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路面抛丸机在市政路桥施工中防水路基面的施工技术

文章出处:www.sdpaowanji.com人气:462发表时间:2018-06-20

摘要:对NovaChip超薄罩面技术进行了简述, 从NovaChip超薄罩面施工中的原材料质量控制、配合比设计及施工控制要点入手, 介绍了NovaChip超薄罩面在公路隧道养护中的应用, 指出在公路隧道养护中, NovaChip超薄罩面可显著提高行车安全性和舒适性, 具有良好的经济效益和社会效益。

 

  0 引言

  水泥混凝土路面是我国高速公路隧道使用最多的路面结构形式, 这些路面投入使用一段时间后, 普遍存在抗滑力不足的问题。采用“白+黑”进行沥青混合料罩面养护改造, 当罩面厚度较大时, 使隧道内净空减少, 且发生火灾时容易形成较多的烟雾释放源。当罩面厚度较薄时, 路面耐久性往往较差。

  在公路隧道Nova Chip超薄磨耗层施工中, 使用高性能改性乳化沥青作为粘结层, 将20 mm~30 mm厚的沥青混合料摊铺在水泥路面上形成表面抗滑磨耗层, 能显著提高隧道路面的抗滑性, 增加行车安全性, 有效降低现有隧道路面噪声。磨耗层耐久性良好, 造价远低于水泥路面微表处, 具有极大的推广应用前景。

  1 概述

  热拌薄层沥青混凝土罩面技术是一种经济适用的路面修补技术, 广泛应用于路面的预防性养护, 也作为新建沥青路面表面的抗滑磨耗层使用。

  在我国, 超薄沥青面层的类型有:密级配的SMA-13, SMA-10, AC-10C等;开级配的OGFC-13, OGFC-10等;半开级配的NovaChip-13, Nova Chip-10及法国的BBM-10等。一般根据路面状况与设计要求合理选择使用。

  Nova Chip超薄罩面适用性强, 应用范围广泛, 在沥青路面和水泥路面上均可使用。在我国, 可将其作为高等级路面进行预防性养护的技术之一, 也可作为高等级路面中出现轻微病害的处治措施之一, 使用较多的还将其作为新建路面的表面磨耗层使用。使用该法成型后的路面表面构造深度大, 适用于交通负载大、路面性能要求高的公路隧道水泥路面, 处治后的隧道路面具有良好的抗滑, 抗车辙, 抗磨耗、防水害、降噪的性能, 寿命一般可达到5年~8年。

  在我国, 很多使用一定年限的隧道出现了洞口段路面磨损严重的问题, 难以满足行车要求, 严重的甚至出现磨光现象, 导致路面抗滑性能显著降低, 严重的威胁路面行车安全。对公路隧道路面采用Nova Chip超薄罩面技术进行处治, 发挥其构造深度大的技术优势, 使得路面抗滑性能得到显著改善, 延长路面耐久性, 显著提高隧道服务水平。

  2 原材料

  1) 粘结料。采用Nova Bond改性乳化沥青作为粘结层, 具有超强的粘结能力, 起着封层与粘层的双层作用的效果。易于喷洒、破乳速度快、水敏感性好、抗裂缝能力强。2) 粗骨料。混合料性能很大程度取决于石料性能。石料采用断级配, 确保石料间充分嵌挤, 形成较深的构造深度, 保证雨天行车能见度。在NovaChip超薄罩面技术中, 粗集料可分为5 mm~10 mm, 10 mm~15 mm两种类型。为确保成型后路面的抗滑性能, 要求粗骨料具有足够硬度和强度、颗粒形状好、良好的磨光性能。碱性石料为宜, 石质须致密、坚硬, 块状构造, 能形成良好的嵌锁效果。3) 细集料。采用100%破碎加工成的机制砂为宜。要求机制砂干燥、无杂质, 且颗粒的棱角性好。为保证细集料与沥青间的粘结效果, 应严格控制细集料中土的含量。4) 粘结料。通过对改性乳化沥青、橡胶改性沥青、Nova Bond改性乳化沥青以及SBS改性沥青等进行了性能检测, 通过对相关参数进行的对比, 建议使用NovaBond改性乳化沥青为宜, 其粘结强度最高, 无粘结力衰减, 与集料间粘结牢固, 有利于显著提高路面的耐久性。采用壳牌Nova Binder改性沥青, 相对密度为1.037, 具有良好的高温稳定性、低温韧性及抗应力变形能力等路用性能。

