12第十二章微表处施工案例.docx
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12第十二章微表处施工案例
12第十二章微表处施工案例
第十二章微表处施工案例
案例一、微表处在沈哈高速公路养护中的应用案例二、微表处在西潼高速公路养护中的应用案例三、双层微表处在高速公路特大桥面养护中的应用案例四、微表处在文峰立交桥桥面养护中的应用案例五、微表处在107国道上的应用
案例六、微表处在道路养护中的应用
第十二章微表处施工案例
案例一、微表处在沈哈高速公路养护中的应用
沈阳哈尔滨高速公路(以下简称沈哈高速)铁岭段于1997年建成通车,路况良好,由于只是采用了AK结构,所以一旦出现水损害,路况会迅速恶化。
科学的养护对策应选择合适的技术及时进行预防性养护罩面,微表处就是一种比较合适的技术。
2004年由沈阳三鑫集团鑫凯公司负责施工,在沈哈高速公路铁岭段
4K66+000,K69+000铺筑了3.4×10?
的微表处罩面。
1.原路面概况
沈哈高速公路铁岭段年平均日交通量10000辆左右,2002年7月的路况调查显示,沥青路面平整、坚实、病害轻微,但抗滑能力略显不足,路面整体状况良好。
按照目前国内通常的做法,该路段只需进行简单的日常巡视和小修保养。
但是,科学的养护对策应该是及时进行预防性养护罩面,防止路况加速下滑。
特别是考虑到原路面采用的是AK-13B抗滑表层,一旦路面出现了水损害,维修起来工作量大、费用高,对社会的影响也很不利。
为了避免出现“被动养护”的局面,同时也为了研究和推广适合高速公路沥青路面预防性养护的新技术,对该路段进行微表处罩面。
原路面路况检测结果见表12.1-1。
表12.1-1原路面路况检测结果
摩擦系数构造深度车辙平整度
项目
(BPN)?
?
?
范围30,360.63,0.678,222.4,3.8
均值330.64153.32.材料选择与混合料设计
2.1矿料
粗骨料(4.75,9.5mm)选用硬质的玄武岩石料,以确保微表处的抗滑性能不会随使用期限的延长而迅速衰减;4.75mm以下部分采用洁净、针片状含量少的石灰岩石屑,以改善沥青与石料的粘结,降低材料成本。
经过试验比选,玄武岩粗料与石灰岩细料按照1:
3的比例掺配,合成级配满足微表处?
型级配要求,级配曲线见图12.1-1。
图12.1-1矿料级配曲线图
2.2改性乳化沥青
选用盘锦AH-90号重交通道路沥青作为基质沥青,选用4,剂量的美国生产的PC-1468型SBR胶乳进行改性,以改善沥青的低温性能。
选用美国生产的MQK-1M和国产SXK-1两种慢裂快凝型乳化剂,以满足高速公路快开放交通的要求。
试验结果表明,SBR胶乳改性后,沥青的高温和低温性能指标都得到显著改善。
其中,采用MQK-1M乳化剂的改性乳化沥青,其蒸发残留物与采用SXK-1乳化剂的相比,针入度偏大,5?
延度偏高,软化点偏低,即“软”一些,这说明乳化剂对基质沥青的性能会产生一定程度的影响,且不同的乳化剂其影响的程度也各不相同,改性乳化沥青技术指标见表12.1-2。
表12.1-2改性乳化沥青技术指标
MQK-1M,用量2.0%SXK-1,用量2.7%
项目
不改性4%SBR改性不改性4%SBR改性
筛上剩余量,%接近0接近0接近0接近0
电荷阳离子阳离子阳离子阳离子
破裂速度试验慢裂慢裂慢裂慢裂沥青标准粘度计C16164.725.3/S
蒸发残留物含量,%63.863.964.964.0溶解度(三氯乙烯),%98.598.598.598.5蒸发残留物性质
-1针入度(10?
)99.570.085.768.5延度(5?
)/?
5.7,1506.258.7
软化点/?
