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同步碎石封层技术

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1同步碎石封层概念

同步碎石封层是一种有效的沥青路面预防性养护和修复性养护的新工艺、新技术。所谓同步碎石封层,是指采用专用设备即同步碎石封层车,将符合一定技术要求的碎石及粘结材料(热沥青、乳化沥青、改性沥青)同步铺洒在路面上,通过自然行车碾压或胶轮压路机碾压形成单层沥青碎石磨耗层。沥青路面经过同步碎石封层处治后,使路面具有良好的防渗水性能?#28034;?#28369;性能,能有效治愈路面贫油、松散、轻微网裂、车辙、?#26009;?#31561;病害,使沥青路面的使用寿命延长10年左右。

作为一种新的预防性养护措施,同步碎石封层技术,从20世纪80年代开始在法国被大规模采用, 90年代传播到整个?#20998;?#21508;国及美国等数十个国家和地区并得到推广,据统计,在?#20998;?#26377;95%以上的公路均采用这项技术进行养护。同步碎石封层技术在我国近?#25913;?#25165;开始尝试。

2同步碎石封层工作原理

同步碎石封层技术的核心在于同一设备可以在一秒钟内同时洒铺沥青结合料和石?#31232;?#20063;就是说,沥青与石料在一秒钟内完成结?#31232;?#32467;合时,沥青温度下降很小,喷洒时热沥青的温度为140℃,结合时温度可保证在120℃以上,此时沥青结合料的流动性仍很好,与石料结合面积大,增强了与石料结合的牢固性;同时,由于沥青结合料的毛吸引力,使沥青表面形成一个半月面,比自?#31579;?#24230; 上升约2/3,使沥青结合料与石料的粘附变得更容易,从而保证了沥青与石料的结合强度。而传?#36710;?#34920;面封层技术,一般是通过两种不同的设备:一辆沥青洒布车、一辆碎石撒布车来进行。由于两道工序的时间间隔较长,使得沥青的温度下降很多(约为70℃),石料与沥青的粘结效果较差,从而造成石料的大量流失,影响了封层的性能。

3同步碎石封层特点

由于同步碎石封层将粘结剂(热沥青、乳化沥青、改性沥青)的喷洒与碎石撒?#21058;?#36947;工序集?#24615;?#19968;台车上同时完成(相隔仅1S),可以使碎石颗粒立即与刚喷洒的流动性好的120~140℃的热沥青或乳化沥青相接触,并较深地埋入粘结剂内,因此同步碎石封层技术具有以下几个特点:

1、良好的防水性。同步碎石封层整体力学特征是柔性的,能增加路面抗裂性能、治愈路面轻度龟网裂、减少路面反射裂缝,因此提高了路面防渗水性能,若使用改性沥青则效果更佳。

2、良好的附着性和防滑性。同步碎石封层中被沥青粘结到路面上的骨料能直接与轮胎接触,其粗糙度增大了与轮胎之间的摩?#26009;?#25968;,因此?#19978;?#33879;提高路面的附着性和防滑性。

3、良好的耐磨性和耐久性。同步铺洒的碎石和沥青形成沥青结合料,其碎石颗粒2/3的高度陷入沥青,增大了两者的接触面积,并且由于沥青结合料的毛吸引力可以形成一个凹面,该凹面与碎石紧密结合,防止碎石流失,因此使同步碎石封层具有良好的耐磨性和耐久性。这也是同步碎石封层技术延长道路使用寿命的重要因素之一。

4、良好的经济性。同步碎石封层只需要?#31995;?#30340;能耗,其性价比明显优于其他道路表面处治方法,从而大大降低道路的维修养护成本。

5、同步碎石封层施工工序简单、施工速度快,可及时限速开放交通,约一小时后可完全开放交通。

4同步碎石封层应用

1、用于大修改建公路投入使用一?#38382;?#38388;后的中修,既能以其防水性延长路面的使用寿命,又以其平整度和防滑性提高公路的服务质量,以较少的资金投入和能源消耗,获得成倍的经济效益和社会效益。

2、用于将旧水泥路面改造为沥青路面,其中防水粘结层的形成与性能是关键。过少的沥青用量将不能起到必须的粘结作用,会导致施工后上层新路面剥离;过多的沥青用量则会形成润滑作用,使上层路面作水平移动,然后剥离。同步碎石封层技术能够较?#26082;?#22320;控制沥青和碎石的洒铺量,形成上乘质量的防水粘结层。