  路面抛丸机是日常生活中经常会见到的一项设备,在道路施工中需要对路面进行抛丸打毛、日常养护等,这些都离不开路面抛丸机。

  1、路面抛丸机工作原理

  路面抛丸机是利用电机驱动的抛丸轮在高速旋转过程中产生离心力和风力,一定颗粒度的弹丸流入进丸管时(可以控制弹丸的流量)便被加速带入高速回转的分丸轮中,重庆抛丸机在离心力的作用下,弹丸由分丸轮窗口抛出进入定向套,再经由定向套窗口(控制丸料的抛打方向)抛出,由高速回转的叶片拾起,并沿叶片之长度方向不断加速运动直至抛出,抛出的弹丸形成一定的扇型流束,冲击工作平面起着清理强化的作用。然后弹丸和灰尘、杂质一起经过反弹室来到储料斗的上方。

  大功率的除尘器通过储料斗上方的分离装置将丸料和灰尘分离,丸料进入储料斗继续循环使用,灰尘则通过连接管进入除尘器。当灰尘进入除尘器后,通过滤芯的分离,停留在储灰斗中和滤芯的表面。自动反吹除尘器可以通过压缩机提供的反吹空气自动间隔清理每一个滤芯。最后在机器内部通过配套吸尘器的气流清洗,将丸料和清理下来的杂质分别回收,并且使丸料可以再次利用。抛丸机配有除尘器,可做到无尘无污染施工,既提高了效率,又保护环境。

  2、路面抛丸机的应用

  1.用于提高沥青路面的粗糙度和摩擦系数,从而提高路面的附着力,用以保证行车的安全。与此同时,沥青路面的附着物(如燃油,机油等)也无处可逃,因而可以提高路面的抗滑性能。

  2.钢桥面防腐涂装。在我国,抛丸工艺在钢桥梁防腐涂装中的应用不容否定。在建和已建的大多数桥梁在进行防腐底漆或其他喷涂之前都会选择使用抛丸工艺进行对表面的清洁和粗糙度处理,青岛跨海湾大桥使用的抛丸机,抛丸工艺处理钢桥面可以达到SA2.5/SA3的钢板清洁度要求,并且可以控制粗糙程度, 满足用户的涂装要求,整个过程更是无尘操作,移动方便,既环保又便捷。

  3.隧道的维护。在我国,出于防水以及材料耐燃和耐油等方面的考虑,隧道内路面一般采用水泥混凝土,但这对长隧道路面的抗滑性能也提出了较高的要求。对于以上两种在我国依旧难以解决的问题,抛丸工艺是一种施工简单、设备投入小、效果显著而又环保的处理方法。在混凝土桥面防水铺装中,抛丸工艺已经是欧美国家工艺规范的要求,在中国也正在被逐渐接受,均采用抛丸工艺对混凝土路面进行维护。

  4.机场跑道的预防性养护。路面抛丸机的使用将混凝土及沥青跑道上的胎迹、标线去除问题变得轻松简单。除胎迹(除橡胶)、去除标线、恢复及增加机场跑道表面粗糙度,提高跑道的摩擦系数等都是路面抛丸机的处理范围。并且在处理过程中,游刃有余,路面抛丸工作进行的更是井然有序。

  5. 市政道路及铺装路面。城市里的各种道路铺装均可采用抛丸机进行清洁处理,去除路面的标志标线,对交通繁忙的十字路口,路面可进行拉毛,提高路面粗糙度和摩擦系数。减少路面建设中的问题。因此,路面抛丸机对于城市建设的辅助性作用正在一步步将我们的生活规范化、便捷化。

  3 混合料配合比设计

  Nova Chip超薄罩面具有独特的混合料设计方法, 采用油膜厚度法代替了传统的混合料设计方法, 确保形成9μm~12μm的油膜厚度, 能保证骨料间足够的粘结力。矿料间超过17%的孔隙率, 形成足够空间能容纳更多的多余胶结料, 确保路面不泛油。

  在Nova Chip混合料配合比设计时, 采用旋转压实法进行, 主要进行确定矿料级配、最佳油石比和进行试验段验证等。

  1) 矿料级配设计。采用断级配。在矿料设计中, 单一粒径碎石占70%~80%、细集料占比20%~30%, 具有“粗集料多、细集料少”的显著特点, 确保形成大空隙率。在我国, 根据使用碎石的最大粒径不同, Nova Chip混合料可分为三种类型。A型最大粒径4.75 mm, B型为9.5 mm, C型为13.2 mm, 对应的混合料表面纹理及摩擦系数依次增大。C型主要用于交通量大的道路。本文采用C型混合料。某工地采用的混合料级配如表1所示。

表1 混合料级配表

  表1 混合料级配表

  2) 确定最佳油石比。在影响混合料性能的因素中, 沥青用量是一个关键因素。因此, 确定最佳沥青用量对确保混合料性能十分关键。在施工中, 沥青用量过大时, 容易导致路面出现泛油和车辙病害;太小则容易导致路面出现面层剥落、水破坏等影响耐久性的问题。