43504553.52.3混合料技术指标
对于美国生产的MQK-1M乳化剂的改性乳化沥青,混合料配比结构采用:
改性乳化沥青:
矿料:
水=12.6:
100:
5.5
对于国产SXK-1乳化剂的改性乳化沥青,混合料配比结构采用:
改性乳化沥青:
矿料:
水=12.6:
100:
8.O
得出的混合料各项技术指标如表12.1-3所示。
表12.1-3混合料技术指标
-2)粘结力(N?
m)湿轮磨耗/(kg?
m粘附砂量/拌和时破乳时
乳化沥青-2间/s间/min(kg?
m)30min60min1d6dMQK-1M乳化剂
不改性,12081.32.1115.8419.0525.0
改性,12081.32.183.2257.4490.3SXK-1乳化剂
不改性,1208344.0588.7463.9
改性,12081.32.0270.9467.5452.5ISSA技术要求,120,12,20,538,807,538
从表12.1-3中可以看出,采用MQK-1M乳化剂和4,剂量的SBR改性,混合料的拌和时间大于120s,满足施工操作时间的要求,混合料的破乳时间为8min,30min和60min的粘结力分别为1.3N(m和2.1N(m,满足施工后快速开放交通的要求;浸水1d和6d湿轮磨耗指标分别为83.2kg,?
和257.4kg,?
,粘附砂量为490.3kg,?
,说明混合料的油石比大小适宜。
采用SXK-1改性剂和4,剂量的SBR改性,混合料的拌和时间、破乳时间和粘结力指标与MQK-1乳化剂的基本一致,说明混合料的施工性能与MQK-1乳化剂的混合料大致相同。
混合
料的浸水1d和6d湿轮磨耗指标分别为270.9kg,?
和467.5kg,?
,比MQK-1M的混合料要大一些,说明混合料的耐磨耗性能略有逊色,但可以满足要求。
从表12.1-3数据中还可以看出,混合料掺加改性剂后,对混合料的施工性能基本没有什么影响,但对混合料的路用性能指标有着十分显著的改善作用。
3.施工方案与工艺
为了确保使用效果,微表处罩面前对原路面裂缝进行了灌缝,对原路面的轻微网裂和局部坑洞进行了修补,并重修了该路段上四座桥梁的伸缩缝。
微表处摊铺前一天,采用工程实际使用材料对摊铺车进行了标定,并在普通道路上试铺了300m长的微表处试验段,根据试铺情况对混合料配方、摊铺车设定等进行了必要的调整。
摊铺车进场后,对原路面的煤渣、泥巴、油污和其它杂物进行了清理,确保微表处层与原路面紧密连接。
施工长度3.0km,分成两个长度各1.5km的施工段,一段采用MQK-1M乳化剂的改性乳化沥青,另一段采用SXK-1乳化剂的改性乳化沥青,以便进行性能对比。
摊铺宽度11.25m,分三幅摊铺,每一幅摊铺宽度3.8m,相邻两幅的搭接宽度3cm左右。
4.使用情况检测
微表处完工后1个月和11个月之后对微表处路段进行检测,结果见表12.1-4。
表12.1-4微表处使用情况检测
摩擦系数构造深度平整度车辙深度渗水外观路段(BPN)?
?
?
