沥青路面新实用工艺新材料新技术Word下载.docx

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　　路面重建是指当路面的损坏由于没有与时进展翻修、补强而进入整个路面各结构层发生结构性破坏时，这时不仅路面的面层，而且它的基层和底基层，甚至于路基也需进展翻修，这样的养护维修作业称为重建。

当路基也需翻修时如此称为道路的重建。

　2预防性养护技术的新开展　　利用在已有路面上敷设一层防护层来保护原有路面的方法在很早以前就有了，但是预防性养护作为一个完整的概念出现在20世纪的80年代，它是许多国家在公路网的重建过程中总结了以往经验教训的根底上提出来的。

预防性养护的重要意义表现在四个方面：

保持路面良好的使用性能；

延长路面的使用寿命；

减少路面寿命周期的本钱；

节约养护维修资金，是一种费用--效益十分良好的养护措施。

　　美国在80年代开始大规模进展路网的重建工程时，面对未来公路交通日益强化的挑战，于1987年启动了一个庞大的战略性公路研究项目〔SHRP〕，其中第三个子项目“养护费用--效益〞〔MaintenanceCost-Effectiveness〕就是专门从改善费用--效益的角度来研究养护技术的，它包括了两个主要研究课题，H101和H-106，前者的研究对象是四种预防性养护技术，后者的对象如此是坑洞修补和裂缝〔接缝〕填封等两种修复性养护方法。

在1993年SHRP计划完毕之后，SHRP第二个子项目“路面长期性能〞仍在FHWA的监视下成为一个新的为期20年的“路面长期性能研究计划〞〔LongTermPavementPerformanceProgram〕继续进展，其中有关柔性路面的养护课题SPS-3作为H-101课题的延伸和LTPP计划的一局部巳于1998年完成了第一个五年的跟踪研究[1]。

　　SHRPH-101和LTPPSPS-3课题的一个重要研究成果就是明确了预防性养护在延长路面寿命周期、节约寿命周期费用方面的良好费用--效益[1]。

这一成果的一个总结，可以看到经过三次预防性养护，路面服务能力的评分仍可达到70分以上；

路面经四次预防性养护而终结其寿命周期，共延长使用寿命15年；

养护维修工程总费用可节省约45%。

　　正是由于预防性养护的巨大经济和社会效益，使这一技术得到了迅速开展。

目前广泛应用的预防性养护技术主要有外表封层、裂缝填封和薄层罩面三种类型。

2.1外表封层　　外表封层是一层用连续方式敷设在整个路外表上的养护层，封层材料可以是单独的沥青或其他封层剂，也可以是沥青与集料组成的混合料。

外表封层用于解决的养护问题主要有：

复原或延缓表层沥青材料的氧化〔老化〕；

重新建立路面的抗滑阻力；

密封外表的微小裂缝；

防止水从外表渗入路面结构层；

防止集料从外表失落、崩解。

目前常用的外表封层技术有：

雾层封层、复原剂封层、石屑封层、稀浆封层〔微表封层〕等。

　　雾层封层和复原剂封层此类封层是将雾状的乳化沥青或专门的再生剂喷洒在老化的沥青路面上〔专用的再生剂要求渗入路面6cm左右〕,其目的是更新和复原外表已氧化的沥青膏体。

雾层封层和复原剂封层都有一些共同的特点：

施工后需要较长的时间才能开放交通；

必须严格掌握单位面积的喷洒量，过多的喷洒量会在路外表形成一层薄膜而使路面丧失摩擦阻力，必要时需用铺砂的方法来改善其抗滑阻力。

撒砂虽然可以提高抗滑阻力但它与路面的粘结力较差，即便经过碾压，在高速行驶的车轮的作用下仍会被带出，而导致抗滑能力的很快衰减，由于上述原因,雾层和复原剂封层通常主要用于低交通流量、低速的道路和停车场上。

　　为改良雾层封层缺点所作的努力一直沿着两个方向在取得进展，一方面是从材料上采用粘附性更高的粘结料，另一方面是从工艺上来改善粘结剂与砂粒之间的裹覆性能，例如将砂粒与粘结剂事先拌和后再喷洒至路面上。

