高等级公路养护新材料、新技术、新工艺综述

'高等级公路养护新材料、新技术、新工艺综述一、沥青混凝土路面1沥青路面破损的分析路面修复，必须对症下药，根据不同的病害，找出病害的原因，才能选择不同的修补工艺及配备相应的设备。沥青路面在外力作用下逐步损耗是必然现象，但早期的、不规则的损坏导致路面破损则是一种病害。根据造成破损的原因、病害的严重程度和几何形状的不同，各国对路面破损有不同的分类方法。我国《公路养护技术规范》(JTJ073-96)中常见病害按破损形状分为4大类，而且根据破损程度进行了等级评价，为养护对策提供了依据；正在实施的美国战略公路研究项目把路面破损分成5大类，见表2；而日本道路建设业协会把路面破损按破损原因分成结构性破损和功能性破损两大类(表3)。结构破损是由于路面各层的承载能力降低引起的，功能性破损是由于路面提供给道路用户的服务能力下降引起的。我国由于高等级公路尚在起步阶段，各地的水文地质条件、公路设计和施工状况不一，在高等级公路使用初期，由于路基的不稳定或沥青路面施工质量导致的路面局部沉陷和松散等病害也常有发生。上述路面病害产生的原因大致有以下6个方面:1交通条件；2气象条件；3排水条件；4材料因素；5施工水平；6管理水平。2修补方法沥青路面的修补方法有热料修补法和冷料修补法。热料修补虽然是一种传统的修补方法，受设备的技术装备、气候、运距等影响，但从材料到设备已相对成熟，下面按热料修补法进行设备选型。在对沥青路面进行修复前，首先要分析病害产生的原因和病害等级。对由于路基承载原因导致路面损坏的，首先要对路基进行处理，使其达到设计规定的承载能力，再对路面修复。对由于排水系统损坏导致的路面沉陷，还应修缮排水设施后，进行路面修复。对于结构性破损，一般都是由路基原因造成的，要进行补缝处理和路基处理，对纵横裂缝和大的块裂要做补缝处理，28 对于严重的块裂和龟裂要做路基处理。对龟裂块裂边缘裂缝纵向裂缝反射裂缝横向裂缝修补不良横向裂缝纵向裂缝龟裂块裂局部裂缝纵向不平整性于功能性破损的处理，可分为小面积修补和大面积修补，小面积修补局部裂缝、坑洞、拥包和修补病害等，大面积修补主要有平整性，大面积泛油、波浪、车辙、沉陷及桥头跳车等，将这4种修补方法按工程处理面积的大小和施工方法的难易程度分为维修保养工程和大中修工程。坑槽车辙拥包泛油刨光集料散失路面边缘浸水路肩脱落车辙桥头跳车剥落松散坑洞刨光波浪拥包泛油修补不良路面维修保养工程是为保持高等级公路路面的正常使用功能而安排的经常性保养和修补其轻微损坏部分的作业，它的病害特点是面积小、点位多、分布广，特别是小坑槽及裂缝，要作到修补及时，无论什么季节，都要作到快速、高效、安全的修复，防止损坏程度随天气变化而增大。路面大中修工程是对一般性破损和局部破损进行的修理、加固、更新和完善作业，以及达到服务周期，必须进行应急性、预防性、周期性的综合维修，其病害特点是面积大，维修时间长，使用设备多。2.1修补工艺及设备配备维修保养工程分为小面积修补和补缝处理，大中修工程又分为大面积修补和路基处理，修补形式不一样，处理工艺也不一样，所选配的设备也不一样。1、小面积修补小面积病害由于面积小，点位多，分布广，修补时要求灵活机动，快速高效，但小面积修补一般成本较大，为此，尽可能减少设备数量和人员数量，提高养护效率。小面积修补的工艺流程见图1。