公路瀝青路面坑槽修補工藝的研究
發布時間：2014-02-25 共1頁
摘 要：根據瀝青混凝土路面坑槽破壞的機理以及瀝青路面坑槽修補的最終目的，結合高速公路日常養護中坑槽修補的各種材料和工藝的應用研究，提出獲得理想維修效果的具體要求。
引言
坑槽是瀝青路面的典型病害，嚴重影響路面的平整度和行車的舒適性。若不及時修補，在交通荷載和水的綜合作用下。破壞會較快發展，造成養護費用的增加并嚴重危及駕乘人員的安全。由于其安全隱患大，通常在高速公路的養護管理中明確提出了“坑槽不過夜”的養護要求。本文根據瀝青路面坑槽修補的最終目的，對比研究日常養護中坑槽的不同修補材料和修補工藝f冷料冷補、熱料熱補和熱料冷補），使之能達到理想的維修效果。以期對坑槽修補材料和修補工藝的應用具有一定的指導作用。
1、坑槽破損和維修機理
1.1坑槽破損主要表現形式
（1）表面層產生坑槽由于瀝青路面上面層混合料局部空隙率較大、瀝青與石料問的粘附力不強，路表水（雨水或雪水）進入并滯留在表面層瀝青混合料中，在行車荷載尤其是重載車輛的不斷作用下，產生的動水壓力使表面層的瀝青從石料表面剝落下來，瀝青路面便會出現局部松散破損。散落的石料被車輪甩出，路面自上而下逐漸會形成坑槽。這類坑槽通常深度為2～5cm，在中國瀝青路面早期破壞中是各類坑槽中最早產生，也是產生數量最多的一類。
（2）表面層和中面層同時產生坑槽當瀝青路面表面層和中面層都是空隙率較大的半開級配瀝青混合料，而底面層為空隙率較小的密級配瀝青混合料時，路表的自由水較易滲入并滯留在表面層和中面層內。行車荷載的作用使得中、上面層內的瀝青剝落，瀝青混合料失去粘結強度，導致路表面產生網裂、形變（局部沉陷）和向外側推擠，并最終出現粒料分離。粒料被行車作用帶離，最終形成坑槽，此類坑槽完全形成后深度一般為8-10cm.由于近年來高速公路的中上面層均采用密級配混合料，同時對預防性養護的重視，對坑槽及時修補，因而此類坑槽產生數量不是太多。
（3）底面層和基層問產生坑槽此類病害容易發生在翻漿現象非常嚴重的路面，在重載車輛作用下，自由水產生很大的壓力沖刷基層混合料表層細料，形成灰白色漿。在動水壓力和孔隙水壓力的反復作用下，使得整個面層范圍內的基層粒料出現松散，并反射到面層，形成惡性循環。最終會導致坑槽出現。這類坑槽完全形成后通常深度都大于10cm，并且絕人多數都在車流量較大的行車道上或重載車輛較多的道路上。發生該類病害時，通常基層也已嚴重破壞，而且在形成坑槽之前路面亦表現出其他破壞現象而需要治理。因而該種病害相對來說很少。
（4）橋面鋪裝層等構造物產生坑槽由于水泥混凝土梁與瀝青鋪裝層的材料差異較大，層問粘結處的變形不一致，為了減少橋面的水損壞，對橋面防水層和粘結層的要求越來越高。但由于種種原因，使得層間局部粘附性較差，并出現分層，使得瀝青鋪裝層在車輛荷載和水的共同作用下形成剝落和稅皮，最終產生坑槽。在日常養護中，橋面翻漿現象比較嚴重，每次連續雨天過后橋面容易出現坑槽，由于橋面鋪裝層一般在10cm，因而該類坑槽相對來說都不算深，約3-5cm. 試大
1.2瀝青路面坑槽的維修機理瀝青路面產生坑槽破損不僅嚴重影響路面的表面功能和使用性能。更對安全有很大的影響。坑槽及時修補的功效，總的來說可以概括為如下幾點：
（1）恢復瀝青混凝土路面的表面功能，恢復行車的、平順性和舒適性。
（2）坑槽的破壞減薄了結構層，及時修補能恢復路面的局部強度和承載能力。