　　美国STAR-SEAL公司开发的“SUPREME〞牌沥青路面封涂层就是上述努力的一个例子。

“STAR-SEALSUPREME〞是一种以精制煤焦油沥青乳液为主，添加有橡胶类高分子聚合物和外表活性剂的混合物。

一般来说，煤焦油具有抵抗汽柴油等轻质油分的侵入和改善集料湿润性的能力，因而也改善了它们之间的粘附性能，高分子聚物如此增强了粘结剂的粘韧性，而外表活性剂如此改善了附着外表的抗水性。

将此种乳液与细的石英砂〔粒径0.425~0.212mm〕搅拌混合后将其喷洒、涂刷在沥青路面上2~3遍可形成一层极薄的保护层。

它对沥青路面具有一种屏蔽保护作用，可以抵抗阳光、空气对沥青粘结剂的老化，阻止水分侵入沥青路面而导致的水损害，保护路面沥青不受泄漏的汽油、柴油、机油等轻质油分的软化作用，防止冬天防冻盐或其他化学品对沥青路面的侵蚀。

高粘附性的粘结材料和事先与高耐磨性集料〔例如石英砂〕的充分裹覆，保证了外表必要的抗滑性能以与它的耐久性。

　　石屑封层单层的石屑封层是最早出现的预防性养护技术，其施工方法是在路面上喷洒一层沥青材料〔热沥青、轻制沥青、乳化沥青等〕，紧接着撒布砂、单粒径或适当级配的集料，并紧跟着进展碾压。

石屑封层是一种敷设简单、易行，价格低廉的养护方法。

它的缺点是要有较长的初期养护时间，高速行驶时噪音过大，路面上的松散集料还会被高速行驶的车轮带出而撞击、粘附在车身和档风玻璃上，集料的损失还会导致抗滑能力的衰减，所以一般很少用在大交通流量和高速行驶的道路上。

　　石屑封层的新开展是围绕着减缓抗滑性能的衰减速率所作的努力。

这种努力同样表现在从材料和工艺两方面对粘结剂和集料之间粘附性能所取得的改善。

　　材料方面的改善，主要是更多地采用改性沥青和改性乳化沥青，以与改善它们与集料之间的相容性。

在工艺方面的改善，同步石屑封层〔SynchronousSurfaceDressing〕的出现就是一个典型的例子，它将粘结剂的喷洒和集料撒布两道工序集中在一台车辆上同步进展。

这样做的好处是使碎石颗粒立即与刚喷洒的粘结剂相接触，此时由于热沥青或乳化沥青的流动性较好而使石屑能更深地埋入粘结剂内，并更好地渗入到路面的裂缝中。

对于热沥青来说在温度尚未下降之前沥青的粘度较低，而对于乳化沥青来说如此在尚未破乳前，喷洒的粘层油具有更厚的铺层，这些都有利于增加石屑埋入的深度和由于毛细管作用而增高石屑颗粒间粘结剂吸附的高度。

同时，较好的流动性也有助于粘结剂更好地渗入到原路面的裂缝中而改善它的封水性能。

　　稀浆封层和微表封层稀浆封层是一种由乳化沥青、破碎的集料、矿粉、水和添加剂组成的稀浆状的混合物，它在拌和均匀后被摊铺到原有的沥青路面上形成一层与原路面接合结实、具有抗磨外表结构的均匀养护层。

微表封层是在乳化沥青稀浆封层根底上开展起来的，它由慢裂快凝的高分子聚合物改性乳化沥青、100%破碎的集料、矿粉、水和添加剂组成稀浆混合料。

微表封层的厚度可达10~15mm，抗滑阻力和抗磨耐久性也比普通的稀浆封层更好，并可具有某些修复性的功能，例如用于修补车辙、轻度松散、泛油等病害的校正。

稀浆封层尤其是微表封层由于其良好的抗滑性能、快速凝固成型、早期开放交通、省去了喷洒和碾压工序，一台机械即可连续作业以与简单的施工过程和很高的生产效率，因而更加适用于大交通流量和高速行驶的道路上。

