1.预防性养护理念预防性养护一般是指在路面结构强度充足,仅表面功能衰减的情况下,为恢复路面表面的服务功能而采取的一种周期性的养护措施。
预防性养护虽然需要投入一定的费用,却是一种费用效益比最优的养护措施。
预防性养护一是可让状态良好的道路系统保持更长时间,延缓未来的破坏,在不增加结构承载能力的前提下改善系统的功能状况;二是在适当的时间,将适当的措施,应用在适宜的路面上。
预防性养护的核心思想是要求采用最佳效益的养护措施,强调养护管理的主动性、计划性、合理性。
随着国家西部大开发战略的深入实施,我区公路交通基础设施建设进入了鼎盛时期,公路里程不断增加,截止2010年底全区公路里程22518公里,其中有铺装路面和简易铺装路面14518公里,占总里程的64.47%,按照“建养并重”的方针,今后公路事业的重心必将逐渐从建设阶段过渡到养护阶段,相应的公路管理任务也将主要从建设管理向养护管理转移,由于近年来交通量的迅猛增长、车辆超载严重、各种突发自然灾害的发生频率的加大,公路养管部门的任务日益繁重,责任也愈加重大,这就对公路养护工作提出了新的要求,科学发展观要求我们公路养护部门只有与时俱进,运用好各种新工艺和新技术,履行好“养好公路、保障畅通”的职责才能为社会提供“畅、洁、绿、美、安”的公路交通环境。
公路预防性养护工作对于公路投入运营早期及公路建设缺陷责任期的公路病害的防治至关重要,它不仅是科技兴路的具体体现,也是降低公路整个寿命期养护成本,提高公路服务效能,延长公路使用寿命的重要手段。
国外许多国家由于路网结构已经相当完善,早在二十世纪八十年代就已经着手开展了公路预防性养护的研究,美国公路管理部门通过对大量的道路进行跟踪调查,发现道路的使用性能和寿命有一个共同的变化特征:一条质量合格的道路,在使用寿命75%的时间内性能下降40%,这一阶段称之为预防性养护阶段。
此阶段如不及时进行养护,在随后的使用寿命时间内,性能再次下降40%,而养护成本却要增加3—10倍,这一阶段称为矫正性养护阶段。
公路预防性养护在国外已经成功地得到了运用,并已取得了成熟的经验和成效。
我国在这方面目前仍处于起始阶段,这就要求我们在今后养护工作中不断探索研究公路预防性养护并加以运用。
预防性养护是相对于传统养护(矫正性养护)而言的,现在大多数公路养护是传统意义上的养护,传统养护是指一般在公路设施出现明确病害或已部分丧失服务功能的情况下,再采取相应的功能性或结构性恢复措施。
而预防性养护是指公路养护部门在路基、路面桥涵、隧道以及其它公路设施的结构良好或病害、损毁发生初期,即对其进行养护,延缓公路病害、损毁的发生或进一步的扩大从而达到延长公路使用寿命、保持公路完好率,提高公路质量和服务水平降低公路寿命成本,延长中修或大修期限目的的作业方式。
传统养护与预防性养护有区别,显然传统养护模式是“头痛医头,脚痛医脚”,这种条件下的养护带来的两个方面的问题,一是公路设施出现病害后,对其服务功能的影响,导致了社会使用成本的增加;二是错失了公路设施在病害刚出现时可能通过适当处治措施防止或延缓病害发生、发展的时机。
而预防性养护则是一种全面的全方位的养护模式,强调的是治早治小、及时主动养护、超前养护动态养护,是一种全新的公路养护理念,是改变传统的养护观念和习惯,在公路路况良好或是病害发生初期,即对其进行养护,不让病害向更深层次发展,从而达到延长公路使用寿命、保持公路完好、提高公路质量、降低公路养护成本的目的。
它是“预防为主,防治结合”的原则及全面、科学、及时、经常性养护的具体体现。
