【原】【技术】浅谈排水沥青路面的几种养护技术方案

职称申报 2020-10-29

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作者：范子然王新宇长沙理工大学交通运输工程学院

摘要：随着绿色交通的发展与壮大, 排水沥青路面越来越多的应用于城市道路中, 尤其是人行道和辅道, 但由于本身的空隙率较大, 在道路建成后的使用中不可避免的出现空隙堵塞、空隙率降低、承载力下降引起的裂缝等问题, 针对于这些问题本文从养护角度出发, 从日常养护、预防性养护、再生养护、冬季养护及大中型病害维修5个方面进行阐述。结论表明:定期地对路面出现的小范围病害进行修补、偶尔用除尘器清洗路表空隙、通过合理的施工工艺再生沥青混合料、冬季采用喷洒干盐类除雪剂的方法除去路面积雪、对病害范围较大的区域通过铣刨后加铺沥青混合料或罩面处理方法进行治理等合理措施可有效的减少排水沥青路面病害的产生以及延长路面的使用寿命。

关键词：排水沥青路面; 病害; 养护; 措施;

1 引言

排水沥青混合料具有粗集料多, 细集料少的特点, 采用大空隙沥青混合料作为路面表层, 空隙率为20%左右, 雨水可透入排水功能层, 与传统的密级配沥青路面相比, 排水沥青路面具有环保、舒适和高安全的优势, 可以很好的降低噪音、减轻人员疲劳驾驶、抑制溅水、防止水漂和减轻眩光, 从而大大减少交通事故的发生。

在日本, 由于天气地理原因, 排水沥青路面的建设覆盖将近100%, 并且在1987年的试验观测中成功的验证了使用该路面的雨天事故可减少80%;在美国, 排水沥青路面又称为“OGFC”, 应用遍布全国;在欧洲, 修建排水沥青路面是为了路面的排水降噪, 并且“双层排水降噪沥青路面”的应用开始兴起, 其渗水系数可达到6000ml/min, 同时此种路面可降低8～10dB的噪音[1];而在我国, 通过借鉴日本的经验也逐渐开始建设排水沥青路面并研究。近年来, 国家开始大力建设海绵城市, 把排水沥青路面的建设放在了首要位置, 虽然对于排水路面的建设已有多年的研究, 但是技术仍不成熟。由于孔隙大、粒径单一的特点, 排水沥青混合料容易产生稳定性不足、强度低、耐久性差、空隙堵塞等问题, 进而引起坑槽、剥落、车辙、裂缝等病害, 严重影响着路面的使用寿命, 因此排水沥青路面的养护尤其重要。

排水沥青路面的养护主要为5个方面, 分别为日常养护、预防性养护、高黏改性沥青混合料再生、冬季养护及大中型病害维修, 以下则从这5个方面进行阐述, 通过提出一些养护技术措施为提高排水沥青路面的耐久性提供理论支撑, 并为其实践提供强有力的技术参考, 从而进一步推进海绵城市的发展。

2 日常养护

日常养护主要针对于排水沥青路面出现的较小规模的病害, 例如坑槽、松散、裂缝、车辙, 通过在病害处进行小范围的修补以防止病害的进一步扩大, 除此以外, 针对于排水沥青路面的空隙堵塞问题需要进行定期地清理。通过在路面洒水测试结构内部空隙的堵塞情况, 如若较少的水从路面结构内部流出则说明一些水滞留在空隙中, 与交工验收时的渗水系数相对比从而可判断出路面是否存在空隙堵塞情况, 处理空隙堵塞的问题可采用以下三种方案: (1) 采用专用清孔车 (喷射高压水清理空隙内部的杂物) ; (2) 高压水车和路面清扫车相组合清理空隙; (3) 采用大功率的空压机。

图1 专用清孔车

3 预防性养护

排水沥青路面的预防性养护可发生于路面的铺装过程中, 也可发生于路面建成后, 通过选择较好的原材、合理的配合比及沥青用量保证较好的沥青混合料的路用性能[2]。

排水沥青混合料中的细集料较少, 集料间呈点点接触且接触点处的应力较高, 因此选择的集料要坚硬, 多采用机械破碎的辉绿岩;由于自身的大空隙特征使得排水沥青混合料与水的接触较为紧密, 裹附在集料表面的沥青胶浆受水损害较为严重, 因此沥青结合料要具备较大的黏度, 多采用抗飞散性能较强、耐老化性能较好的高黏改性沥青, 其中高黏剂有TPS、HVA、SBS等, 也可掺入纤维、水泥、石灰等提高排水沥青混合料的水稳定性, 在重载交通条件下纤维可采用聚合物化学纤维或玄武岩纤维。

