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        行業新聞

        拋丸技術對瀝青路面抗滑性能的影響評價

        作者:拋丸機 發布時間:2015-08-11點擊:
        摘要:為了快速、有效地提高既有瀝青路面的抗滑性能,通過對拋丸技術應用于高速公路瀝青路面養護工程的應用實例進行跟蹤檢測,重點分析和評價了其對路面抗滑性能的改善程度及對路面表層混合料的影響,并簡要闡述了拋丸工藝與傳統霧封層養護措施相結合的適用條件,為瀝青路面養護維修特別是抗滑性能改善維修措施的選擇提供依據。

        0、引言:
           道路交通系統由人、車、路和環境等因素組成,每種因素都可能是誘發道路交通事故的原因。國外的調查和研究表明,在交通事故中與道路有關的原因占25%~34%;中國的研究也表明,與道路因素有關的交通事故所占比例達到20%左右。與交通事故有關的道路因素除道路的幾何條件外,也包括路面種類、平整度、抗滑性能以及路面破損等因素,其中首要的是道路路面的抗滑性能。

           目前提高瀝青路面抗滑性能的主要措施包括加鋪罩面(4~5cm)、封層(微表處)以及超薄磨耗層(1.5~2cm)等,這些措施都能提高或改善路面的抗滑性能,但存在造價較高、使用年限不長或由于施工不良導致的抗滑能力不足等問題。針對路面本身抗滑能力不足的問題,尋求一種快速經濟的養護方式成為當務之急。

           拋丸技術是通過機械的方法把丸料(鋼丸)以很高的速度和一定的角度拋射到工作表面上,讓丸料沖擊工作表面,然后通過機器內部配套吸塵器的氣

           流清洗作用,將丸料和清理下來的雜質分別回收,使丸料可以再次利用。理論上,使用專用拋丸設備可以快速清理粘結在表層骨料上的失效瀝青或油污,并造成骨料表面微觀紋理粗糙,從而提高路面的抗滑性能[1-3]。該措施此前多應用于混凝土道路的表面處理,國內尚未將其應用于瀝青路面的養護維修中。本文擬在介紹瀝青路面拋丸工藝核心施工技術的基礎上,重點討論其在高等級公路瀝青路面養護維修中的應用,評價拋丸技術對路面抗滑性能的改善程度以及長期使用效果,并初步評價其對路面表層混合料的影響,為瀝青路面抗滑性能的改善措施提供選擇依據。
        圖1 拋丸實施過程

        圖1 拋丸實施過程

        1、瀝青路面拋丸施工關鍵技術:
        1.1、施工溫度:
           根據拋丸技術原理,隨著瀝青路面路表溫度的升高,拋丸清除路面泛油效果會越來越差,雖然可以通過增加拋丸施工的次數來提高處治效果,但是從經濟性和實用性來看就不再合適。一般在20℃時,瀝青路面泛油可完全清除,表面平整干凈;當路表溫度升高至36 ℃時,路表瀝青膠結嚴重,瀝青泛油層出現軟化、可塑狀結構,隨著路表溫度的逐漸升高,鋼丸嵌入瀝青表面現象越來越明顯;當路表溫度在46℃以上時,鋼砂已經不能完全回收,大部分嵌入軟化的瀝青油層,鋼丸消耗量逐漸增大,回收鋼丸難度也相應增大,拋丸處理效果達不到相應要求?紤]到瀝青吸熱快、散熱慢的特性,建議在瀝青路面進行拋丸施工時將路表溫度控制在35℃以下。

        1.2、丸砂比:
           瀝青路面拋丸施工中,拋丸設備內的鋼丸、鋼砂粒徑及其配合比為拋丸施工工藝中的重要參數指標。鋼丸和鋼砂在拋除掉泛油層瀝青時,主要受拋丸機的拋丸速度和拋丸功率限制。對于大功率的拋丸機,丸砂比對拋丸清除泛油影響不大,對于進口的小型或者小功率拋丸機,增加鋼砂的比例能有效提高拋丸處治的效率。因為不規則形狀的鋼砂與圓形的鋼丸相比,能更好地切入到瀝青油層,破壞掉瀝青泛油層,達到較好的效果。

        1.3、拋丸機行進速度:
           拋丸機行進速度與瀝青路面泛油厚度、拋丸機拋丸速度和拋丸功率等相關參數有關:拋丸機行進速度慢,拋丸功率大,瀝青泛油厚度薄,則清除瀝青泛油效果明顯;反之,則清除效果較差。當拋丸機功率較大時,可考慮提高拋丸機行進速度。此外,應根據拋丸機的型號和功率靈活調整行進速度和行進次數,以達到全面清除瀝青泛油的效果。

        2、拋丸試驗路段的選擇與實施方案:
           根據某地區高速公路網近期路面檢測的結果,結合歷年檢測數據,初步選取了三個路面抗滑能力相對較低(SFC測值位于40附近)的路段;同時,為便于各路段之間使用效果的對比,試驗路段選擇在交通量大致相當的路段,且考慮了縱坡的影響。此外,結合拋丸技術的應用情況,擬分別采取拋丸處治后灑布有機硅和拋丸處治后直接開放交通兩種試驗實施方案。各路段實施方案見表1。
        表1 拋丸試驗路段平面位置及擬采用的方案
        表1 拋丸試驗路段平面位置及擬采用的方案

        3、拋丸前后路面抗滑性能檢測結果:
        3.1、拋丸前路面抗滑性能檢測結果:
           拋丸實施前,分別采用構造深度、擺值和橫向力系數等指標對試驗路段的抗滑性能進行了檢測評價,檢測結果見表2。

