
文章来源:微信公众号“沥青路面”
引 言
机场沥青道面因吸震性好、温度变形小、施工周期短及快速抢修方便得到广泛应用。然而,随着航空业的快速发展,机场沥青道面负载量日益增大,加之大吨位飞机数量的增多,使机场沥青道面承受更多繁重荷载作用。在环境因素及荷载的耦合作用下,机场沥青道面极易出现沥青老化脱落、微裂缝、松散等早期病害。加之管理不当、养护不及时,路表积水经微裂缝渗入沥青道面结构层中,产生水损害,进一步加剧路面的破坏,严重影响飞机起降的安全,一旦造成事故,后果不堪设想。目前广泛认可的沥青道面养护方式为预防性养护,其中雾封层技术是有效解决此类早期损坏的较为科学的方法。
雾封层是一项有效且低成本的技术,对路面养护能起到事半功倍的作用。在进行施工时,将材料以雾状的形式均匀喷洒在机场道面上,使路面上形成一层具有一定强度的沥青薄膜;雾封层材料可以填补或关闭沥青道面表面存在的微孔隙和微裂缝,防止水损害并延缓空气、阳光对沥青的老化作用;此外,雾封层可以稳定粘结路面上的松散集料,防止松散病害进一步扩大,因此,它可以修复道面早期病害和减缓因沥青老化造成的松散。然而,传统雾封层材料对温度敏感性高,高温下雾封层材料强度形成速度快,但是如果温度过低,则雾封层材料强度形成速度较慢,沥青薄膜强度不足,将延长施工时间,严重影响机场的正常运转。另外,传统雾封层材料主要是通过物理作用与旧沥青路面相粘结,粘结强度不足,容易产生雾封层材料与原有路面“脱皮”的现象。基于此,本文研究了采用特种SBS改性乳化沥青并添加渗透剂、还原剂及抗剥落剂等材料制备出新型雾封层材料进行养护的效果,可以给同类施工提供借鉴。
试验材料及试验方法
原材料
本文所用的特种SBS改性乳化沥青可确保良好的施工流动性,以及在拌和后不出现分层离析。
原材料配合比
新型雾封层材料的主要成分为特种SBS改性乳化沥青、细集料及添加剂混合液。
细集料最大粒径不应超过1.18mm,可以包含一定比例的工业废弃物,如粉煤灰,但其中不应含有因水泥结块或结团的材料和有害物质。细集料的添加比例根据施工原路面的路表粗糙程度及总体摊铺量来确定,范围在15%~25%之间。
添加剂混合液由渗透剂、还原剂、抗剥落剂、溶剂、功能助剂等组成。
试验方法
为了研究此种雾封层材料的路用性能,对其干燥时间、粘结性、抗渗水性、抗滑性进行了研究。
(1)干燥时间试验。选定一段试验路,首先进行封闭、清理、吹扫、防污处理,然后进行划线分块并根据分块面积以及涂布量确定涂布质量,最后对该试验段进行涂布。涂布可分为一次涂完和分两次涂布两种方式。分两次涂布施工时,必须等第一层雾封层材料完全干燥后再进行第二次的涂布。此次试验采用毛刷刷涂的方式施工。涂完之后进行观察,注意记录干燥时间以及干燥情况。
(2)粘结力评价试验。采用常温状态下车辙试验来模拟行车过程中车辆对雾封层的作用效果。在规定温度下对沥青混合料进行拌和,拌和均匀后,放入强制通风烘箱中进行加热,温度约为135℃±1℃,加热时间为4h±5min;将加热后的沥青混合料在轮碾成型机上制成试样,试样大小为300mm×300mm×50mm;待试样成型冷却后,在试件表面均匀涂抹不同种雾封层材料,材料彻底干燥后,依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中相关规定进行车辙试验。测试试验后试件集料的裸露率以评价雾封层材料的粘结性。
(3)抗渗水评价。根据《公路路基路面现场测试规程》进行渗水系数的试验和计算。
(4)抗滑性试验。根据《公路路基路面现场测试规程》的规定进行摆值测定;构造深度根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行测定。
雾封层施工技术方案
施工准备
首先到机场管理部门办理施工人员、施工机械设备等进入飞行区的证件,将试验需要的设备、材料、仪器等准备就绪,保证在停航后能够及时进场,合理地安排试验段的施工。
原道面技术指标测定
雾封层施工前对原道面纹理深度、摩擦系数、渗水系数进行测定。
雾封层施工流程
(1)道面清扫。组织人员对试验区域道面进行清扫,清除尘土、碎石颗粒等杂物;采用冷吹车对道面进行除尘,对污染严重部位用水车进行冲洗。
(2)标线防污。由专人负责对标线进行贴透明胶带保护,施工过程中不得污染标线。