3、同步碎石封层可以作为低等级公路的过渡型路面,以缓解公?#26041;?#35774;资金严重不足的矛盾。

4、与沥青表面处治、贯入式等结合施工,多种施工工艺相结合是应对不同路段不同要求的组合施工方式。同步碎石封层可作为双层或三层表处、贯入式路面的后几层施工,能够较好保证沥青温度、沥青用量及碎石用量,施工质量和外观效果俱佳。

5、同步碎石封层也可用于大修改扩建公路的下封层,以便及早开放交通。

5同步碎石封层设备和材料

为了保证同步碎石封层施工的高性能,需要进行相关试验来确定骨料和沥青之间的物理化学相容性。与此同时,以同步碎石封层车为基础,选用相应的机械、机具与其配套、联合作业,以获得高质量、高效率的封层效果。

1、设备的选用

同步碎石封层车是专用于同步碎石封层施工的主要设备,是将粘结剂的喷洒与集料撒?#21058;?#36947;工序集?#24615;?#19968;台车上,沥青喷洒与碎石撒?#25216;?#20046;同步(相隔仅1S),使两者之间有最充分的表面接触,以达到它们之间最大限度粘结合的智能化高科技专用设备。该设备的关键技术:

1)合理的粘结剂喷洒装置,保证对喷洒量及其均匀性进行精确调节与控制;

2)先进合理的沥青温度控制系统;

3)能够精确调节?#28034;?#21046;碎石的撒?#21058;?#21450;其均匀性;

4)保证粘结剂喷洒与碎石撒布要高度保持一致。

在同步碎石封层车的使用上,该项技术对操作手的要求较高,操作人员必须懂得机械的工作原理,同时操作要相当熟练,否则将铺不出高质量的路面。

新乡正通沥青科技有限公司生产的同步碎石封层车,料仓容量8 m3,沥青灌容量5.5 m3,沥青洒布宽度300-3500mm,石料洒布宽度300-3500mm.我公司可租赁同步碎石封层车,有经过专业培训的同步碎石封层施工人员。欢迎洽谈咨询:13782540809.

2、沥青的选择和使用

用于同步碎石封层的沥青必须具有较高的粘度和与石料有良好的粘附性,以及足够的高温稳定性和低温韧性。其主要技术指标应符合以下技术要求:

针入度(25℃、5S、100g)  >80-100

软化点                      >44℃

60℃动力粘度               >160Pa·S

15℃延度                 >100cm

溶解度                       >99.5℅

在保证沥青正确的洒布温度、洒?#21058;?#30340;前提下,使用普通沥青、乳化沥青、改性沥青都可以获得很好的效果,热沥青主要用于大规模封层。应注意的是,施工中沥青用量是决定封层质量好坏的一个十分重要的因素。沥青过少时所封层的路面有可能出现严重的碎石脱粒;若过多时,则会出现泛油现象。因此沥青用量要根据交通量、路面状况、施工季节等进行调整,如大交通量的道路用量宜减少5%~10%,秋季施工用量比夏季的应增加5%左右。

3、石料的选择和使用

同步碎石封层技术对石料种类无特殊要求,花岗岩、玄武岩、石灰岩等都可以。但碎石须是经过反击破碎(或锤式破碎)得到的碎石,要满足一定的磨耗值及压碎值指标,几何尺寸要好,不含?#21448;?#21644;石粉,并严格经过水洗风干,如表1所示。相关试验有石料的洛杉矶磨耗值试验,压碎值试验,筛分试验,针片状试验,含尘量试验。

表1

材 料

项 目

质 量 要 求

试验方法

高速公路、一级公路表面层

其它公路表面层

石料

压碎值

≤26

≤30

T0316

针片装含量

≤15%

≤20%

T0312

粉尘率

<1%

<1%

T0310

洛杉矶磨耗值

≤28

≤35

T0317

磨光值(BPN)

≥40

实测

T0321

与沥青粘附性

≥4

≥4

T0663/T0616

碎石普遍采用间断级配结构,碎石封层所用石料粒径?#27573;?#26377;严格要求,等粒径石料最理想。考虑到石料加工的难易程度及路面防滑性能的要求不同,一般分为2~4mm、4~6mm、6~10mm、8~12mm和10~14mm等5档,其中粒径?#27573;?~6mm封层,行车噪音小,不容易脱落,适用于城市道路;6~10mm封层,适用于普通公路、高速公路;8~12mm 、10~14mm封层,行车噪音较大,行车或者冬季机械除雪时容易脱落,适用于重交通公路或复合封层的下封层或中封层。