系数评定进口乳化剂段平整(原路面/1个42/60/540.66/1.25/0.883.1/2.0/3.15.8/3.9//0/0密实月后/11月后)
国产乳化剂段
(原路面/1个43/60/560.63/1.29/0.863.5/2.8/2.89.0/5.6/0/0无裂缝月后/11月后)
平均值43/60/550.64/1.27/0873.3/2.4/2.97.4/4.8//0/0
检测结果显示,原路面的摩擦系数和宏观构造深度分别为43BPN和O(64mm,微表处罩面后的摩擦系数和宏观构造深度分别为60BPN和1.27mm,路面的抗滑性能得到了极大的改善;微表处的渗水系数为0,有非常好的密水效果;路面
平整度从原来的3.3mm提高到2.4mm,车辙深度从原来的7.4mm减小到4.85mm,路面的表面平整情况有了进一步的提高。
微表处外观平整、美观、无裂缝。
微表处层通车10个月后,重新对路面进行检测,检测结果表明:
微表处的摩擦系数为55BPN,构造深度为O.87mm,比通车1个月时的检测数据分别降低8.3,和31.5,,但仍然维持在较高的水平,原路面平整、美观。
个别桥面上出现了坑槽,分析认为是桥面原有病害没有处理彻底的原因。
将采用国产乳化剂和进口乳化剂的路段进行对比,发现两个路段的检测数据十分接近,表观效果没有明显区别,说明国产乳化剂可以用于微表处用改性乳化沥青的生产。
但需要指出的是,进口的微表处用乳化剂,其迅速开放交通的性能十分理想,这也是国产乳化剂需要改进的地方。
5.结论
通过本次微表处在沈哈高速公路沥青路面维修工程中的应用实践,得出以下结论:
a、微表处路用性能卓越,其抗滑性能好,且不会随使用期的延长迅速衰减;微表处完全不透水,可以有效防止路表水的下渗;微表处与原路面粘结牢固,没有脱皮现象。
b、本工程中微表处的使用期限已经接近7年时间,经受住了高速行车和寒冬酷暑的考验,路面整体状况良好,满足高速公路沥青路面预防性养护的要求。
c、微表处的长期使用效果还需在实践中做进一步观测。
案例二、微表处在西潼高速公路养护中的应用
西(安)--潼(关)高速公路于1996年年底建成通车,它的正常运行充分体现了高速公路快速、舒适、经济、安全的优点,加强了省会西安与各城市的联系。
通车营运以来,交通流量逐年剧增,加之雨雪等自然因素作用,西潼高速公路路面使用状况逐年下降,并且全线已经出现多种病害,主要表现为:
坑槽、网裂、车辙等病害。
为了降低西潼高速公路沥青路面养护成本,本着“预防为主、防治结合”的治理原则,决定对西潼高速局部路段的沥青混凝土路面进行微表处处理,以提高路面抗磨耗性和抗滑性能,完成路面构造修复、裂缝密封、车辙修复,恢复路面使用功能,延长路面使用寿命。
1.微表处方案确定
国际稀浆封层协会制定的ISSA143—1996《改性乳化沥青稀浆封层作业指导书》中的国际标准规定微表处分为?
型和?
型。
?
型为一般封层的改性稀浆封层混合料(最大骨料粒径4.75?
,具有很好的渗透性,改性乳化沥青用量较多,有很好的粘附性与胀缩能力,适用于治愈路面的开裂,其中有粗粒料作为支承体,以利于路面的耐磨、防滑,可以取代热沥青混合料的罩面,但是不宜用于温度变化很大地区的单层铺设。
?
型(最大骨料粒径为9.5?
)粗封层适用于交通量大的路面,也适宜温差变化大的地区,详见表12.2-1。
表12.2-1选择微表处类型参考表
路况?
型?
型老化路面的反射裂缝最适宜最适宜修补车辙可以最适宜表面纹理的改善(粗糙度)适宜最适宜不能进行罩面路段最适宜最适宜预防性的维修养护最适宜最适宜
西潼高速公路处于交通干线,车流量大,重载车辆多,且所处地区气温温差大,主要病害为行车道车辙、横缝及纵向裂缝、坑槽等。
根据微表处技术要求,结合西潼高速公路的实际状况,借签其它高速微表处的成功应用经验,并考虑工程资金等情况,确定选用ISSA国标稀浆协会规定的单层铺设?
型粗封层,厚度为1cm,并要求只对病害较多的超车道和行车道进行处理,因考虑到路面排水的问题,决定在超高路段外侧进行全部车道处理。
2.微表处的材料
2.1改性乳化沥青
改性乳化沥青是微表处的重要粘结材料,其质量好坏对微表处混合料有着至关重要的影响。
本次西潼高速公路微表处采用科氏公司研制生产的改性乳化沥青,其质量标准符合JTGF40—2004《公路沥青路面施工技术规范》中的规定。
其技术指标见表12.2-2。
表12.2-2科氏改性乳化沥青技术指标
项目试验结果技术要求
电荷阳离子阳离子
破乳速度慢裂慢裂
沥青标准粘度计C1412,6025.3/S
蒸发残留物含量,%64.8?