（3）彌補坑槽破損處原有路面的強度和耐水性的不足，具有明顯的補強作用。
（4）改善破損處承受車輛和水等外部荷載的進一步破壞擴展，做到防治結合。
2、坑槽修補材料的研究
2.1坑槽冷修補材料這類快速補路材料呈黑色顆粒狀固體，有石油溶劑氣味。不溶于水，無腐蝕性，符合環保要求。一般有2種集料規格。第一種主要骨料粒徑為8-10mm，可用來修補深度在30mm以上的坑槽：另一種主要骨料粒徑為3-5mm，可用來修補深度在30mm以下的坑槽。
該種材料無需加熱或攪拌，無需特別工具或技能，操作簡單方便，自由流動性高，與其他材料粘結性強，可以在低溫、酷暑等氣候下實現對路面坑槽的24h修補。修補完工可立即開放交通，解決了傳統路面因受養護期、氣候、材料最低購買量的制約，而使路面坑槽不能及時修補。或者在修補過程中嚴重影響交通的固有弊病。其一般為桶裝，密封桶裝儲存可長達10個月以上。開桶后，用剩余料不會短時硬化固結，在1個月內仍可正常使用。
2.2坑槽熱修補材料用于日常養護的熱修補材料主要為各種規格的瀝青混合料，由于一般的坑槽只有5cm左右，為了保證修補處的壓實度，不發生離析現象。根據實際經驗，選擇日常用的熱料規格主要為AC-16或AC-13及添加改性劑的這類粒徑較小的集料。
3、坑槽修補工藝的研究
3.1冷料冷補工藝該施工工藝主要用于應急性修補，通常先要開槽成型，將待補坑槽松散物、灰塵或淤泥清除，倒入冷補料。松鋪系數為1.2-1.5，攤鋪均勻，保證坑槽周邊材料充足。但不要漫散至坑槽邊沿外的路面。后用夯錘或振動式路碾機壓實（日常施工時通常采用平板夯，如遇特殊情況可直接使用夯錘），深度在6cm以上的坑槽必須分層投料夯實。若密實度不足，則經車輛行駛碾壓，修補處會略有下沉，此時不必挖除坑內原填冷補材料，只需將更細一級的冷補料鋪上壓實即可。為防止此類情況的發生，通常使修補后坑槽地表面略高于周圍路面約5～10mm）。運行一段時間修補處即會與路面持平。每桶25kg裝的冷補材料可修補面積約為50 cm～50cm、深4.5cm左右的坑槽。使用冷補材料只需要大約10min即可開放交通。
3.2熱料熱補工藝隨著養護設備的發展，逐漸采用加熱設備進行路面的就地熱修補，能較好地解決接縫的問題，并且熱修補技術明顯提高施工質量。市場上使用的設備如英達科技公司生產的“修路王”設備以及河南高遠養護公司生產的熱修補設備等，其主要原理是采用100％高強度輻射熱加熱墻，先將瀝青路面加熱、耙松、噴灑乳化瀝青，使瀝青料再生，再加入熱的新料，用自帶的壓路機將其壓實，能夠達到很好的修補效果。這類就地熱修補設備的主要工藝包括：
（1）測定破壞部分的范圍與深度，按“圓洞方補、斜洞正補”的原則，劃出坑槽修補輪廓線（正方形或長方形），適當外移5 cm左右，使得接縫處理效果更好。
（2）將加熱板調整到合適的位置，選擇適當的加熱區域。
（3）用加熱板加熱待修的區域，可以自行設定時間，一定時間后路面被軟化。
（4）耙松軟化的路面，切邊。
（5）噴灑乳化瀝青形成一層粘接瀝青，從料倉中輸出一直保溫的新的瀝青混合料。
（6）攤鋪整平，再噴灑適量乳化瀝青作為再生劑。
（7）由邊部向中間反復壓實4～6遍。
（8）清理作業區域，開放交通，通常夏季開放交通略晚。
一般情況下修路王修補加熱墻面積范圍內的病害大概需要20 min，修復后接縫密合、平整、美觀、耐久。