        3.2、拋丸后路面抗滑性能跟蹤檢測結果:
           為有效評價拋丸技術對提高高速公路瀝青路面抗滑性能的效果,并掌握路面實施拋丸處理后抗滑性能的衰變趨勢,從拋丸實施后的一周開始,對拋丸試驗路段的路面抗滑性能進行了4次跟蹤檢測,每次檢測時間相隔3個月左右,檢測結果見表3。
        表2 試驗路段拋丸前抗滑指標檢測結果
        表2 試驗路段拋丸前抗滑指標檢測結果
        表3 試驗路段拋丸后抗滑指標檢測結果
        表3 試驗路段拋丸后抗滑指標檢測結果

        4、拋丸技術對路面抗滑性能及表層混合料的影響分析:
        4.1、拋丸對路面抗滑性能的影響:
           瀝青路面擺值的大小反應路面微觀紋理的粗糙程度。從工前工后的擺值檢測結果來看,在所有試驗路段中,拋丸后的擺值均大于工前的擺值,最大變化量是10.9,最小變化量是3.9,說明拋丸明顯改善了瀝青路面的微觀紋理。

           從拋丸前后路面構造深度的檢測結果來看,實施拋丸前后構造深度基本保持不變,可見拋丸不能增加瀝青路面的宏觀構造深度,甚至拋丸后路面的構造深度會略微降低。

           橫向力系數SFC值反映路面縱、橫兩個方向的摩擦特性,因此,可以說SFC值直接表征路面的實際抗滑性能。從試驗路段拋丸前后的SFC值可以看出,與拋丸前相比,拋丸后SFC值提高的百分率最高達25%,最低為16%,可見,拋丸后路面的SFC值明顯提高。

           由上述分析可知,拋丸并沒有有效增加瀝青路面的構造深度,卻明顯改善了其微觀紋理的粗糙程度。所以,SFC值的提高顯然是由于路面實施拋丸的結果,這也表明拋丸有效提高了瀝青路面的抗滑性能。

        4.2、拋丸后抗滑性能的衰減情況:
           瀝青路面拋丸后不同時段橫向力系數SFC的值能反映路面實際抗滑性能的變化情況。跟蹤檢測結果顯示,瀝青路面拋丸后抗滑性能在10個月以內衰減比較明顯,之后保持穩定且比拋丸實施前提高約7%~15%。

           從擺值來看,瀝青路面在實施拋丸處理后的7個月之內抗滑性能衰減比較明顯,之后保持穩定且與拋丸實施前基本相當。

        4.3、拋丸后灑有機硅對抗滑性能的影響:
           瀝青路面拋丸后灑有機硅對路面表層封水和預防表層骨料松散起到一定作用,但灑有機硅也可能會影響路面的抗滑性能。

           從瀝青路面拋丸試驗路段抗滑指標的提高百分率來看,三段灑有機硅的路段中,工后第一次檢測路面擺值的提高百分率只有一段小于沒灑有機硅的路段,另外兩段中,一段大于沒灑路段,另一段與沒灑路段擺值提高百分率相等?梢,瀝青路面拋丸后灑有機硅對其微觀紋理改善的不利影響較小。從橫向力系數(SFC)的提高百分率來看,三段拋丸后灑有機硅的路段中,只有一段SFC提高百分率小于沒灑路段,其余兩段均大于拋丸后沒灑有機硅路段。所以,從瀝青路面拋丸試驗段來看,工后灑有機硅對路面抗滑性能提高的不利影響很小,但有利于排除拋丸后路表松散的隱患。

        4.4、拋丸對路面表層材料參數的影響:
           為了分析拋丸對路面表層材料的集料級配和瀝青含量的影響,分別在拋丸路段和其相鄰路段開挖

           取樣,并進行了室內級配和瀝青含量試驗分析,試驗結果見表4。
        表4 瀝青路面表層材料抽提結果
        表4 瀝青路面表層材料抽提結果

           從現場施工的情況來看,拋丸去除的只是表面的雜質。但從取樣室內試驗的結果來看,拋丸路段與相鄰路段的集料級配總體上相差較小,細集料通過率有所增加(2.36mm 及以下篩孔,增加幅度均不大,考慮到取樣及試驗誤差,現有試驗結果并不能證明拋丸對級配有顯著影響);此外,拋丸后瀝青表層材料的油石比比相鄰段低了0.19%,可以說拋丸后瀝青路面表層的油石比有輕微減小,這主要是因為拋丸去除了表面的老化瀝青。

           綜上可知,試驗路段采用拋丸工藝對路面表層材料的級配及瀝青含量等參數影響較小。

        5、結語:
        (1)拋丸并不能有效增加瀝青路面的構造深度,但能夠改善瀝青路面的微觀紋理,從而有效提高瀝青路面的抗滑性能。
        (2)瀝青路面拋丸處理后抗滑性能在7個月以內衰減比較明顯,之后衰減變慢,拋丸后一年的SFC檢測結果表明路面抗滑能力仍然明顯高于拋丸施工前。
        (3)拋丸處理后瀝青路面表層的油石比有輕微降低,細集料含量有輕微增加,但總體而言,對路表混合料自身影響較小,可以直接開放交通。鑒于拋丸處理后路表外觀泛白、個別滲水系數較大的路段有發生坑槽松散病害的隱患,可考慮采用霧封層類預防性養護措施進行處理。從目前應用效果來看,涂撒有機硅未對路表抗滑性能產生不利影響。(4)瀝青路面拋丸作為一種特殊的養護技術,目前僅適用于處治因泛油引起瀝青路面抗滑性能降低的情況。不建議在夏季使用拋丸養護技術,因為過高的路表溫度會使鋼砂嵌入軟化的瀝青油層里,影響拋丸技術的處理效果。
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