60
贮存稳定性(24h),%0.3?
1
筛上剩余量(1.18?
),%0.04?
0.1
蒸发残留物性质
-1针入度(10?
)60.540,100
软化点/?
62.3?
53
延度(5?
)/?
84?
20
溶解度(三氯乙烯),%99.7?
97.52.2骨料
此次西潼高速公路微表处矿质集料选用临潼东陵石料厂生产的玄武岩石料。
粗、细集料应洁净、干燥、表面粗糙。
与沥青的粘附性为5级,集料技术指标见表12.2-3。
表12.2-3集料质量技术指标
项目试验结果技术要求
石料压碎值,%15?
26
洛杉矶磨耗损失,%24?
28
表观相对密度2.636?
2.60
坚固性,%9?
12
磨光值,%55?
42
砂当量,%80?
602.3填料
填料可分为具有化学活性的填料和不具有化学活性的填料,不具有化学活性的填料一般指矿粉等,具有化学活性的填料包括水泥,石灰粉等,在添加具有化学活性的填料时,应充分考虑填料与矿料、乳化沥青的反应和相容性,应有利于稀浆混合料的拌和、摊铺和成型,保证封层的整体强度。
此次选用秦岭牌325号普通硅酸盐水泥作为填料,其主要作用是调节改性乳化沥青的破乳速度。
其质
量均满足相关规范要求。
2.4水
施工拌和时的外加水应采用可饮用水,应洁净,不得使用盐水、工业废水、生活废水及含泥土的水。
3.微表处配合比设计
3.1级配选择
用于微表处的集料应符合一定的级配要求。
只有采用符合一定级配要求的骨料,才能形成密实、稳定的微表处混合料。
集料中要有一定数量的粗料起骨架作用,粗料过少将会造成粗细集料之间嵌挤力下降,导致封层强度和高温稳定性降低;如果混合料级配过粗,则由于混合料的孔隙率偏大,拌和时会离析分散,大颗粒沉淀不能形成稠度适宜的粘稠浆体。
另外,集料中还需要掺加适当数量的细料以保证稀浆的密实性、粘结性、耐久性和和易性。
根据西潼高速公路的现状,试验中在III型级配的基础上拟定了一专门针对该工程的级配范围,以适应路表构造深度大、粗骨料有丢失以及重载车比例高等状况。
级配见表12.2-4。
表12.2-4MS-III型微表处骨料级配范围
下列筛孔(?
)通过率,,
项目
9.54.752.361.180.60.30.150.075合成级配10079.850.238.625.018.310.26.7上限100704528191275下限100907050342518153.2拌和试验
该项试验是确定微表处的破乳时间的重要内容、并作为混合料配合比设计的重要依据,因为能全面地反映微表处的拌和性、粘附性和固化时间等路用性能。
拌和时间不足,混合料在摊铺到路面之前便己经结团硬化,使施工无法顺利进行;但如果混合料的破乳时间过长,不仅无法满足迅速开放交通的要求同时由于沥青在未破乳的情况下随水分浮到表而形成一层油膜,导致泛油的出现。
并使路面的混合料因水分无法进一步蒸发而迟迟难以成型。
拌和试验结果见表12.2-5。
表12.2-5拌和试验结果
试验次数集料/g改性乳化沥青/g水/g水泥/g拌和时间/s
110011.592.0,120
210011.582.0,1203.3确定最佳用水量
水在微表处混合料中的作用及其数量是不能忽视的,在拌和、摊铺过程中控制适宜的加水量是保证微表处混合料的稠度和摊铺效果以及破乳时间的重要前提。
含水量过低不利于拌和;含水量过高,稀浆会出现流淌、离析。
一般要求总含水量在12,,20,范围内,去除乳化沥青中含水,外加水量在6.5,,10,范围内。
3.4最佳沥青用量的确定
沥青最佳用量是由湿轮磨耗(WTAT)试验和负荷车轮试验共同确定的。
WTAT试验确定沥青最低限度用量,保证需要的油石比。
浸水1hWTAT值可以评价混合料的耐磨耗能力以及沥青与集料的裹附能力。
浸水6d的WTAT值可以反映混合料抵抗水损害的能力。
混合料的耐磨耗能力和抗水损害能力越强WTAT值就越小。
负荷轮试验确定沥青最大限度用量,防止用量过大,出现路面泛油,通过WTAT试验和负荷轮试验,我们可以确定出油石比范围为6.5,,8.5,,最佳油石比为7.O,。
3.5初凝时间和开放时间的确定
粘聚力试验是确定微表处的初凝时间和开放交通时间,以确保微表处的早期养护和封闭交通时间。
粘结力试验结果见表12.2-6。
表12.2-6粘结力试验结果
养生时间,min
项目
30(初凝时间)60(开放交通时间)
粘结力,(N?