　　微表封层技术的新开展主要表现在应用领域的不断扩大，现在微表封层不仅作为一种预防性养护的手段，而且还广泛地应用于：

各种不同深度车辙的修补工作；

作为防水和防止反射裂缝用的下封层；

加铺在水泥路面和桥面上作为抗滑磨耗层；

以与在水泥混凝土-沥青复合路面上作为两者之间的防水粘结层等等。

　2.2裂缝填封　　裂缝是沥青路面常见的一种病害，从养护工艺的角度来看，裂缝可按其缝宽分为微裂缝或发裂〔2mm以下〕、微小裂缝〔2~6mm〕、小裂缝〔6~12.7mm〕、中裂缝〔12.7~25mm〕、大裂缝〔>

25mm〕。

对于发裂来说一般不需作处理，除非在单位面积内的发裂十分多，如此可以在其上作外表封层的处理。

6mm以下的微小裂缝由于尚未发生结构性损坏，通常不对裂缝作更多的处理，或只在外表上作贴封式的封面，其目的是防止由于雨水、冰雪通过裂缝向下渗入而继续扩大，因而属于预防性养护的X畴。

宽度在6~12.7mm的小裂缝因尚未造成严重的结构性破坏因而常将它们的处理归入预防性养护。

此类裂缝通常需要进展扩缝处理，有时也将它们归入修复性养护的X畴，本文将在修复性养护中与中、大裂缝的处理一并讨论。

中、大裂缝的出现明确路面已发生较严重的局部损坏，而且往往带有严重的剥落，对它们的修补类似于坑槽的修补，已经属于修复性养护的X畴。

　　6mm以下的微小裂缝尤其是2mm以下的微裂缝用普通的热沥青或乳化沥青进展密封处理，由于很难渗入裂缝深处，封层的厚度又很薄，不易取得良好效果，因而通常不作任何处理。

微小裂缝处理技术的新进展主要得力于裂缝密封材料的不断改良，由于橡胶沥青技术的开展，出现了许多高粘度高粘弹性的裂缝密封胶，它们具有非常高的承受弹塑性变形的能力，这就使得微小裂缝的贴封式处理有了可能。

　　许多国家的经验明确对微小裂缝，特别是低温裂缝在裂缝形成初期就用高粘度的密封胶作贴封式处理是非常有效的。

它可以防止雨雪渗入裂缝，防止水分侵入混合料内部发生冻胀或沥青剥落而导致病害的进一步扩大和更为严重的路面损坏。

2.3薄层罩面　　薄层罩面也是一种很早采用的传统预防性养护方法，它是在原有路面上加铺一层厚度不超过2.5cm的热沥青混合料，薄层罩面可以有效地防止品质正在下降的路面继续恶化，改善其平整度、恢复它的抗滑阻力，校正路面的轮廓，对路面也有一定的补强作用，但在多数情况下费用--效益较其他预防性养护方法为差。

薄层罩面在施工中最大的困难是由于层面较薄、容易冷却又不宜使用振动压路机，因而不易达到较高的密实度，因此正确的混合料设计、温度控制、碾压工艺和压路机选型显得尤为重要。

　　采用改性沥青作为粘结剂铺筑的薄层罩面在耐久性和抗滑性能方面都优于普通沥青的薄层罩面，但碾压温度要求更高，由于散热快而引起的压实困难就更大，为了适应薄层路面快速压实的需要，近些年来出现了某些专为压实薄层路面而设计的高频振动压路机，此类振动压路机的振幅极低只有0.2mm左右，但频率如此高达70Hz左右。

这样匹配的振动参数，由于大大降低了振动冲击力可以防止压碎集料，但又能保持较高的单位时间内输入被压材料的振动能量。

预防性养护技术的开展趋势与展望　　沥青路面预防性养护技术总的趋势仍将沿着材料、工艺、设备三个方面向前开展。

　1新材料　　如果说材料性能的改善在最初采用改性沥青和改性乳化沥青时只是看重于一般性地对沥青性能的改善，而在随后的开展中新的养护材料就更针对预防性养护的特点来开发了。

由于预防性养护是敷设在沥青路面上的一薄层养护层，它不像沥青混凝土那样对抵抗疲劳载荷的破坏和在抗车辙的能力方面有着很高的要求。

对养护层来说更为重要的首先是抵抗车轮磨耗的能力，包括车轮刮落集料的颗粒、对集料颗粒的磨光作用，以与集料与粘结剂之间的相容性〔亦即沥青与集料的粘附能力〕，这些都直接影响着养护层的抗滑性能、它的衰减速率以与与原路面之间结合的结实程度。