6同步碎石封层施工工艺

现以旧沥青路面加铺防水磨耗层的典型预防性养护为例,介绍同步碎石封层的施工工艺。

1、准备工作

1)石料应根据工程量和工程进?#39592;?#20917;分批备料和堆放,且?#39063;?#26009;不得混杂堆放。

2)由于同步碎石封层的厚度很薄,只有一层石料的厚度。因而,在施工前,应对原路面除轻度龟网裂和轻度裂缝以外的病害进行彻底处治。较宽的裂缝需要预先填充,拥包应铲平,坑槽应填补,较深的车辙应预先填平,路面不平整的进行?#31227;健?/p>

3)施工前清除原路面上的所有杂物、泥块、?#23601;?#21450;松散颗粒,保证路面的清洁。一般情况下,通过清扫车和吹风机的反复清扫,可以满足施工要求。但对于路面沉积的泥饼层,需一边清扫一边用高压水?#39592;?#27927;,并待路面水份蒸发后方可施工。

4)提前封闭交通,设置好安全?#34180;?#25351;示牌、限速牌等交通警示标志。

5)同步碎石封层车在进行作业前,应对沥青泵、管道及喷洒装置进?#24615;?#28909;,直至喷嘴能够喷出流畅均匀、雾化良好的沥青为止。

6)同步碎石封层车装满石料,并用容量盒做标定实验,确定喷洒时石料用量,装石料时注意石料与左?#19994;?#26495;保持一致,以免工作时石料从箱顶洒落。

2、碎石封层施工

1)确定洒布宽度:设定沥青及石料的洒布宽度。封层施工一般都是由左向右施工,为此在第一幅及封层最后一幅的前一幅中,设定沥青喷洒与石料撒布在左侧对齐,右侧沥青比石料要宽8~10cm。多出的沥青是为接缝的需要。在最后一幅,沥青与石料等幅。

2)同步碎石封层施工?#38382;?#35774;定。标定石料用量,行车速度,沥青流量,喷洒杆高度等。沥青流量设定是依油石比而定。

3)在施工起始线上,提前铺上1米长同单幅封层等宽的油毡纸,目的是在封层车启动工作时,不影响原路面,同时为了使封层接缝整齐平整,无跳车感觉。

4)封层车进入现场,摆正车身后,确定参照物,打开导向标尺。行车封层时,司机按参照物匀速行走,保证封层线形匀称、顺直。行车速度一般在3.6—4.2km/h。

5)举升料斗,达到要求位置,沥青罐内温度达到工作温度,开始同步碎石封层施工。在封层过程中,封层车行驶平稳、匀速,按标定线行走。根据施工情况,操作手随时调整沥青用量及石料撒?#21058;俊?#36710;上材料如有一种用完时,应立即关闭石料及沥青开关,停止施工。

6)胶轮压路机碾压。改性沥青或普通沥青在封层后立即进行整幅碾压,封层车保持同步;乳化沥青或改性乳化沥青要等到乳化沥青刚破乳时碾压。胶轮压路机碾压?#38382;?#19981;少于5遍,最高速度不大于30公里每小时。若采用自然行车碾压,通行车辆则必须限速行驶。

3、接缝施工

1)横接缝

a、对接方法接缝。对封层?#27833;方?#34892;取直处理,在已封层路面垫铺隔离物(一般用油毡纸),使隔离物边与封层?#27833;?#23545;齐,隔离物宽与封层等宽或略宽。隔离纸长度不得小于1米。施工时封层在隔离物上开始,封层过后立即拿起隔离物,此时新旧封层面无缝完美对接。

b、重叠沥青法接缝。碎石封层施工快结束时,先关闭碎石料门,沥青继续喷洒沥青油面1米长。在下次封层时,封层车在接近沥青油面时,先打开石料?#35775;牛?#34892;至沥青面层时,再打开沥青喷洒按钮。此种方法要求地表温度在40℃以?#31232;?/p>

2)纵接缝

分幅进行封层施工时,另一幅可以开放交通。要做好分幅封层搭接缝的处理工作:第一幅封层时暂留8~10cm宽度不撒布碎石,待第二幅封层时沿预留沥青边?#21040;?#34892;同步碎石撒布。

4、开放交通

胶轮压路机碾压完后,尽快开放交通。在开放2小时内,行车限速,最高速度不高于30公里/小时,以防止快速行车造成碎石飞溅。这样有两个作用:一是缓解交通压力?#27426;?#26159;自然车辆的碾压再次对同步碎石封层进行加固镶嵌。

5、一般在通车3~4小时后,才将表层未粘结的碎石清扫出去。(视交通量大小定)

7同步碎石封层技术要点

1、一般要求路面温度在15℃以上(温度越高,效果?#33014;茫?#20294;最好不要超过50~60℃。沥青中的蜡在较高温度下变为液态,影响沥青与碎石的?#23637;?#21147;。雨前4小时,风力超过4级时不能施工。对施工中无日光照射的地方要进行特殊处理。(适当增加沥青温度和碾压遍数)