  在混合料级配确定后, 采用旋转压实试验进行试件制备, 级配用油石比采用5.0%, 并分别进行性能检测。试验结果表明, 混合料中的油石比一定时, 矿料级配随粉胶比增大。是由于集料间隙被矿粉有效填充, 使得混合料中的矿料间隙及空隙率降低。参照我国采用的C型混合料的一些经验, 并结合设计经验和施工现场气候条件, 合理确定设计油石比5.0%后, 合理确定混合料设计级配。

  4 施工要点

  Nova Chip超薄磨耗层是一种超磨耐久的表面层, 是由粘结层和间断级配的热沥青混合料形成1.5 cm~2.5 cm的超薄罩面, 实施的施工工艺较为独特。

  4.1 抛丸处治

  为增强罩面与原路面间的粘结强度和抗剪强度, 须对水泥路面进行抛丸处治。可采用铸钢丸和水平移动式抛丸机进行, 抛丸深度为1 mm~3 mm, 露骨率须大于20%, 表面具有均匀粗糙度和良好清洁度, 确保罩面和原路面间良好的粘结效果。抛丸后尽快进行粘结层施工, 减少二次污染。

  4.2 病害预先处理

  水泥路面的强度、稳定性和完整性对罩面性能及耐久性具有显著影响。在进行罩面施工前, 对抛丸后出现的裂纹、孔洞及凹凸不平等缺陷须进行处理, 保证其良好稳定的支撑作用。将松散、掉粒的水泥混凝土路面凿除, 对大于6.3 mm的裂缝要使用缝料进行清理, 对坑槽预先进行挖补。大于12.5 mm的车辙须进行铣刨或用微表处进行车辙填补。对路面的严重结构性病害, 如严重的疲劳裂缝和车辙, 在施工前须做好预先处理。

  4.3 温度控制

  Nova Chip超薄罩面施工对环境温度要求较高, 各工序温度控制要求如表2所示。

表2 各工序温度控制表

  表2 各工序温度控制表

  气温或水泥混凝土路面温度低于15℃, 应停止超薄罩面施工。

  4.4 混合料拌和

  在进行混合料生产时, 应做好拌和时间和温度的严格控制, 采取有效措施实现矿料级配和沥青用量的实时监测。振动筛规格应与矿料规格相匹配。某工地采用的生产配合比如表3所示。

表3 生产配合比

  表3 生产配合比

  间歇式拌和机每盘的生产周期不少于45 s, 其中干拌时间不少于10 s, 确保混合料拌和均匀, 成品混合料无花白、冒青烟和离析等现象。

  定期对拌合楼的计量和测温装置进行校核, 沥青用量误差按0.3%进行控制。

  4.5 摊铺

  Nova Chip超薄磨耗层使用专用机械Novapaver施工, NovaBond粘层油洒布和Nova Chip混合料摊铺同时进行, 须确保足够的运输车辆。铺摊作业须连续进行。为有效提高路面的初始压实度, 须合理选择振捣或夯锤的振动频率和振幅。熨平板提前预热至100℃以上。粘层油Nova Bond洒布温度要求为60℃~80℃, 洒布量为1.2 kg/m2, 摊铺速度控制在10 m/min~12 m/min范围内, 洒布量须精确, 以确保摊铺均匀。混合料铺摊温度控制在160℃左右, 空隙率控制在12%左右。

  4.6 碾压

  在罩面施工中, 压实目的在于实现石料嵌挤。由于罩面厚度较薄, 降温较快, 钢轮压路机须紧跟摊铺机均匀碾压, 压实后路面一次成型。严格落实压路机组合碾压方案, 分别组织实施初复压作业, 以期最短时间内达到压实度要求。某工地采用的碾压速度控制如表4所示。罩面纵向接缝施工须确保在混合料温度降低至120℃之前完成。成型后的路面须密实平整, 要求纵横缝平顺, 不存在明显的离析、坑槽、松散、泛油等病害。在成型后的路面温度自然降至50℃以下时, 方可开放交通。

表4 碾压速度控制表

  表4 碾压速度控制表

  5 结语

  在水泥混凝土路面加铺Nova Chip超薄罩面后, 可使得路面平整度得到极大改善, 路面抗滑性能得到有效恢复并提高, 显著提升路面的行车安全性和舒适度。

  在公路隧道养护中, 推广Nova Chip超薄罩面技术进行抗滑处治, 发挥其良好的路用性能, 能有效解决公路隧道路面抗滑不足等病害, 路用性能显著提高, 具有良好的经济效益和社会效益。