第二是养护材料抵抗外部塑性变形的能力，亦即要求养护材料有足够的粘弹性和延展性，以便吸收由于温度变化或原路面传上来的变形和应力。

第三是它的密水性能，亦即防止水分透过养护层渗入路面的能力，这直接影响到养护层抗水损害的性能。

第四是在环境因素的作用下耐老化的能力。

　　针对上述要求，新的养护材料的开发重点是增强它的粘弹性、坚韧性以与与集料之间的粘附性能。

高粘度橡胶沥青的开发是新型养护材料的一个典型实例。

橡胶沥青〔RubberizedAsphalt〕，也称沥青橡胶〔AsphaltRubber〕是一种将磨细的橡胶屑经特殊的工艺处理后形成的一种沥青与泡胀成凝胶状的橡胶颗粒组成的高粘度的粘结剂。

橡胶沥青的制备工艺可以分成干式和湿式处理两大类。

橡胶沥青最初的工艺方式是干式处理法“DryProcess〞。

这种方法是将磨细的橡胶屑直接与集料一起参加到搅拌器中与沥青搅拌而形成混合料。

在这一处理过程中，橡胶屑并未与沥青发生任何反响，因而作为粘结剂的沥青其本身的性能并未获得明显的改善，而橡胶屑只是类似填料在发挥作用，干式处理所参加的橡胶屑的比例通常是有限的〔大约3~5%〕。

现在干式处理法制备的沥青混合料被命名为橡胶屑改性的沥青混合料〔Rubber-ModifiedMix〕。

　　湿式处理法〔WetProcess〕是将磨细的橡胶屑参加到沥青中去浸泡，然后再与集料拌和而成沥青混合料。

湿式处理开始开展时曾采用溶剂浸泡的方法，首先将橡胶屑放入石油溶剂中〔例如航空煤油中〕加以浸泡，使它在溶剂中膨胀而外表变软，然后再与热沥青一起在高速搅拌状态下进展反响而制成橡胶沥青的粘结剂。

由于溶剂法的本钱高、有污染、安全性差，因而随后被高温直接浸泡的方法所取代。

目前大量使用的制备橡胶沥青的湿式工艺是将磨细的橡胶屑〔1~2mm左右〕放在装有高温热沥青〔191~218℃〕的反响釜中浸泡数小时，使橡胶颗粒的外表形成一层凝胶体。

湿式处理的工艺通常需要在沥青中参加18~26%的橡胶屑，以获得最优的粘度。

现在由湿式处理法制备的粘结剂被命名为沥青-橡胶〔Asphalt-Rubber〕。

　　沥青-橡胶是一种高粘度和高粘弹性的粘结材料，其粘度随着橡胶屑含量的增加而增大。

由于沥青橡胶具有很高的粘弹性，所以它作为一种预防性的养护材料和集料的粘结剂有着一系列的优越性：

·

具有更强的粘附能力，可以使集料颗粒之间以与养护层和原路面之间粘结得更加结实，因而表现出更强的抗车轮磨耗的能力；

良好的密水性能，可防止水分透过养护层渗入至沥青路面；

具有高度的弹性恢复能力，可以更好地承受弹塑性变形和外部传递的应力；

可以更多地提高粘结剂在混合料中的含量以增加裹覆集料颗粒的沥青膜厚度而不会导致泛油；

改善混合料的低温抗裂和高温敏感性；

废旧轮胎橡胶中所含有的抗氧化剂还有利于提高粘结剂耐老化的能力。

　　目前沥青橡胶巳广泛地应用于石屑封层、薄层罩面、应力吸收层、开级配的磨耗层等各种需要粘结剂具有高粘结力的场合，也是制作各种裂缝填封、接缝填封材料和密封胶的主要原料。

