2023-07-17
 
路面养护技术-超薄磨耗层技术
2023年07月17日   阅读量:11522

路面养护技术-超薄磨耗层技术 沥青网,sinoasphalt.com

超薄磨耗层技术是实施厚度在15~25mm的沥青磨耗层铺装技术。该技术可高效快速修复轻度车辙、路面开裂、泛白松散等病害,同时具有改善抗滑、降低噪音、减少水雾等优点。此外,由于实施厚度仅为传统沥青上面层厚度的1/3~1/2,此类技术可以在节约造价与维护成本30%~40%的同时,减少对资源与能源的消耗,是一类环境友好型铺面技术沥青网sinoasphalt.com


1、国内外超薄磨耗层发展历史


1970年代,交通量的快速增长导致道路的养护需求逐步增大,法国率先提出了15~20mm厚的超薄层沥青混凝土面层(BBUM)用于道路养护。由于厚度的降低,超薄磨耗层在施工效率、经济效益和节能减排方面都有显著优势,随后使得到了快速发展,并于1980年代提出了新型的薄层罩面技术超薄沥青混凝土(Ultra Thin Asphalt  Concrete, UTAC)和基于同步摊铺技术的NovaChip超薄磨耗层。超薄沥青混凝土与磨耗层主要应用于交通荷载大、路面性能要求更高的高等级公路路面的养护当中。同期在1970年代,美国研发得出开级配抗滑磨耗层(Open-Graded Friction Course,OG­FC),代替微表处、碎石封层等传统的表面处治技术。后随着薄层技术的发展,美国在传统磨耗层技术上进行改进,先后研发得出SUP-5和SMA-5等新型薄层技术。美国于1990年代引进了法国的NovaChip超薄磨耗层技术和同步摊铺机械,并在Alabama修筑了2条NovaChp超薄磨耗层试验路(即Talladega和Tallapoosa试验路)。NovaChip超薄磨耗层应该是由间断级配改性沥青混合料和聚合物改性乳化沥青共同组成,空隙率一般在12%~15%,同样具有良好的排水功能和抗滑性能。由于其卓越的抗滑与降噪性能,NovaChip技术先后在美国、南非、欧洲和澳大利亚等地得到广泛应用。近年来,国内外超薄磨耗层技术发展迅猛,出现了多种不同类型的薄层技术,如SMC温拌薄层、Thus极薄磨耗层、MRS薄层环氧罩面、ECA易密实超薄磨耗层等,但由于各类薄层罩面技术的应用效果尚未得到充分的验证,所以并未在中国得到大规模的应用。


2、国内外常见超薄磨耗层技术简介


(1)SMA-10


SMA具有良好的热稳定性、抗裂性、抗滑性与耐磨耗性,因此SMA-10常用于高速公路及各等级公路薄层罩面,对改善路面车辙和裂缝病害具有良好的效果。除作为新修路面层外,也可用于原路面出现各种类型病害的路面修复,一般可延长路面使用寿命3~5年。


(2)ECA-10


易密实沥青混合料ECA技术主要针对车辙、裂缝这2种中国高速公路沥青路面的主要病害形式,具有超薄沥青混合料的优点。其出料温度比热拌温度降低10℃~60℃。因此ECA技术尤其适合在长距离运输和低温季节使用。与微表处、现场热再生、锐刨加铺等传统车辙处治相比较,ECA薄层罩面在路面标高上没有限制时,常作为车辙处治方法。


(3)NovaChip


NovaChip是一种功能完善的薄层技术,具有造价低、服务寿命长、开放交通快、摊铺速度快、工期短、容易养护等优点。可迅速恢复和改善路面的磨损、老化、光滑、松散、坑槽等病害,提高路面的抗滑性,改善路面平整度和行车舒适性,提高路面的使用性能和耐久性。同时其可作为路面封水层;其表面构造很好地消除雨天行车溅起的水雾,减少交通事故的发生;表面构造可降低噪音,仅相当于普通路面行车噪音的一半;可修复表面功能衰减、轻微车辙和不平整。


NovaChip施工对机械设备的依赖性极高,需采用专用的摊铺设备Novapaver;摊铺前需对原路面结构进行补强,NovaChip不能进行结构补强;初期养护投入费用较高,施工设备价格较高,中国Nova­Chip的综合单价较高;对施工环境有要求,当环境温度低于8℃或路面温度低于10℃时及雨天不得施工。