2.预防性养护新技术1)灌封。
该技术主要目的是阻止水分通过已存在的裂缝侵入结构内部。
适用于原路面基层和横断面良好的情况,建成2~4年柔性基层沥青路面,复合路面(下卧层为水泥混凝土层)。
表面病害可能包括:路面纵向、横向原始裂缝,伴随裂缝处的轻微扩展裂缝和松散。
密封剂应能很好的将裂缝封闭,封缝这种养护方法需要高质量的材料和良好的施工工艺,使用的密封剂必须是加热时变软而温度降低时又能变硬的热塑性材料。
处理裂缝工作最好在凉爽干燥的气候条件下进行,为了达到较好的粘结效果必须将裂缝清理干净,如使用高压气体喷射设备来清理裂缝内的碎石和粉末等杂物,然后用钢丝刷沿凹槽刷出干净的表面。
该技术的使用年限一般为1~2年。
2)同步碎石。
同步碎石封层是用专用的同步碎石封层机将碎石和粘结剂(热沥青、改性沥青、乳化沥青等)同步洒铺在路面上,通过自然行车或轮胎压路机的碾压形成沥青碎石磨耗层。
它主要作为沥青路面表面处理层使用,也可用于低等级公路的面层施工,使沥青路面的使用寿命延长10~15年。
该技术具有以下特点: a)良好的防水性; b)良好的附着性和防滑性; c)良好的耐性和耐久性; d)良好的经济性; e)可作为低等级公路的过渡型路面,以缓和公路建设资金暂时不足的问题。
无论用于道路养护还是作为过渡型路面,同步碎石封层的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。
3)雾封层。
由于目前高速公路沥青面层事实存在的施工离析或孔隙率过大的现象,即工程先期已有的缺陷、隐患问题,有效地预防路(桥)面因此造成的渗水现象已变的非常必要,而路面雾封层技术是一种很直接、有效和经济的预防性养护措施。
雾封层是在沥青面层上喷洒一层薄薄的、高渗透性改性乳化沥青,形成一层严密的防水层将路面封闭,起到隔水防渗、保护路面使用的功能,最大限度地减少路面的水破坏,加大路面粗细骨料间的黏结力,由此延长路面使用寿命,从而节约养护资金。
雾封层作为一种沥青路面的预防性养护措施,其经济、迅捷,能有效地防止沥青路面的水破坏,比较适用于高速公路的特殊养护条件和要求。
4)稀浆封层。
稀浆封层技术是将级配良好的集料(优质细集料和矿物填料)和乳化沥青组成的混合料均匀的撒布在整个路面上。
按照矿料级配的不同,稀浆封层可以分为细封层、中封层和粗封层;按照开放交通的快慢,稀浆封层可以分为快开放交通型稀浆封层和慢开放交通型稀浆封层;按照是否掺加了聚合物改性剂,稀浆封层可以分为稀浆封层和改性稀浆封层,摊铺厚度一般为5mm~10mm。
施工前必须进行填缝、唧泥处处治、大的坑槽部位的修补等预处理,施工中应注意路表面必须保持干净,石料要求选择有棱角、耐用、并且级配良好的石料,并且拌和前必须清洗干净。
应避免在炎热的气候条件下施工,根据乳化剂的类型要保持足够的开放交通的时间,一般需要将公路封闭几小时。
在预防性养护的情况下,使用年限一般为2~4年。
5)微表处。
微表处是采用专用摊铺设备将聚合物改性乳化沥青、集料、填料、水和添加剂等按合理配合比拌和成稀浆混合料并迅速摊铺到原路面上,形成一层与原路面结合牢固,具有良好的抗滑耐磨性能,在摊铺后1~3 h内开放交通的薄层(1cm)结构。
目前微表处罩面技术主要是用于建立和恢复道路表面功能,在高速公路路面养护工程中微表处已经成为防水、抗滑、耐磨、耐久的道路表面功能层。
随着该施工工艺的规范化、标准化以及施工质量的提高和综合成本的降低,在高速公路沥青路面的预防性养护上得到广泛推广和应用。
6)薄层罩面。