图1　小面积修补工艺流程从工艺流程图可以看出它的施工工艺较复杂，但为了减少养护设备的数量，尽可能体现快速性和高机动性，从成品料再加热到压实之间的环节全部用一个车载设备来完成，也就是说，在现场施工的全过程只用一个养护车就可以实现，只是修补的形式不一样，选用的养护车型才不一样，一种修补车是带局部加热块的加热修补车，28 另一种是不带加热块而只带一个液压铲的开挖打边修补车。对于加热修补车来说，它的优点有以下几点:1不受季节限制，即使在冬天也能修补；2修补过的路面没有明显的接缝，对原有完好路面破坏小；3对环境污染小，不用打边和清理废料；4只要修补前12h预加热保温成品冷料，冷料可以提前准备或大面积修补时的余料都可以；5修补速度快，机动灵活；6它对所有的小面积病害都能修补。但它的价格较昂贵，单位修补面积的造价高。对于不带加热块装置，只带一个液压铲的开挖打边修补车，它的优点是:1价格低，所以修补单位面积的成本低；2有成品料加热保温功能，修补前12h预加热即可；3修补速度快，机动灵活。其缺点是:1不适应冬季修补；2打边时对原路面有一定的破坏；3清理的废料对环境有污染；4对局部网裂等病害很难处理。2、补缝处理补缝处理主要是对路面纵横裂缝的处理，它主要是由路基变形或局部沉陷引起的，反射到路面形成的裂缝，如果不及时处理，经过雨天，水会从裂缝中流入，引起路基大量下沉，造成更严重的病害，所以路面裂缝要及时作补缝处理，它的修补工艺见图2。图2　补缝工艺从补缝工艺来看，它的工艺并不复杂，所用设备也不多，从单个过程来看，加热保温改性沥青和补缝可用一台加热补缝设备，作为前期辅助工序的扩缝需要缝隙切割机，清刷工序需要缝隙清刷机，热气吹缝需要压缩空气加热吹缝机，而且在个别情况下，如果裂缝过宽，为了增加裂缝的耐磨性，需要给裂缝处铺洒碎石，就需要碎石撒布机。补缝处理是维修保养工程，要求快速、机动灵活，而且所有设备都较小，目前小型补缝设备一般都安装在一个拖式平板上，便于现场施工，由于高速公路维修保养是经常性的，除非水毁或突发自然灾害引起的大的裂缝，一般情况下，发现裂缝，立即修补，所以可以选用不带碎石撒布设备的小型补缝设备。3、大中修工程大面积修补工程的特点是面积大，技术要求高，相应的机械设备的数量和装备水平高。由于高等级公路的养护为开放式施工，在施工期间不能中断交通，28 通过引导过往车辆安全、有序地经过施工路段，为减轻交通安全，减少施工难度，采用集中施工法，流水作业，减少人员、机具的分散，集中所有工序、人员、机械，对某一个点位集中施工完毕后，统一吊运至下一个点位。大面积修补的施工工艺见图3。图3　大面积修补施工工艺从施工工艺上可以看出大面积施工工艺比较复杂，所用的大型设备比较多，我们在设备选型时，对于比较简单的配套设备，如勘测仪器，运输设备，乳化沥青撒布车等，暂不做选型，而对重点工序的重点设备进行选型。对于大面积修补，施工设备都比较大，一般很难用一台或两台设备来完成，但也有些厂家在这方面进行开发，象德国的Wirtgen公司，它用一台设备将原路面铣刨的废料再加热，加入适当的沥青，再补充适当的新料，一次摊铺成型，随后，由压路机压实。但这样的设备很大，价格是单机组合式设备的3倍以上，运输很不方便，黑料级配难以控制，对于高等级公路是否适应，国内很少引进，有待进一步考证，所以，在下面设备选型上，以单机分别选型为主。铣刨工序由铣刨机完成。铣刨机型号较多，它最主要的三个参数:铣刨深度、铣刨宽度和铣刨速度决定了铣刨机的工能能力，一般情况下，铣刨深度在100～300mm之间，铣刨宽度在0.5～2.0m之间，铣刨速度在0～10m/min之间。