3.3熱料冷補工藝熱料冷補適合于雨天搶救性修復。通常路面在通車幾年后，一場雨會引起全線路面出現幾百、上千個坑槽。為了確保行車安全，可以利用熱修補設備的加熱倉保溫熱料，沿線填補坑槽。此時不用對原始坑槽進行處理，填滿后直接壓實，待好天后用加熱墻對原修補坑槽接縫處進行加熱處理。這樣既達到了道路安全防范的應急處理，同時也不影響路面的修補質量，此措施越來越多地被高速公路養護單位在雨天施工時所采用。
4、修補工藝的壽命周期費用分析
4.1冷修補技術根據養護的大量實踐，對于冷補材料修補坑槽，可以充分發揮施工方便、開放交通快的優點，但由于與原路面較薄弱的粘結性，在行車荷載和雨水的不斷沖刷下其最終的修補壽命通常達到2個月左右即需要再次處理。對于50 cmx50 em的表面層坑槽，通常需要一桶25kg的冷料。這是一種應急性的修補措施。可以解決臨時性的影響安全的坑槽修補。但作為全線的日常使用，相對來說價格偏高。
4.2熱修補技術就地熱修補技術通常需要配備較昂貴的修路設備，一次性投資較大，但是每次的原始材料成本非常低，相當于瀝青混合料的材料價格加上所耗費的液化氣價格，通過對路面病害修補的合理安排、統籌規劃，日常養護成本將可以降到最低。通常采用熱修補技術修復的坑槽能達到1年以上才需要再次修補，而有的已達到了永久性修復的水平。對于具有獨立養護職能的高速公路養護單位，采用大型熱再生修路設備，無論從經濟效益，還是公路養護質量，均具有明顯的優勢。
5、結語
瀝青路面坑槽的修補質量除與修補材料的性能有很大關系外，還在很大程度上取決于坑槽修補的工藝方法。本文研究了實際養護作業中的冷料冷補、熱料冷補以及熱料熱補3種工藝，認為冷料冷補作為應急性修補具有很好的適用性；而熱料冷補適合雨天大量的坑槽修補；熱料熱補盡管初期設備投資較大，但通過病害修補的合理安排，其每次的養護成本并不高，并且修補的質量明顯優于其他工藝，是高速公路養護單位日常養護的首選工藝。
引言
坑槽是瀝青路面的典型病害，嚴重影響路面的平整度和行車的舒適性。若不及時修補，在交通荷載和水的綜合作用下。破壞會較快發展，造成養護費用的增加并嚴重危及駕乘人員的安全。由于其安全隱患大，通常在高速公路的養護管理中明確提出了“坑槽不過夜”的養護要求。本文根據瀝青路面坑槽修補的最終目的，對比研究日常養護中坑槽的不同修補材料和修補工藝f冷料冷補、熱料熱補和熱料冷補），使之能達到理想的維修效果。以期對坑槽修補材料和修補工藝的應用具有一定的指導作用。
1、坑槽破損和維修機理
1.1坑槽破損主要表現形式
（1）表面層產生坑槽由于瀝青路面上面層混合料局部空隙率較大、瀝青與石料問的粘附力不強，路表水（雨水或雪水）進入并滯留在表面層瀝青混合料中，在行車荷載尤其是重載車輛的不斷作用下，產生的動水壓力使表面層的瀝青從石料表面剝落下來，瀝青路面便會出現局部松散破損。散落的石料被車輪甩出，路面自上而下逐漸會形成坑槽。這類坑槽通常深度為2～5cm，在中國瀝青路面早期破壞中是各類坑槽中最早產生，也是產生數量最多的一類。
（2）表面層和中面層同時產生坑槽當瀝青路面表面層和中面層都是空隙率較大的半開級配瀝青混合料，而底面層為空隙率較小的密級配瀝青混合料時，路表的自由水較易滲入并滯留在表面層和中面層內。行車荷載的作用使得中、上面層內的瀝青剝落，瀝青混合料失去粘結強度，導致路表面產生網裂、形變（局部沉陷）和向外側推擠，并最終出現粒料分離。粒料被行車作用帶離，最終形成坑槽，此類坑槽完全形成后深度一般為8-10cm.由于近年來高速公路的中上面層均采用密級配混合料，同時對預防性養護的重視，對坑槽及時修補，因而此類坑槽產生數量不是太多。