(3)雾封层施工。雾封层改性乳化沥青洒布采用智能型全自动洒布车进行喷洒,洒布量通过电脑自动精密控制,并由检测人员现场检测校核其准确性。洒布车喷洒前,根据试验道面宽度合理调整喷洒宽度,尽量减少重叠,要求达到喷洒均匀、不留空白、不流淌、不形成油膜。洒布过程中注意对道面标线及灯具进行防护,以防止污染。洒完后对花白处及喷洒不到的死角进行人工补洒。若遇降雨应停止洒布,并在雨过天晴后对原施工部位进行检查,必要时应补洒。刚施工过雾封层的道面应进行初期养护,禁止行人及车辆通行,待特种乳化沥青破乳后方能开放交通。
(4)恢复标线,开放交通。
雾封层施工后道面技术指标测定
雾封层施工完成后24h、1个月、3个月、6个月分别测定雾封层试验段纹理深度、摩擦系数、渗水系数,与雾封层施工前原道面测定的技术指标进行对比分析,最终提交试验报告。
施工注意事项
(1)施工前要将道面彻底清扫干净,若有油污要提前清理干净。(2)施工中要特别注意标线及灯具的保护。(3)施工中要严格控制两次洒布纵向接头部分,不能露白,也不能重叠过厚。(4)刚洒布完的道面上严禁车辆及人员通行。(5)道面温度低于15℃或气温低于5℃时不能进行雾封层施工。
试验段试验结果
室内试验
涂布方式及干燥时间
为对比传统雾封层材料与新型雾封层材料性能的差异,将传统雾封层材料以及新型雾封层材料按照相同洒布量涂布在室外沥青路面上,涂布方式为一次涂完和分两次涂完。
根据试验数据可知:此种新型材料在一定程度上可以缩短雾封层在施工中的干燥时间;此外,在室外沥青路面的涂布过程中一次性涂完比分两次涂布干燥时间短。因此,在进行室外雾封层施工时,采用一次涂布的方式,有利于快速开放交通,但此种新型材料两种涂布方式的干燥时间均在3h以下,可以达到机场不停航施工的要求。
雾封层与路面粘结力分析
将传统雾封层材料与新型雾封层材料以相同的量分别涂布在车辙试验板上,并进行车辙试验,之后,对比两块车辙板上雾封层材料的脱落情况。此时,用到一自制工具。此工具是由铁丝制成的边长为2.5mm的小正方形,试验时,将此工具放在碾压后的车辙板的车辙上;之后,清点铁丝网中雾封层材料脱落的格子数,以比表征粘结力的强弱。
试验结果显示,二次涂布的粘结力与一次涂布的粘结力基本相同,比之传统雾封层材料,新型雾封层材料粘结力更好,平均粘附率可提高17%。这是因为新型雾封层材料使用了SBS改性乳化沥青,提高了材料的粘结力、耐候性和耐久性;此外,材料添加的渗透剂可以帮助雾封层材料不断对所接触的裂缝表层进行渗透吸附,而材料中的还原剂可以在一定程度上还原被老化的沥青,使原路面与雾封层材料在化学作用下形成一个新的有机整体,因此粘结得更牢固、更稳定。同时,在沥青路面养护剂中,由于添加剂含有许多不饱和键,有很强的极性,能有效包裹沥青质,使得沥青质较易被沥青路面养护剂溶解,随着空气的挤出及部分轻组分的挥发,沥青路面养护剂在原沥青路面上形成一层连续的沥青薄膜,从而封闭路面,防止渗水。
室外研究
采取0.8kg·m-2的涂布量进行试验段的试铺,涂布方式为一次涂布,铺完后对试验路段洒布前后的性能指标进行分析。
抗渗水性
沥青路面的渗水性能可间接表征沥青混合料级配是否优异,也能反应沥青路面的水稳定性。因此,路面渗水系数作为非常重要的路用性能评价指标已经被广泛认可。通过分析对比试验段雾封层施工前后渗水系数的变化,评价雾封层材料的抗渗水性能。
从试验结果可以看出,此雾封层材料具有良好的封水性,可以有效地降低原沥青路面的渗水系数,且有一定的耐久性。在6个月后的渗水系数测试中,常用材料的渗水系数已衰退为洒布前的一半左右,但新型材料的渗水系数小于未处理时的三分之一,说明其耐久性良好。
抗滑性
洒布雾封层材料对沥青的抗滑性有一定影响。因此,试验对洒布雾封层前后的沥青路面抗滑性能进行研究。横向力系数、粗集料磨光值以及构造深度等是用来评价路面抗滑性能的指标。本文采用摆式摩擦系数仪测定摩擦系数以及构造深度两个指标。
可知,经雾封层技术处理的路段摩擦系数低于未经雾封层处理的路段,原因是经雾封层处理路段表面密实度要优于未处理的路段,摩擦系数虽然降低,但比之常用的雾封层材料,降低幅度较小,符合规范要求。
可知,经雾封层技术处理后的路段构造深度要比未经处理的路段低0.03mm,低于常用材料0.05mm,但均满足公路设计规范中对构造深度的要求。
结 语
(1)新型雾封层材料的干燥时间较短,两次涂布和一次涂布的干燥时间均小于3h,可以满足机场不停航的施工要求。
(2)新型雾封层材料与原路面具有良好的粘结力,对比传统雾封层材料,粘附率可平均提高17%。
(3)新型雾封层材料的抗渗水能力较好,且耐久性较好,在试验段的试涂中发现,不仅在刚涂布后渗水系数大大降低,且在使用6个月后,对比传统材料,仍有着良好的抗渗水能力。
(4)新型雾封层材料在涂布后表面粗糙程度有所降低,但对比传统材料,降低较小,可以满足飞机行驶的要求。