选择铣刨机，不但要满足生产需要，而且要便于运输。铣刨机的生产能力要与中型摊铺机的生产能力大致谐调，根据我们的使用情况，对于养护面积较小，病害相对集中时，铣刨机能满足摊铺作业，但对于大面积点位，铣刨机就成了养护速度的关键，所以，根据选型宜大不宜小的原则，对大、中修工程，宜选用大一点的设备，铣刨宽度宜在1.5～2.0m之间，铣刨深度在250～300mm之间。切边、打边工序可以用一台设备来完成，也可用两台设备分别完成，一般为了减少设备数量，用一台设备来完成两道工序，这两道工序虽是一个辅助工序，但必不可少。一般在铣刨过的路面两端由于铣刨鼓自然形成的圆弧过渡，28 在压实时，容易将料从两端挤出，造成接缝不平或压实度不够，所以必须将两端的圆弧过度经过切边、打边工序打成直角。比较简单经济的办法是用一台液压动力站带一台液压切割机和一台液压镐两个工具来实现切边和打边工序。在小液动工具方面，美国的史丹利公司的液压动力站结构小，性能稳定，工具轻巧实用。目前国内、外切割机很多，也可选用单台切割机和风镐或液压镐。摊铺工序使用摊铺机。目前自行式摊铺机从行走形式上可分为履带和轮胎式两种，履带式与地面的附着力好，不容易打滑，但机动性与轮胎式相比要差，所以从养护的特殊性来看，由于养护作业有时需要长距离行驶，轮胎式就比较方便，可选用轮胎式摊铺机。摊铺机按摊铺宽度可分为小型(小于3.6m)，中型(4～6m)，大型(7～9m)，超大型(12m)，对于养护设备，一般修补常常是整车道修补，不能中断交通，而且要伸缩，一般选用可伸缩宽度在2.5～6m之间的中小型摊铺机，施工起来灵活、方便，吊运时不至于超宽，但为了备用罩面工程和其他工程，可适当选配熨平板加长块。另外，选用中小型摊铺机的另一个优点可以减少摊铺离析现象。压实工序使用光轮压路机和胶轮压路机。光轮压路机按行走形式分为:自行式、拖式、手扶式和新型振动压路机4种，对于养护作业，一般采用自行式，工作方便。如按自重来分，可分为轻型、中型、重型和超重型，对于路面养护，由于铺设厚度薄，同时考虑到运输因素，一般选用中型6～8t级振动压路机比较理想；胶轮压路机按行走方式可分为自行式和拖式两种，一般都选用自行式，按自重可分为轻型、中型和重型压路机，它的工作特点和光轮一样，可选用轻型、中型或胶钢组合压路机。沥青混凝土拌和设备对成品料的质量起着决定性作用，是影响修补质量的一个重要环节。沥青拌和设备按拌和形式分为间歇强制式和连续滚筒式，根据我国石料质量较差的现状，选用间歇强制式拌和设备容易满足级配要求。按搬运方式可分为固定式和移动式，具体选择什么形式，要看养护距离的长短，如果养护距离短，可选用固定式，如果养护距离长，而且施工时料温难以保证，最好设多个养护工区，选用移动式拌和设备，在什么地方施工，就将拌和设备移到该养护工区。28 拌和设备按生产能力可分为小型(40t以下)、中型(30～350t/h)和大型(400t以上)，对于养护设备来说，由于用料少，一般选用中型拌和设备，它的生产能力在40～120t/h之间，如果单是养护修补工程，选用40～80t/h的拌和能力为好，如果养护量较大，考虑到罩面和大修，或者兼顾用两套路面养护设备，可选用80～120t/h的拌和设备。