（3）底面層和基層問產生坑槽此類病害容易發生在翻漿現象非常嚴重的路面，在重載車輛作用下，自由水產生很大的壓力沖刷基層混合料表層細料，形成灰白色漿。在動水壓力和孔隙水壓力的反復作用下，使得整個面層范圍內的基層粒料出現松散，并反射到面層，形成惡性循環。最終會導致坑槽出現。這類坑槽完全形成后通常深度都大于10cm，并且絕人多數都在車流量較大的行車道上或重載車輛較多的道路上。發生該類病害時，通常基層也已嚴重破壞，而且在形成坑槽之前路面亦表現出其他破壞現象而需要治理。因而該種病害相對來說很少。
（4）橋面鋪裝層等構造物產生坑槽由于水泥混凝土梁與瀝青鋪裝層的材料差異較大，層問粘結處的變形不一致，為了減少橋面的水損壞，對橋面防水層和粘結層的要求越來越高。但由于種種原因，使得層間局部粘附性較差，并出現分層，使得瀝青鋪裝層在車輛荷載和水的共同作用下形成剝落和稅皮，最終產生坑槽。在日常養護中，橋面翻漿現象比較嚴重，每次連續雨天過后橋面容易出現坑槽，由于橋面鋪裝層一般在10cm，因而該類坑槽相對來說都不算深，約3-5cm. 試大
1.2瀝青路面坑槽的維修機理瀝青路面產生坑槽破損不僅嚴重影響路面的表面功能和使用性能。更對安全有很大的影響。坑槽及時修補的功效，總的來說可以概括為如下幾點：
（1）恢復瀝青混凝土路面的表面功能，恢復行車的、平順性和舒適性。
（2）坑槽的破壞減薄了結構層，及時修補能恢復路面的局部強度和承載能力。
（3）彌補坑槽破損處原有路面的強度和耐水性的不足，具有明顯的補強作用。
（4）改善破損處承受車輛和水等外部荷載的進一步破壞擴展，做到防治結合。
2、坑槽修補材料的研究
2.1坑槽冷修補材料這類快速補路材料呈黑色顆粒狀固體，有石油溶劑氣味。不溶于水，無腐蝕性，符合環保要求。一般有2種集料規格。第一種主要骨料粒徑為8-10mm，可用來修補深度在30mm以上的坑槽：另一種主要骨料粒徑為3-5mm，可用來修補深度在30mm以下的坑槽。
該種材料無需加熱或攪拌，無需特別工具或技能，操作簡單方便，自由流動性高，與其他材料粘結性強，可以在低溫、酷暑等氣候下實現對路面坑槽的24h修補。修補完工可立即開放交通，解決了傳統路面因受養護期、氣候、材料最低購買量的制約，而使路面坑槽不能及時修補。或者在修補過程中嚴重影響交通的固有弊病。其一般為桶裝，密封桶裝儲存可長達10個月以上。開桶后，用剩余料不會短時硬化固結，在1個月內仍可正常使用。
2.2坑槽熱修補材料用于日常養護的熱修補材料主要為各種規格的瀝青混合料，由于一般的坑槽只有5cm左右，為了保證修補處的壓實度，不發生離析現象。根據實際經驗，選擇日常用的熱料規格主要為AC-16或AC-13及添加改性劑的這類粒徑較小的集料。
3、坑槽修補工藝的研究
3.1冷料冷補工藝該施工工藝主要用于應急性修補，通常先要開槽成型，將待補坑槽松散物、灰塵或淤泥清除，倒入冷補料。松鋪系數為1.2-1.5，攤鋪均勻，保證坑槽周邊材料充足。但不要漫散至坑槽邊沿外的路面。后用夯錘或振動式路碾機壓實（日常施工時通常采用平板夯，如遇特殊情況可直接使用夯錘），深度在6cm以上的坑槽必須分層投料夯實。若密實度不足，則經車輛行駛碾壓，修補處會略有下沉，此時不必挖除坑內原填冷補材料，只需將更細一級的冷補料鋪上壓實即可。為防止此類情況的發生，通常使修補后坑槽地表面略高于周圍路面約5～10mm）。運行一段時間修補處即會與路面持平。每桶25kg裝的冷補材料可修補面積約為50 cm～50cm、深4.5cm左右的坑槽。使用冷補材料只需要大約10min即可開放交通。