(4)HVE超黏磨耗层


HVE超黏磨耗层是在NovaChip技术和微表处技术的基础上发展而来的预防性养护技术。采用专门施工设备同时喷洒乳化沥青黏结料、摊铺拌合玻璃纤维的超黏磨耗冷拌混合料,经碾压后形成新的磨耗层。HVE超黏磨耗层具有较强的黏结及耐久性,具有很好的应力吸收和应力分散能力,具有优良的抗滑及防水性能,但HVE超动磨耗层对原材料、施工工艺及摊铺设备的要求较高。


(5)高韧超薄沥青磨耗层(GT8)


高韧超薄沥青磨耗层(GT-8)是在成熟的NovaChip技术体系上进行性能改进与提升后的新型热拌超薄磨耗层。该热拌超薄磨耗层系统是一种采用同步摊铺技术,常规实施厚度为0.8~2.0cm的热拌沥青混凝土加铺结构层,以高性能聚合物改性沥青和经化学处治的聚合物改性乳化沥青为热拌沥青混合料和黏结层原料。成型后的路面具有良好的抗裂、抗滑和降噪等性能。


3、超薄磨耗层材料与级配设计


超薄磨耗层作为表面功能层进行使用,长期、频繁经受行驶车辆的轮载作用,同时也是直接接触大气、日照和雨水等环境因素的关键层位,因此,在材料组成方面一般会有更为严格的技术要求。


胶结料方面,由于结构厚度的减薄,超薄磨耗层在承受汽车荷载作用发生变形时,其结构层内部产生的拉应力和剪应力相对传统的4~5cm沥青磨耗层会更大,而目前常用的基质沥青和普通改性沥青黏度普遍偏低,很难对其骨架产生足够的限制约束,容易造成路面发生推移、松散、剥落等病害,严重影响超薄磨耗层的使用耐久性。因此,超薄磨耗层的胶结材料宜选用粘度高,弹性好的专用沥青材料,以便对粗集料骨架产生足够的约束和限制,保证超薄磨耗层的整体性能.


黏结层方面,超薄磨耗层与原路面之间的黏结层材料是超薄磨耗层技术能否实施成功的另一个关键因素。黏结层材料需要具备高劲度以将薄层结构与下承层长时间紧密地联结在一起。而现有的黏层沥青材料黏结性能不佳,受到汽车荷载作用时易使超薄磨耗层产生推移或从原路面脱落而失去作用是超薄磨耗层破坏的原因之一,也成为了制约超薄磨耗层技术发展的一个因素。目前常用的结层材料为高黏改性乳化沥青。


级配设计方面,基于不同的功能需求,各类超薄磨耗层选用的级配类型有所不同。如OGFC-10采用开级配,以获得较好的透水能力;NovaCl叩采用间断级配,依赖粗集料表面胶浆形成“点对点”结结提供力学性能;GT-8磨耗层则采用骨架密实型结构体系,利用石料嵌挤形成的稳定骨架抵抗行车荷载和沥青胶浆对矿料空隙的充分填充以形成密实结构,并采用高沥青用量以替代部分细集料作为填充物,以增加高韧超薄磨耗层体系的抗裂性能和耐久性。


4、存在问题及发展趋势


薄层沥青磨耗层技术在获得良好效益的同时,也存在部分技术缺陷亟需解决:①结构厚度的减少导致沥青面层层底拉应力、结构层疲劳损伤率、与层间剪切力的增大,超薄罩面相比传统磨耗层更容易发生疲劳开裂、推移、脱皮等病害;②大多数薄层技术的施工工艺与传统磨耗层未有区分,缺乏对劲层油体系的保护,其受污染或破损的位置容易发展为整个薄层结构的力学薄弱点;③目前的超薄罩面主要以开级配和半开级配为主,相比密级配而言更容易产生开裂破坏,且因为表面空隙易被堵塞,存在降噪和排水性能衰减过快的问题。


超薄磨耗层技术的核心理念是资源节约、低碳绿色。后续研究方向需侧重于从薄层力学分析、胶结材料的提升优化、薄层级配设计等方面,在确保罩面混合料的各种性能的前提下,减薄罩面厚度,节约资源,并能满足桥面等对荷重或有标高要求的特殊应用环境;将热拌混合料逐步变成温拌、冷拌混合料,在保证超薄磨耗层罩面耐久性的同时,进一步提升其环境效益。


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