推力會在路面小範圍內導致出現水平方向的拉應變,並在輪胎邊緣作用之處出現高數值的剪應變,這些都會導致路面產生裂紋。

(2) 表面裂紋的出現導致在水平方向上區域性範圍出現高數值的拉應力,並在輪胎邊緣作用之處出現應變,這又會使得裂紋進一步擴充套件。同時,水平方向上的拉應變隨著瀝青面層韌性的降低而增大。

(3) 表面的裂紋導致在裂紋的末端出現高數值的剪應變,它亦隨著瀝青面層韌性的降低而增大。

(4)瀝青面層的基礎部分(大約在50mm的範圍內,也就是瀝青面層厚度的25%)在水平方向上的拉應變對於表面裂紋並不敏感,而超出這一範圍,水平方向上的拉應變才隨著表面裂紋的增大而增大。

(5)裂紋末端處的剪應變是隨著裂紋長度的加長呈線性增大。(作者:孔一忠)

**:建築機械

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