瀝青路面坑槽快速養(yǎng)護(hù)應(yīng)用技術(shù)研究

■高明月

(長沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，長沙 410000)

0 引言

隨著我國高速公路的建設(shè)發(fā)展， 瀝青路面憑借行車舒適性高、 耐久性好等優(yōu)點(diǎn)在我國公路建設(shè)中占主體地位。瀝青路面的種類、鋪筑工藝以及使用性能不斷拓展和改善，并較多的用于高等級道路，現(xiàn)代化的道路建設(shè)技術(shù)促進(jìn)了道路系統(tǒng)的快速發(fā)展， 同時也使道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)出現(xiàn)很多新的特點(diǎn)。

傳統(tǒng)公路養(yǎng)護(hù)大體上分為冷補(bǔ)、 熱補(bǔ)和熱再生修補(bǔ)[1]，操作流程復(fù)雜、造價高、施工時間長，易造成交通擁堵及環(huán)境污染。 而瀝青路面坑槽快速養(yǎng)護(hù)方法采用修補(bǔ)材料預(yù)制的方式，首先確保修補(bǔ)材料達(dá)到足夠的壓實(shí)度，保證其材料性能良好；其次，減少了對材料進(jìn)行加熱的環(huán)節(jié)，在某種程度上可以節(jié)約施工時間。交通需求的增強(qiáng)使如何采用簡便有效的手段對路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)， 已成為公路養(yǎng)護(hù)中的重要課題。

目前對坑槽養(yǎng)護(hù)的研究主要集中在修補(bǔ)材料的研發(fā)，研發(fā)出LB 溶劑型稀釋瀝青[2]、AH 型冷補(bǔ)混合料[3]、水性環(huán)氧冷補(bǔ)瀝青［4］、多種礦質(zhì)黏土和3 種稀釋劑制備出的冷補(bǔ)瀝青混合料［5］、改性樹脂冷拌混合料［6］以及鋼橋面鋪裝使用的環(huán)氧樹脂混凝土等[7]多種材料，克服了傳統(tǒng)冷補(bǔ)瀝青初期強(qiáng)度不高、接縫粘結(jié)力弱、耐久性差等缺陷，使坑槽冷補(bǔ)在保證時間的同時進(jìn)一步提高了坑槽冷補(bǔ)的質(zhì)量。若采用熱補(bǔ)法，使用瀝青瓦[8]，改進(jìn)了坑槽修補(bǔ)后路面耐久性問題。 本文采用修補(bǔ)塊預(yù)制方式對瀝青路面坑槽進(jìn)行快速修補(bǔ)，并對其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析。

1 坑槽修補(bǔ)機(jī)理分析

瀝青路面坑槽修補(bǔ)后， 坑槽中的修補(bǔ)材料在交通以及外界因素的作用下承受各種力的作用[9]。因交通原因會受壓應(yīng)力、拉應(yīng)力、剪應(yīng)力的作用，由于下雨等因素，坑槽修補(bǔ)后還易受到動水壓力和真空吸力的作用。

1.1 受壓、拉應(yīng)力

在交通荷載的作用下， 坑槽內(nèi)的修補(bǔ)材料受到壓應(yīng)力的作用，上層0～5cm 承受的壓應(yīng)力最大，軸載越大，形成的壓密形變越大；當(dāng)車輛駛近或者駛離坑槽位置，坑槽內(nèi)材料出現(xiàn)拉壓循環(huán)，可能會造成疲勞破壞，同時接縫處的拉應(yīng)力存在新舊材料被拉開的風(fēng)險。

1.2 受剪應(yīng)力作用

在車輛荷載的作用下， 修補(bǔ)材料在不同深度受到不同大小的剪應(yīng)力影響，車輛荷載越大，坑槽易產(chǎn)生剪切破壞。同時接縫處在剪應(yīng)力的作用下，新舊材料存在被剪開的可能。 對于坑槽底面，底面邊緣處存在拉彎應(yīng)力，水平方向的作用效果在底緣縫隙被傳遞， 加之自身剪應(yīng)力的作用，修補(bǔ)材料底面易與舊路面失去粘結(jié)作用。

2 坑槽快速養(yǎng)護(hù)

2.1 現(xiàn)場試驗(yàn)

本文中的試驗(yàn)地點(diǎn)位于廣東深圳， 氣候類型是亞熱帶季風(fēng)氣候，雨熱同期，降水充沛，夏季高溫多雨，加之深圳交通量大，瀝青路面易產(chǎn)生車轍、坑槽、裂縫等病害，現(xiàn)場主要針對坑槽進(jìn)行快速養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)。

文中涉及的修補(bǔ)材料包括三大類:找平層、修補(bǔ)塊、灌縫材料。由于修補(bǔ)塊為實(shí)驗(yàn)室預(yù)制，所以對坑槽底部需要進(jìn)行找平，采用的找平材料為環(huán)氧砂漿，灌縫材料為自主研發(fā)。施工過程如圖1 所示。坑槽快速修補(bǔ)技術(shù)主要步驟主要包括坑槽清除、找平、修補(bǔ)塊拼裝、接縫處理，與傳統(tǒng)的方法比較， 此方法可節(jié)約施工時間同時降低修補(bǔ)成本。 此外，該方法還可處理瀝青路面龜裂、網(wǎng)裂等局部病害。