薄层沥青混凝土面层是指用摊铺机摊铺和用压路机碾压的单层沥青混合料,可以认为薄面层是“薄磨耗层”与“厚表面处治”之间的一种交叉。
薄层罩面在国外发达国家早已进行了研究与应用,法国是国际上采用薄层沥青混凝土路面的代表性国家。
在法国,薄沥青混凝土面层(BBM)的定义为:用纯沥青或改性沥青、集料及可能的添加剂(矿质的或有机的)制成的混合料,摊铺厚度在30mm~40mm。
在美国,一般认为薄层沥青混凝土的厚度应为15mm~30mm。
在我国养护规范中,薄层罩面适用于路面平整度较差、辙槽深度小于10mm、路面无结构性破坏,为提高路面表面层服务功能的养护维修措施,也适用于新建公路的磨耗层。
薄层罩面用于沥青路面的预防性养护的主要优点是:延长,能承受重载交通和高剪应力,表面平整性能好,可被铺成需要的厚度、纵坡度和横坡度,中断交通时间短。
7)就地热再生。
就地热再生是通过现场加热、翻松、混拌、摊铺、碾压等工序,一次性实现旧沥青混凝土路面的就地再生。
该技术适用于各种沥青路面的预防性、日常性养护。
相对于传统的路面病害处治方式,就地热再生技术极大地提高了修补后新旧路面的结合力,提高了路面修补质量;简化了施工工序;提高了路面养护工作效率;实现材料的100%利用,节约了能源、材料和土地,保护了环境,符合国家的可持续发展战略;可对裂缝进行比较好的处理,能有效地缓解或解决裂缝问题。
3.微表处技术在预防性养护中的应用3.1微表处技术简介、用途及特点所谓微表处理的技术实际上是一种薄层处理的技术,采用专业的机械将聚合物改性乳化沥青、集料、填料、水、添加剂等按照一定的比例进行混合搅拌,形成混合物料铺摊到原有的路面上,形成一层具有较高的抗滑和耐久性的薄层,而且可以随即投入使用。
微表处理的技术原理就是利用聚合物改性沥青作为粘合材料,配合相应的集料在摊铺后形成一个新的沥青罩面,其具有较好的防水、抗滑、耐磨损、裂缝填充的效果,可以有效的改善路面的性能延长使用的寿命。
适用于处理路面早期损害而形成的抗滑力下降、网状裂缝、松散、麻面、车辙病害等情况,主要是避免病害进一步加剧而影响道路的深层结构,可以起到一定的养护作用,是一种预防性的养护措施。
微表处理的罩面厚度较小,通常为5~10mm,具体的情况可以根据路面的实际情况进行选择,以确定微表处理的结构。
而微表处理对下路面结构性损坏是不能起到效果的,因为微表处理所起到的作用相当干为路面增加一个“涂层”,只能对其表面性能进行改进,而不能起到承载的作用,不具提高抗应力的能力和补强结构的能力。
目前,微表处理技术主要应用在高速公路、机场等沥青路面的修复,以此提高其表面的性能。
微表处理技术所具备的优势有以下几点:(1)微表处理技术作为一种表层罩面因为材料的作用可以与原有的路面完成粘结渗透,具有较好的抗滑、防水效果,同时可以达到耐久平整的表面效果;(2)微表处理的工艺简,施工速度快、成型快、耗时短等特点;(3)微表处理具有良好防水效果,可以更好的保护公路的深层结构不受到渗水的影响,常温下就可以施工,节约了能源,具有一定的环保效果,同时降低了工程的造价;(4)具有很好抗磨性能和防滑性能,增加了路面的颜色对比度,改善了路面的性能,可以有效的延长使用寿命。
3.2微表处材料的技术要求1)矿料。
矿料是微表处混合料的重要组成部分,它形成了矿物骨架。
微表处铺在道路的表面,直接与汽车车轮接触,为了提高微表处的抗滑耐磨性能,延长微表处使用寿命,要选择强度高、硬度大、耐磨性好的玄武石料,矿料的力学性能指标应满足表1要求。
用于微表处的矿料应符合一定的级配要求。