2新工艺　　预防性养护工艺未来的开展趋势将沿着以下方向继续取得进展。

⑴随着乳化沥青性能的不断提高，预防性养护工艺将进一步向冷态施工的方向开展；

⑵引入某些新技术来解决养护作业中突出的矛盾和问题；

⑶采用多种工艺的复合，使不同工艺的优势能得到互补而弥补各自的缺点。

　　在第一个方向上的最新例子可以举出人们对橡胶沥青进一步乳化所作的努力。

如果这种努力能获得成功，橡胶沥青就可以移植到稀浆封层这样的冷态施工技术中去，从而取得更为广泛的应用。

　　在第二个方向方面，为了解决粘结剂与集料更好裹覆的问题，提出了将细砂在乳化沥青喷洒前先行混合的新概念。

目前这一新概念巳经在裂缝压力喷补中得到了很好的应用，而上文提与的美国STAR-SEAL公司的沥青养护封涂层也是一个实例。

另一个为解决石屑与沥青裹覆问题的新技术可以举出在石屑封层中采用同步喷撒工艺的例子，它巳在上文石屑封层技术中作过详细的介绍。

　　在第三个方向上可以举出国外覆盖封层〔CapSeal〕和某某治封层〔SandwichSeal〕等复合封层技术的开展。

覆盖封层覆盖封层是为解决石屑封层存在的缺陷而开展的一种复合封层技术，它首先在原路面上敷设一层石屑封层，待石屑封层完全凝固后〔约需一周左右时间〕，再在其上铺设一层稀浆封层或微表封层。

图9是一组覆盖封层的施工图片，图9a是正在进展石屑封层施工，9b是在其上铺设一层稀浆封层，9c是最后成型的覆盖封层外表。

覆盖封层的优点是缩短了初期养护时间；

改善了石屑封层耐久性、抗滑性、噪音等方面的缺点；

可以获得更大的厚度，替代薄层罩面而具有更好的费用--效益。

某某治封层某某治封层是一种将贯入式工艺与石屑封层工艺结合在一起的封层技术。

它的工艺是先将一层粗集料〔15~20mm〕撒布在所需养护的沥青路面上，然后再喷洒一层改性乳化沥青，并紧跟着撒布一层较细的集料〔5~13mm〕，最后碾压成型。

改性乳化沥青用量应比单层的石屑封层高，以便有足够沥青贯入到粗集料的缝隙中，但其喷洒量如此又比双层石屑封层低。

这种复合工艺的好处是可以使较小的集料颗粒嵌入到大颗粒中间，以提高抵抗车轮带出石屑的能力，而大颗粒集料的存在如此有助于解决外表泛油的问题，在生产效率和材料消耗上如此比多层石屑封层为好。

3设备的新开展　　如何更好地满足养护材料和工艺开展的要求一直是推动养护设备技术进步的原动力。

养护设备当今和未来的趋势仍将沿着：

⑴满足新材料、新工艺开展的需要；

⑵现代高新技术向传统机械工业渗透、改造的趋势来开展。

　　养护设备的开展与材料和工艺的开展有着密切的关系，新的养护材料和养护工艺的出现随伴着新设备的产生。

从历史上看，出现了乳化沥青材料随伴着就有了乳化沥青的制备设备；

有了改性沥青材料，就出现了改性沥青设备。

最近的例子是橡胶沥青制备设备的开发，而同步石屑封层工艺的提出，就出现了同步石屑封层机。

　　在预防性养护作业中最主要的施工机械有两类：

喷洒粘结剂和撒布集料的机械；

摊铺稀浆类混合料的机械。

对于预防性养护来说，对这两类机械的一个共同的要求是保持集料、粘结剂以与混合料其他成分〔如稀浆混合料中的水、粉料等〕之间的恒定的比例关系。

　　随着现代高新科技的迅速开展，为了更好地满足提高养护作业的要求，提高作业的质量和效率，预防性养护的施工机械在技术上已取得了巨大的科技进步，它们在技术开展上的一些共同特点是：

⑴要求保持恒定的作业速度导致朝两个方向的开展；

　　具有很高行驶速度，而作业速度可无级调节的液压驱动底盘；

　　高精度的车速和原材料供应的恒速调节或比例调节系统。

⑵全自动的计算机监控系统，主要是：

　　作业质量的自动控制，例如喷洒量的自动调节、喷洒高程的自动找平、作业过程的屏幕监视等；

　　机械运转状态的监控，例如运转参数的自动记录、自动报警、故障诊断等。

⑶液压技术的广泛应用，在现代的预防性养护设备上液压传动技术、液压控制和调节技术得到了广泛应用，例如作业宽度无级可调的工作装置、液压伸缩调节技术等。

　　现代全自动的沥青洒布车通常都装备有以下的系统：

　　准确的洒布速度调节采用恒速调节的方法，通过计算机控制使车速保持在预选的工作速度上，同时使沥青泵的排量在整个工作过程中保持不变〔当洒布宽度改变时，电脑会自动调节排量〕；