環(huán)氧砂漿采用干燥普通河砂， 粒徑小于等于2.36mm。 修補(bǔ)快材料采用環(huán)氧樹脂混凝土，集料是石灰?guī)r碎石和石灰?guī)r加工的機(jī)制砂， 粗集料和細(xì)集料的質(zhì)量均符合 《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2017)有關(guān)規(guī)定。 其級配類型如表1 所示。

表1 碎石級配表

圖1 坑槽修補(bǔ)施工步驟

2.2 施工質(zhì)量控制

采用快速養(yǎng)護(hù)技術(shù)對坑槽進(jìn)行修補(bǔ)時， 需要采取一定的控制措施， 保證坑槽修補(bǔ)后能夠達(dá)到預(yù)期的修補(bǔ)效果，主要對修補(bǔ)塊的預(yù)制、找平層、灌縫材料三方面進(jìn)行施工質(zhì)量控制。

(1)修補(bǔ)快預(yù)制控制。 修補(bǔ)塊中的粘結(jié)料分為A、B 兩個組分，其中A 為E-41 型環(huán)氧樹脂，B 組分為固化劑和其他添加劑的混合物，B 組分長期放置會存在分層現(xiàn)象，在使用過程中需攪拌均勻后使用。 由于混合物有著良好的化學(xué)穩(wěn)定性，分層現(xiàn)象的產(chǎn)生并不會影響力學(xué)方面的性能。 環(huán)氧樹脂混凝土的拌合采用冷拌法，混合后直接拌合。最后用輾壓成型儀進(jìn)行碾壓，保證混合了中骨料密實(shí)。

(2)找平層?？硬矍懈铊彸螅硬壑車缮⒌念w粒以及雜物要清掃干凈， 坑槽底部要平整， 突兀的部位要鏟平，無明水。環(huán)氧砂漿中的粘結(jié)材料要按照一定的比例進(jìn)行配制，配制好的環(huán)氧砂漿倒入坑槽中，保證砂漿面與切縫壁的標(biāo)記線平齊。 后放置修補(bǔ)塊， 并用橡膠錘輕輕擊打，至板與路面平齊。

(3)灌封材料。 灌封材料A、B 組分采用攪拌器順時針攪拌，至顏色為淡黃色停止攪拌，表明攪拌均勻。 操作灌封槍，吸入混合液，槍頭對準(zhǔn)縫隙進(jìn)行接縫處理，直至縫中膠面高度不再下降并且與路面平齊。 40min 后，每隔5min檢查膠面，保證在灌封料達(dá)到表干時才能開放交通。

坑槽修補(bǔ)完成后做好施工記錄， 包括坑槽面積和深度、施工天氣、日期等參數(shù)，為后期施工技術(shù)的改進(jìn)提供參考。同時每隔一周觀測坑槽的修補(bǔ)質(zhì)量，分析其影響因素，持續(xù)改進(jìn)施工，保證交通的暢行，提高道路的使用壽命。

3 經(jīng)濟(jì)效益

瀝青路面坑槽修補(bǔ)工藝大體上有冷料冷補(bǔ)、 熱料熱補(bǔ)、熱料冷補(bǔ)，結(jié)合深圳高速公路實(shí)際維修方式，本文以熱補(bǔ)、冷補(bǔ)與快速養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行對比分析，如表2 所示。

表2 快速養(yǎng)護(hù)與傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)對比

關(guān)于以上數(shù)據(jù)，說明如下：

(1)工程造價以1m3坑槽為例，材料單價均參考試驗(yàn)時材料的市場價格；

(2)表中數(shù)據(jù)只對坑槽的修補(bǔ)材料和修補(bǔ)質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

以一個修補(bǔ)面積為1m2， 深度為7cm 的坑槽修補(bǔ)為例，以一年為一個周期分析各修補(bǔ)方式的全周期成本，如表3 所示。

表3 一個周期快速養(yǎng)護(hù)與傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)對比(單位:元)

結(jié)合表2 和表3 結(jié)果可以看出， 快速養(yǎng)護(hù)方式的修補(bǔ)材料單價大于冷補(bǔ)、熱補(bǔ)，但快速養(yǎng)護(hù)方式修補(bǔ)效果優(yōu)于冷補(bǔ)和熱補(bǔ)，可以減少坑槽修補(bǔ)次數(shù)，從而減少施工成本，節(jié)約施工時間，緩解因施工帶來的交通擁堵問題。

4 結(jié)論

本文提出一種對瀝青路面坑槽快速養(yǎng)護(hù)的方法，并進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，針對關(guān)鍵步驟提出質(zhì)量控制，并與坑槽熱補(bǔ)、冷補(bǔ)兩種方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益對比分析，快速養(yǎng)護(hù)的效果優(yōu)于熱補(bǔ)和冷補(bǔ)，可以減少坑槽的修補(bǔ)次數(shù)，一定周期內(nèi)可節(jié)約施工成本， 同時也可緩解因道路病害產(chǎn)生的交通擁堵問題。隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，瀝青路面的養(yǎng)護(hù)技術(shù)將更加的先進(jìn)、智能、綠色，全面保證交通暢行。