摘要:微表处作为主要的路面预防性养护技术之一,在养护工程中应用广泛。文章阐述了微表处适用范围、主要技术特点,并介绍了低噪音微表处、高黏微表处、水性环氧微表处等几种高性能微表处技术的研究及应用进展。 关键词:预防性养护; 高性能微表处; 公路养护;
摘要:微表处作为主要的路面预防性养护技术之一,在养护工程中应用广泛。文章阐述了微表处适用范围、主要技术特点,并介绍了低噪音微表处、高黏微表处、水性环氧微表处等几种高性能微表处技术的研究及应用进展。
关键词:预防性养护; 高性能微表处; 公路养护;
随着社会经济的快速发展,我国对交通基础设施的需求和重视达到前所未有的程度,规划设计了大批高速公路、桥梁、隧道等交通工程,我国公路交通建设经历了高速发展时期,截止到2019年底,全国已建设高速公路里程14.96万km。高速路网不断完善的同时,国内对高速公路的养护管理水平也不断提高,基于全寿命周期养护理念的预防性养护逐渐得到重视。根据近年来各地高速预防性养护工程的实际应用效果反馈,微表处在路面养护效果、性价比及环保等方面都具有明显优势,是目前被广泛接受的公路预养护技术。
微表处技术概述
微表处应用条件
微表处发展历程及技术特点
微表处技术源于德国,20世纪70年代德国研究人员在传统稀浆封层的基础上开发了微表处技术。1996年,国际稀浆罩面协会ISSA(International Slurry Surfacing Association)制定了A143微表处技术指南,对微表处技术在全世界的推广起到了极大的促进作用。1999年,我国在和国外公路部门技术交流中第一次了解微表处技术,并于2000年将微表处技术开发列入国家经贸委组织的“国家技术创新计划”。2005年,交通运输部公路科学研究院在国内数年来的研究及应用基础上,结合国外相关应用经验,制定《微表处和稀浆封层技术指南》[1],对微表处的应用及质量保证具有重要指导意义,促进了微表处在国内更广泛地应用。
经过多年的研究应用,微表处成为较为成熟的路面预养护技术,在国内已经积累了丰富的研究及实体工程应用经验,目前普遍认为在原路面结构性良好、存在表面病害的状况下,采用微表处进行养护对路面封水、防滑、恢复道路表面功能具有良好效果。采用微表处进行公路养护主要有以下优势:①微表处常温施工,施工速度快,施工完成后数小时内就能够恢复交通,对交通的影响相对较小;②微表处具有封水、防滑的效果,有利于防止路面水损害的出现并快速恢复路面表面性能,增强行车安全性、延长道路使用寿命;③和热拌薄层罩面相比,微表处成本低、污染小,是一种绿色环保的技术手段,具有较好的经济效益和社会效益。
微表处技术研究及应用进展
目前,我国微表处养护过程中多采用SBR改性乳化沥青微表处混合料,SBR微表处性能稳定、制备工艺成熟、施工和易性好,其使用寿命多在2~3年左右,在我国各省都有非常广泛的应用经验。
经过十余年的推广应用和跟踪观测,常规SBR微表处存在一些有待改进的问题:①随着使用年限的增长易产生掉粒、脱皮现象,微表处混合料自身的粘结力及微表处与原路面的粘结力有待进一步提高;②和沥青混合料路面相比,常规微表处噪音太大,影响行车舒适性,有必要改善常规微表处的噪音问题;③当微表处用于车辙填充时,由于摊铺厚度大且微表处混合料级配较细,易产生车辙,对此类路段应提高微表处抗车辙能力。
随着技术的不断发展,基于常规微表处存在的问题及市场应用要求而开发的高性能微表处逐渐得到成功应用。目前,微表处技术研究及应用热点主要是通过优化微表处级配、研发新型聚合物改性乳化沥青等手段,开发符合特定要求的功能性微表处材料。以下对降噪微表处、纤维微表处、高黏微表处、水性环氧微表处、彩色微表处研究应用现状进行介绍。
低噪音微表处研究及应用现状
在微表处的应用过程中发现,和常规热拌沥青混凝土路面相比,车辆行驶在微表处路面上,车内和车外噪音都明显增大,不但造成较大的噪音污染,长时间高分贝的行车噪音也会影响行车舒适性。
经过相关研究人员多年来研究分析,目前普遍认为微表处噪音形成是由于以下几个因素:空气的泵吸作用、汽车轮框的振动噪音、车辆行驶过程中的摩擦噪音。
河南省平顶山公路局对微表处噪音较大的原因进行分析,提出掺加废旧胶粉和调整微表处级配的低噪音微表处设计方案,该研究铺筑了1 km试验路并对试验段进行噪音测试,根据测试结果,改进后微表处的车内噪音比基准微表处降低了5~10 dB。
长安大学李微、韩森等人通过添加橡胶颗粒和纤维对微表处混合料进行复合改性,以达到改善其性能并降低微表处噪音的目的,其试验研究结果显示,聚酯纤维掺量为0.2%、橡胶颗粒掺量为3%的橡胶-纤维复合改性微表处材料具有优良的降噪性能。和传统微表处相比,其噪音降低了2.9 dB。
近年来湖北省高速公路路面养护中,将MS-3型微表处最大粒径调整为8 mm, 在保证抗滑性能的前提下,采用更细的级配来降低微表处构造深度,以减小粒径集料产生的噪音。实践证明,该措施有效降低了微表处路段路面行车噪音,虽然噪音相较热拌沥青混凝土路面稍大,但已经在可接受范围之内。
综上,国内关于降噪微表处的研究主要是通过改进微表处混合料级配、添加橡胶颗粒等降噪材料以达到降噪目的。其中,掺加橡胶粉会使微表处耐磨耗性能变差,宜选择合适的胶粉细度和掺量,或者和高黏乳化沥青等配合使用;调整微表处混合料级配的方法最为简单有效,调整级配的同时需注意保证路面的抗滑性能。
纤维微表处研究及应用现状
微表处作为路表封层,虽然不起到承受行车荷载的作用,但当原路面存在裂缝时,微表处抗裂性能不足则容易形成反射裂缝。纤维微表处是在微表处混合料中添加了一定量的纤维材料,纤维在胶结料中起到吸附、稳定、多向加筋等作用,有利于提高微表处混合料的抗裂性、稳定性等路用性能。
研究发现,掺加橡胶颗粒虽然可以降低微表处噪音,但同时也导致微表处混合料的抗裂性能降低,可通过掺加纤维保证微表处的抗裂性能。山西省交通规划勘察设计院李艳青将聚酯纤维和橡胶颗粒复合掺入微表处混合料并进行试验研究,其试验结果认为聚酯纤维-橡胶颗粒微表处混合料比普通微表处具有更好的路用性能和降噪性能,且造价仅比SBR微表处高出8.05%。
长安大学孙增智等人选用不同种类纤维制备微表处混合料,并通过试验评价不同微表处混合料的路用性能,其研究结果认为掺加纤维改善了微表处混合料的抗裂性能,其中聚丙烯纤维和玄武岩纤维的改性效果最好。
北京首发公路养护工程有限公司曹炜等人通过试验研究对比分析聚酯纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维的性能特点,认为玄武岩纤维微表处具有更优异的路用性能,并将玄武岩纤维应用于京港澳高速公路的实体工程中。其工程实际观测结果表明,玄武岩纤维可明显抑制微表处开裂。
高黏微表处研究及应用现状
水性环氧微表处研究及应用现状
彩色微表处研究及应用现状
结 语
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知识点:微表处预防性养护技术的研究与应用现状