或采用比例调节的方式，由雷达测速装置不断地检测行驶速度，通过电脑调节沥青泵的排量以保持恒定不变的单位面积的沥青用量；

　　恒定的喷洒高度在工作之前调节好高度后，在工作中通过超声波传感器和自动找平系统，使喷洒的距离保持不变；

　　液压伸缩的喷把可在驾驶室内方便地改变喷洒的宽度；

　　计算机的集中控制系统洒布过程中的重要信息，如罐内沥青量、巳洒布的面积、沥青的用量以与每平方米的平均洒布量都可在驾驶室的电脑面板上显示出来，所有操作参数都采集并储存在计算机内，需要时可随时打印出来。

现代连续摊铺作业的稀浆封层机，在技术上也有了很大的进展，包括：

　　集料、乳液和水的连续供应系统可以保持连续不停顿的作业，大大提高了生产效率；

　　更准确、标定更方便的重量计量与作业速度和原材料供应的比例调节能更　　准确地保证稀浆混合料各组份的比例关系和集料的级配精度；

　　宽度液压可调的摊铺箱可以方便地适应不同宽度路面的需要，装在摊铺箱后部的第二刮平器可抹平封层外表的伤痕，使稀浆封层的外表获得更好的外观质量；

　　电脑的自动控制和监测系统可以方便地设置稀浆混合料各组分的配方，在电脑屏幕上显示工作过程的各种信息，并装备各种安全报警系统。

　　新型的同步石屑封层机在一台车上装备有粘结剂喷洒和集料的撒布系统；

车速和原材料的供应是由电脑自动控制的；

有些机型上还装备有带摄像头的触摸屏监视系统。

　修复性养护技术的新开展　　修复性养护主要包括路面的局部修补和中、大裂缝的填补处理两大类。

在路面的局部修补中又可分为坑洞修补和局部路面的翻修等两种不同类型的作业。

后者将在本文路面翻修的章节中一并讨论。

1坑洞修补　　坑洞的修补是养护部门最日常的养护工作，尤其是冬青之交由寒冷转向潮湿温暧的时期更容易发生沥青路面的局部损坏。

坑洞修补是处理路面由于局部承载能力不足而导致的小面积的载荷裂缝〔龟裂〕和沥青老化、路面崩解而导致的坑洞最常用的修补方法。

　　从修补寿命的长短来分，坑洞修补可分为应急修补、半永久性修补和永久性修补三类，从修补的施工方式来分，如此有冷态修补和热态修补之分。

　　传统的热补工艺仍然是永久性修补的主要方法。

影响坑洞热补寿命的工艺因素主要是：

施工气温；

坑洞内部以与周围薄弱路面是否经过清理、枯燥；

坑洞底部、侧壁是否覆盖粘结剂；

修补材料是否充分压实；

修补材料与原路面的接缝是否经封边处理。

　　实施标准热补工艺的设备是传统的综合养护车，车上除热混合料的贮存、保温、加热系统外，其他工作主要靠随车附带的手扶工具来完成，包括切边机、凿岩机、吹风机、手扶压路机等。

　　坑洞热补工艺在20世纪90年代的新开展是美国热动力公司坑洞加热修补工艺，这一工艺利用丙烷气通过耐火砖的微孔间歇辐射加热的方式加温坑洞与周围路面，烘干水分，软化原路面，然后参加热沥青混合料后将它整平、压实。

　　美国热动力学公司发明的坑洞加热修补机，早期的加热修补工艺原期望能将原路面的沥青混合料加热熔化后与新补的材料能形成结实的结合。

但实践证明，由于坑洞周边的原路面处在半损坏的状态，对坑洞不作处理直接填补新料的方法往往得不到良好的效果。

因而，随后开发的坑洞加热修补机，增加了液压驱动或手工操作的钉耙，用来将周边旧料耙松与新料混合后再填补压实。

坑洞加热工艺的另一个局限性是由于受沥青混合料导热性差的限制，其加热深度