m)34
通过以上试验结果,我们可以确定微表处的配合比为:
骨料:
水:
改性乳化沥青:
水泥=100:
9.0:
11.5:
2.O。
4.微表处施工
微表处摊铺机是微表处机械化施工的最关键设备,施工前应逐项检查摊铺机的发动机、传动系统、液压泵、乳液泵、水泵、乳化沥青管道、水管路、添加剂路及阀门系统等是否正常,如有故障或异常,应立即修理,并检查矿料给料器、
皮带输送机、填料给料器、混合料拌和器、摊铺箱螺旋分料器等是否保持良好的工作状态,否则不能开工。
微表处的施工工序为:
封闭交通--清洁路面--放样划线--微表处摊铺施工局部人工处理--初期养护--胶轮碾压--开放交通。
微表处在施工中须注意以下问题:
a、必须做好路面清扫,路面不得有任何污染。
b、在完成微表处表面后,不得存在超大集料所引起的拖痕,如果出现应立即处理。
c、在纵向或横向接缝上,不允许出现接缝不平,要尽可能减少横向接缝。
d、摊铺过程中,不得直接向摊铺箱内注水。
e、因石料用量较大,很可能运输跟不上,根据以往情况会出现有料无车的情况出现,一定要采取相应措施,落实备用石料车、沥青车,防止停工、待料情况出现。
f、在施工前应对摊铺机各种材料的计量系统进行标定,以保证稀浆混合料的准确性,施工中料源有改变必须重新进行标定工作。
5.处治效果评价
在微表处铺筑3个月后对平整度、摩擦系数、构造深度和渗水系数进行了检测,检测结果见表12.2-7。
表12.2-7微表处处治前、后结果对比
检测项目技术标准微表处处置前微表处处置后
平整度/?
382.6
-1渗水系数(ml?
min)渗水0
摩擦系数/?
533862
构造深度/?
?
0.60.501.2
通过以上各项指标的比对,可以得出微表处在路面渗水、恢复路面功能等方面效果非常明显。
6.结语
微表处技术以它的一次成型、开放交通快、具有相当高的抗水损性能和抗滑性能、混合料粘附性极强、寿命更长,使用周期成本更低的特点,正被广泛用于
道路养护工作中,但是当原路面病害处治不彻底,单靠微表处技术还是不能解决根本问题。
通过此次专项工程,得出以下几条结论:
a、微表处是一层很薄的功能层,能快速恢复道路路用性能表面,并延长使用寿命,延迟路面大修年限。
b、微表处可以解决雨天时路面的水滑效应问题。
微表处处理过的路面在雨天时保持正常状态,使路面行车更加安全。
c、薄的微表处创建新的稳定路面,由于无反射裂缝处路面渗水系数为零,封水效果良好,一定程度上对路面面层、基层起到了保护作用,使路面承载能力有所恢复。
d、由于微表处有适于快交通路面的特性,还可以用于温度和气候变化大的地区,减少在雨雪季节的封路情况,有效地延长道路的使用时间。
e、微表处施工周期短、方便、快捷,在施工1h之后即可开放交通,非常适合在重交通道路、高速公路施工。
f、微表处技术对原路面病害处置要求较高,当原路面病害未彻底处置,开放交通一段时间之后,各种病害会逐渐反射到微表处面层上来。
g、微表处厚度很薄,对路面行驶质量指数改善不明显。
案例三、双层微表处在高速公路特大桥面养护中的应用
合界高速公路车轴寺大桥全长740m,水泥混凝土桥面自2000年通车以来,受雨、雪、紫外线等自然条件的长时间侵蚀及长期行车碾压作用,不少地方出现露骨、微裂缝、抗滑性能降低等病害。
为了彻底改善桥面的行车舒适性与安全性,防止外界水对桥面的进一步侵害,有效的改善桥面的抗滑能力,延长大桥的使用寿命,应业主单位的要求,对桥面进行微表处罩面。