4、路基修补路面的松散和裂缝大部分是由于路基的松散和裂缝引起的，如果只处理路面的松散和裂缝，病害没有彻底根除，过不长时间，又会重复出现，要彻底解决，必须对出现病害的基层进行处理，而路基处理很复杂、费时。对于一般路面，有路面面层、路面联结层、路面底层，然后才是路基二灰砾石层，要多层铣刨多层摊铺，原路是几层摊铺，修补也必须用几层摊铺，铣刨深度大，而且路基处理后要有养生期，即使添加早强剂，养生期也不得小于24h，路基处理的施工工艺如图4所示。图4路基处理的施工工艺从路基处理的工艺流程图可以看出，它的工艺比较复杂，但仔细分析，它与大面积修补没有什么大的区别，只是分了几层来处理，而且处理工艺基本一样，只是拌和料不一样，拌和设备也不一样。面层沥青混合料和联结层混合料用一种拌和设备，只需变动一下白料种类和级配。路基处理所用水泥稳定碎石，要用水泥混凝土搅拌设备，对于养护工程，由于随机性强，一般用场拌和设备较好，水泥混凝土搅拌设备按产量可分为大型(100～200m3/h)，中型(60～100m3/h)和小型(20m3/h以下)，而路基处理一般比较少，用料量也不大，所以选择小型搅拌设备(20～30m3/h)，就可以满足一般路基养护的需要，而且小型设备的技术含量不高，国产的小型搅拌设备性能基本可以满足。水泥混凝土搅拌设备按现场安装和搬运方式可分固定式和移动式。它和沥青混凝土拌和设备一样，为便于移动，28 选用移动式的比较好。路基处理的养生，由于水泥稳定碎石处理路基后有一个养生期，为了缩短养生时间，必须加早强剂，具体养生时间要经过试验决定。3沥青路面的养护材料针对沥青路面养护管理中存在的一些问题，结合实际情况，在此提出一些关于沥青路面的养护材料及养护技术。3.1沥青回收与再生对沥青的研究有两种观点；一种观点认为沥青具有明显的胶体性质，由三种成分构成。即由憎液的沥青质颗粒和包围沥青质的亲液颗粒脂与悬浮胶团的油相组成。当它们的相对含量和性质相配时，就形成了性质相对稳定的胶体溶液。另一种观点认为沥青是以沥青质为溶质，而以软沥青(油分与树质)为溶剂的高分子浓溶液。沥青的老化就是轻质油分挥出，分子氧化、缩和移相的过程。旧沥青再生从某种意义上来说，是沥青老化的逆向过程。而沥青老化规律，从室内薄膜烘箱加热损失试验结果和路用十年沈大沥青路面沥青含量损失不大角度分析，轻质油分挥发所占比例不大，而其力学性质变化的主要原因应该是由于沥青氧化、缩合作用的结果。石油工业生产中，根据沥青是混合物的原理，将几种不同组分的沥青进行调配，可得到性质各异的调合沥青；或将某种富芳香分抽出油与某种高粘度的沥青相调配，都可以获得具有不同性质的新沥青材料。用这种方法生产的沥青称为调合沥青。旧沥青再生完全可以根据生产调合沥青的原理，在旧沥青中加入某种组分的低粘度油料(再生剂)，或者加入适当稠度的沥青材料，进行调配，使调配后的再生沥青具有适当的粘度以满足路用需要。我们把这一过程称之为沥青再生。所以再生沥青实际上是一种调和沥青。再生使用抽出油(再生剂)和低粘度沥青进行调配。调配采用重量比，加热后经人工搅拌均匀后进行针入度、延度和软化点试验。根据再生剂和沥青掺入量对再生沥青的不同影响程度，确定再生剂用量和新沥青用量。经过反复调试、分析和沥青路面再生的施工技术可能，终于取得以上如表2较为满意的试验结果。再生试验中，我们也曾使用润滑油等材料做为再生剂，28 但综合再生效果均不理想。其中润滑油只对改变沥青针入度效果明显，而对其它指标影响很小。