一般修建排水沥青路面地区的气候较为潮湿, 全年雨量较大, 尤其在夏季高温雨水、冬季风雪侵蚀综合作用下容易造成沥青的老化及脆化进而产生剥落、飞散、车辙病害, 科学的配合比可以延缓这些病害的发生[2,3]。对高黏改性沥青要进行全面的性能测试, 试验主要有60℃动力黏度、135℃布氏黏度、黏韧性;对于粗集料的检测, 试验主要有高温压碎值、针片状及软石含量;对于细集料的检测, 试验主要为砂当量;矿粉应控制亲水系数不大于0.8;控制马歇尔试件的空隙率在20%左右甚至更大;通过析漏和飞散两项试验确定合理的油石比, 经试拌和试铺确定施工参数, 选择合适的施工机械及碾压遍数。

对于排水沥青路面的摊铺, 控制施工质量也是预防性养护的一种, 即在排水沥青混合料生产及施工过程中, 保证均匀化摊铺及均匀化碾压组合, 采用钢轮和胶轮相组合的碾压工艺, 通过胶轮的揉搓作用改善排水沥青路面中集料颗粒间的点-点接触状态, 使集料间的接触更加紧密, 大大改善排水沥青路面的抗飞散能力及提高耐久性。此外, 定时监测路面温度, 也可采用智能摊铺, 通过温度传感器动态的采集摊铺时的温度, 实时控制施工质量。

对于排水沥青路面可采用雾封层的方式进行预防性养护。雾封层的洒布对原沥青路面的透水和抗滑性能影响较小, 相关数据表明, 还原-粘结性雾封层 (RJ+CEM) 的应用使得路面的摩擦系数降低25%或更小, 渗水系数降低20%或更小, 其中RJ主要作用是还原老化的沥青, CEM的作用主要是增加沥青膜厚度。还有一种表面强化型的雾封层, 主要材料为渗透性树脂, 可将材料直接洒布于排水沥青路面的表面。

图2 雾封层超前养护

4 高黏改性沥青混合料再生养护

高黏改性沥青混合料再生技术有四种, 分别为厂拌热再生、厂拌冷再生、就地热再生和就地冷再生。其中, 厂拌热再生技术最好, 使用范围最广及铺装后的路面性能最优, 其作用方式主要是将旧排水沥青路面的铣刨混合料破碎后与新料拌和在一起生产再生混合料, 相关研究表明[4], 旧的铣刨料的掺量为30%时, 运用厂拌热再生的排水沥青混合料各项性能指标均能满足规范要求。在排水沥青路面的养护中, 由于其结构的特殊性在选择再生养护的方式时, 尽可能采用厂拌热再生的形式。

5 冬季养护

在冬季, 排水沥青路面产生的病害主要有霜冻损害和降雪两种, 路面的积雪在车轮荷载作用下较容易被压入排水沥青路面的内部空隙中, 含盐的污水透过路面的排水层导致除雪剂的用量增多, 此外, 由于排水沥青路面孔隙较大的缘故, 路面材料较长时间处于低温的条件下, 与雨水相互作用可导致路面结构内部结冰, 因此, 排水沥青路面的冬季养护较普通路面难度大, 通常情况下, 对于降雪地区一般采用喷洒除雪剂 (如氯化物) 的方法进行养护。

6 大中型病害维修

排水沥青路面的使用性能主要存在两个问题, 分别为车辙病害的逐渐增长和抗滑系数的降低。路面产生的病害主要为裂缝及修补, 针对于排水沥青路面的破损情况, 累计修补面积不超过总面积的10%时则需要进行大中型病害处治, 采用的措施为先铣刨再加铺沥青混合料或者直接在病害处罩面处理[5,6]。

采用大中型病害维修的第一步是对旧路面进行多维度的评价。首先, 抽取旧路面的典型芯样 (深度车辙、浅度车辙、行车道及应急车道) , 通过车辙试验计算车辙变形率评价路面的耐高温变形能力, 同时辅以车辙深度的测定, 其方法可参照JTG E60-2008中的T0973-2008, 采用路面的横断面仪或者横断面尺测量, 也可采用激光笔和钢尺进行测量;其次, 对采取的路面芯样进行劈裂试验, 评价路面的抗弯拉能力;关键的是对旧路面进行路况调查, 观察路面的裂缝长度及宽度并做好标记, 如果有必要可以取芯观察裂缝的情况。第二步则是对旧路面较严重的病害处进行铣刨后加铺排水沥青路面防水粘结层或改性沥青碎石封层, 粘结层可为SBS改性乳化沥青粘层, 封层可为SBS改性沥青碎石封层、橡胶沥青碎石封层等。

图3 旧路加铺排水沥青路面封层、粘结层

对于排水沥青路面的排水系统还可以进行优化与改造[7,8]。在铣刨机作业过程中, 通常受路边护栏的影响无法作业路面的边角处, 可以通过渐变深度铣刨的方法进行优化, 实现铣刨界面的高程过渡, 针对于高速公路的应急车道而言可明显改善其阻水问题。在排水沥青路面的应用中, 可采用点状透水标线或絮状透水标线代替普通的热熔标线实现雨水透水。针对于桥面的排水系统而言, 通常借助于原桥面的横向或竖向泄水孔排水, 在实际应用中, 我们还可以在桥头的伸缩缝位置进行打孔和采用PVC管构成的横向排水管道实现桥面的排水。