根据河南省高远公路养护技术有限公司在其他工程中的施工经验,从实效性和经济性两方面出发,提出双层微表处的施工方案。
微表处技术作为高等级公路的预防性养护新技术,被越来越多的业内人士所青睐,常规的微表处是采用微表处摊铺机将聚合物改性乳化沥青、集料、水、填料和添加剂等按照设计的配合比拌和成稀浆混合料,迅速摊铺到原路面,形成一层厚度1cm左右的薄层结构,摊铺后1,2h开放交通。
双层微表处施工方案是
细级配底层和粗级配表层的叠加,成型厚度约1.3cm。
施工时分两层摊铺,第一层是以细集料为主的配合比底层,具有很好的防水性和粘结性,应力吸收作用和抗裂性;第二层把硬质石料采用ISSAIII型级配作表面磨耗层,以实现理想的纹理深度和耐磨性。
现就当时施工的情况作以介绍。
1.材料准备及混合料试验
a、石料
底层微表处和表层微表处细集料为当地优质石灰岩,规格0,3cm,表层微表处粗集料为舒城产玄武岩,规格3,5cm,5,10cm;混合料砂当量大于65,。
底层混合料级配符合ISSA?
型标准;表层混合料级配符合ISSA?
型标准,见表12.3-1,双层微表处混合料级配见图12.3-1。
表12.3-lISSA?
及ISSA?
型标准级配
下列筛孔(?
)通过率,%
项目
9.54.752.361.180.60.30.150.075ISSAII
10090,10065,9045,7030,5018,3010,215,15型标准
ISSAIII
10070,9045,7028,5019,3412,257,185,15型标准
图12.3-1两层微表处混合料级配
混合料由高远公司自行设计制造的带有计量装置的微表处专用集料掺配筛
选机掺配筛分,完全满足混合料设计要求。
b、粘层料性质
粘层改性乳化沥青指标见表12.3-2。
表12.3-2粘层改性乳化沥青指标
标准粘度蒸发残留物含量,蒸发残留物软化延度(5?
)电荷破乳速度
计C%点?
?
25.3/S
阳离子中裂13.541.557.380c、改性乳化沥青性质
微表处用改性乳化沥青由高远公司自行研制生产的专利产品移动式改性乳化沥青生产车间,在项目部料场现场生产,产量5t,h。
基质沥青为韩国SK-70号重交沥青;乳化剂、改性剂均为微表处专用进口产品,改性乳化沥青性能指标见表12.3-3。
表12.3-3改性乳化沥青性能指标
项目规范要求实测筛上剩余量,%?
0.10.5电荷阳离子阳离子标准粘度C12,6013.525.3/S
蒸发残留物含量,%?
6063.5蒸发残留物性质
-1针入度(10?
)?
5380
延度(5?
)/?
?
2057.5溶解度(三氯乙烯),%?
97.580贮存稳定性,%
1d?
10.3d、其它材料
水泥、盐酸等材料在当地采购,质量符合生产要求。
e、稀浆混合料
两层稀浆混合料的各项指标满足表12.3-4要求。
表12.3-4两层稀浆混合料的各项指标
项目标准底层混合料表层混合料
可拌合时间?
120125160
黏聚力试验/(N.m)
30min(初凝时间)1.21.21.260min(开放交通时间)2.02.52.0
-1负荷车轮粘附砂量/(g?
m)?
45038020
- 配套讲稿:
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- 12 第十二 章微表处 施工 案例
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