3.2熱料熱補工藝隨著養護設備的發展，逐漸采用加熱設備進行路面的就地熱修補，能較好地解決接縫的問題，并且熱修補技術明顯提高施工質量。市場上使用的設備如英達科技公司生產的“修路王”設備以及河南高遠養護公司生產的熱修補設備等，其主要原理是采用100％高強度輻射熱加熱墻，先將瀝青路面加熱、耙松、噴灑乳化瀝青，使瀝青料再生，再加入熱的新料，用自帶的壓路機將其壓實，能夠達到很好的修補效果。這類就地熱修補設備的主要工藝包括：
（1）測定破壞部分的范圍與深度，按“圓洞方補、斜洞正補”的原則，劃出坑槽修補輪廓線（正方形或長方形），適當外移5 cm左右，使得接縫處理效果更好。
（2）將加熱板調整到合適的位置，選擇適當的加熱區域。
（3）用加熱板加熱待修的區域，可以自行設定時間，一定時間后路面被軟化。
（4）耙松軟化的路面，切邊。
（5）噴灑乳化瀝青形成一層粘接瀝青，從料倉中輸出一直保溫的新的瀝青混合料。
（6）攤鋪整平，再噴灑適量乳化瀝青作為再生劑。
（7）由邊部向中間反復壓實4～6遍。
（8）清理作業區域，開放交通，通常夏季開放交通略晚。
一般情況下修路王修補加熱墻面積范圍內的病害大概需要20 min，修復后接縫密合、平整、美觀、耐久。
3.3熱料冷補工藝熱料冷補適合于雨天搶救性修復。通常路面在通車幾年后，一場雨會引起全線路面出現幾百、上千個坑槽。為了確保行車安全，可以利用熱修補設備的加熱倉保溫熱料，沿線填補坑槽。此時不用對原始坑槽進行處理，填滿后直接壓實，待好天后用加熱墻對原修補坑槽接縫處進行加熱處理。這樣既達到了道路安全防范的應急處理，同時也不影響路面的修補質量，此措施越來越多地被高速公路養護單位在雨天施工時所采用。
4、修補工藝的壽命周期費用分析
4.1冷修補技術根據養護的大量實踐，對于冷補材料修補坑槽，可以充分發揮施工方便、開放交通快的優點，但由于與原路面較薄弱的粘結性，在行車荷載和雨水的不斷沖刷下其最終的修補壽命通常達到2個月左右即需要再次處理。對于50 cmx50 em的表面層坑槽，通常需要一桶25kg的冷料。這是一種應急性的修補措施。可以解決臨時性的影響安全的坑槽修補。但作為全線的日常使用，相對來說價格偏高。
4.2熱修補技術就地熱修補技術通常需要配備較昂貴的修路設備，一次性投資較大，但是每次的原始材料成本非常低，相當于瀝青混合料的材料價格加上所耗費的液化氣價格，通過對路面病害修補的合理安排、統籌規劃，日常養護成本將可以降到最低。通常采用熱修補技術修復的坑槽能達到1年以上才需要再次修補，而有的已達到了永久性修復的水平。對于具有獨立養護職能的高速公路養護單位，采用大型熱再生修路設備，無論從經濟效益，還是公路養護質量，均具有明顯的優勢。
5、結語
瀝青路面坑槽的修補質量除與修補材料的性能有很大關系外，還在很大程度上取決于坑槽修補的工藝方法。本文研究了實際養護作業中的冷料冷補、熱料冷補以及熱料熱補3種工藝，認為冷料冷補作為應急性修補具有很好的適用性；而熱料冷補適合雨天大量的坑槽修補；熱料熱補盡管初期設備投資較大，但通過病害修補的合理安排，其每次的養護成本并不高，并且修補的質量明顯優于其他工藝，是高速公路養護單位日常養護的首選工藝。