2、科学、合理确定沥青、碎石用量。 

1)沥青   

L=K1.K2(L1+L2)=K1.K2[L1+(D+d)/2?#21147;选?%]

L:单位面积沥青的洒?#21058;浚?#21333;位kg/㎡;

D:碎石最大粒径与单位mm;取10mm;

d;碎石最小粒径,单位mm:取5mm;

ρ :碎石(5-10mm)的松散密度;

L1:沥青渗透到路面裂缝中的量: 一般取≦0.5kg/㎡;

L2: 与碎石结合需要沥青的量:单位kg/㎡,L2=(D+d)/2?#21147;选?%;

K1: 封层车沥青洒布精度: 取1.025;

K2: 新设备、新技术?#35759;?#31995;数, 取1.05;

7% :为油石比。

2)碎石 

 S=K3×K4×(D+d)/2

S: 单位面积碎石的洒?#21058;? L/㎡;

D: 碎石最大尺寸: 10mm;

d: 碎石最小尺寸: 5mm;

K3:封层车碎石的洒布精度: K3=1.05;

K4:新设备新技术的?#35759;?#31995;数: K4=1.05;

确定沥青、碎石的基本用量后,要做一段试封段,并根据其效果对沥青、碎石用量等作业?#38382;?#36827;行调整直至达到预期效果,然后进行长距离的连续施工。

3、同步碎石封层对沥青的温度和针入度要求较高。沥青的针入度大、温度高,沥青的流动性好,容易侵入碎石本身的纹理中去,使得沥青与碎石的粘结更好。沥青的温度与针入度是相辅相成的,温度为160℃,其适用于针入度为80~100的沥青;温度为140℃,适用于针入度为140~200的沥青;若为改性沥青,温度需要达到180℃。

4、沥青温?#28909;?#20026;160℃,其撒布到地面上时就会降到140℃,而与碎石接触时的温度将降到120℃,30秒后沥青温度与地面温度相同。所以要求沥青罐内沥青温度一般不低于140℃。

5、沥青喷油嘴的高度是可调的,可以根据沥青温度及针入度进行调节。其最终效果是使得喷洒?#27573;?#20869;任一点的沥青是由三个喷油嘴来提供的。这样,沥青量才能保证,而?#19968;?#24456;均匀,更好的与碎石粘结。

6、封层作业过程中要保证足够数量的胶轮压路机,以便碾压应及时,因为沥青撒布到地面30秒后温度就会降低到地面温度。碎石撒布后,有一些石子在两颗石子中间,没有接触沥青,需要通过碾压使其与沥青粘结。

7、开放交通对同步碎石封层有好处,很容易使得石子移动到其最佳位置,利于沥青、石子粘结。

8、一般沥青路面预防性养护进行一次同步碎石封层即可。若旧沥青路面平整度较差时可选用适宜粒径的粗碎石作为下封层?#31227;劍?#28982;后用细碎石再做上封层。低等级公路采用同步碎石封层作面层时须两层或三层,各层碎石粒径应互相搭配,以能产生?#37117;?#20316;用,一般遵循下粗上细的原则。

9、同步碎石封层施工现场要随时检查石料是否密实,沥青是否洒布均匀。施工结束后,要对路面状况进行跟踪检查,路用性能指标应达到以下技术要求:

    检测项目

控制内容

项目

检查频度

质量要求

质量控制

外观

随时

集料?#37117;访?#23454;,沥青撒布均匀

集料撒?#21058;?/p>

不少于2—3次

按施工长度的?#23548;?#29992;量计算

沥青洒?#21058;?/p>

不少于2—3次

沥青洒布温度

每车2次

?#24418;虑?#25110;温度计测量

外形控制

厚度

必要时

 

钻芯取样

平整度

用3?#23383;?#23610;

宽度

用尺量

路用性能指标控制

石料剥落度

每1km4点

10%/年

构造深度

每1km5点

0.6—0.8mm

磨?#26009;?#25968;摆值

每1km5点

50—55

渗水系数

每1km5点

<5ml/min

   注:路用性能指标数据适用于高速公路、一级公路。

总之,同步碎石封层的摩?#26009;?#25968;和宏观构造深度都较原路面有较大改善,尤其是路面抗滑值得到了明显的提高,这就为车辆的安全运行提供了强有力的保?#31232;?#21516;时,路面的平整度、渗水性也都能符合规范要求。由此可见,同步碎石封层技术是一项可以推广应用的新型路面养护技术。


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