3.2沥青延缓剂沥青是一种热塑性的树脂材料，它在热、光、水、氧的作用及车辆的碾压下会发生老化，沥青老化的过程就是沥青组成成分发生转化的过程，简单来说就是沥青中的轻质成分逐渐减少，沥青变稠、黏度降低、柔软度变差的过程。随着沥青的老化，路面的使用性能也逐渐降低，并出现表面粗糙、网裂、脱落等现象。如果在路面表面涂刷或喷洒一种防老剂或再生剂之类的材料，以补充沥青中的轻质成分，可使沥青变软，增加它的柔韧性和弹性，提高沥青的黏结性和使用寿命。这种材料一般由溶剂、轻质油分与胶质成分组成，由石油溶剂、烧焦炭的副产品和树脂等配成。为了使这些材料获得很好的效果，要使其具有很好的渗水性，运动黏度(ＭＭ/Ｓ)控制在3.0～8.0之间，比重为1.0左右，软化点为35℃。无论采用涂刷还是喷洒方式施工，要求表面渗透深度要达到15ｃｍ，使渗透部分的沥青得到溶解、改性，以增加柔韧性和黏结性，提高路面的致密性，使沥青路面的抗老化性能增强。应用时可以根据路面的老化程度喷洒1～3次，喷洒时力求避开阴雨天气，待表面固化不黏结时开放交通。固化的时间与气温有直接的关系，一般常温下固化的时间为10～28ｈ，养护间隔时间为3～5年。用这种方法养护路面，能显著提高路面的使用质量，延长路面的使用寿命，可以最大限度地发挥路面的效应，延长路面的维修周期。3.3冷施工的沥青混合料要使破坏的沥青路面得到快速修补，并且立即开放交通，同时使施工不受气温条件限制，应该推广使用冷施工的沥青混合料。这种材料是利用改性沥青与110℃左右的沥青拌和均匀后，再与50℃左右的矿料拌和均匀，制成可存放的沥青混合料成品。它与热施工的沥青混合料相比具有如下优点:①拌制混合料时沥青与矿料的加热温度低，沥青不容易老化，延长了沥青的寿命，同时也节约了燃料，降低了生产成本；②冷施工的沥青混合料可在常温下施工，施工的温度范围广，解决了沥青路面冬季修补养护的问题，这是沥青拌和料无法做到的；③冷施工的沥青混合料的生产不需要增加新设备，可利用原有的拌和设备进行生产；④由于冷施工的沥青混合料是成品，使用十分方便，而且施工方法简单，压实后可以立即开放交通；⑤提高了沥青路面的养护质量，使用年限可以达到5～7年，28 这是热拌沥青所不能达到的；⑥由于在常温下施工，对环境无污染，对现场施工人员影响较小；⑦由于提高了沥青路面的养护质量，延长了路面的使用年限，减少了养护费用，经济效益明显；⑧破坏的路面可及时修补并开放交通，提高了高速公路服务质量，社会效益显著。冷施工的沥青混合料价格比热拌沥青混合料的价格相对较贵，进口的每吨为600～900元，国产的每吨亦要比热拌沥青贵140～225元。由于价格问题，影响了冷施工沥青混合料的使用。为了确保沥青路面的及时高效修复，及时开放交通，建议交通部门加大养护投入。ＨＵ-Ｌ型冷补料冷补料是广东能达公司采用ＨＵ-Ｌ型冷施工沥青改性剂自行生产的。这种改性剂为棕色油状、有粘性感的粘稠液体，是西安公路交通大学的科研成果，已通过陕西省交通厅鉴定。对重交通道路沥青和中轻交通道路沥青经ＨＵ-Ｌ型沥青改性剂改性后，均可用来生产冷补料。沥青的改性以及混合料的生产工艺都较简单，养护单位利用养护用的小型拌和设备拌制冷补料，不需要增加设备。3.4沥青裂缝处理材料沥青路面裂缝是由于路基变形及冰冻等原因造成的。在路面建设初期发生的裂缝，会随着气温的升高而愈合。但是，经过几年使用后出现的裂缝难以自行愈合。裂缝对路面的危害极大，必须选用合适的材料及时封堵，否则，雨水渗透进去后不但破坏路面结构，也会破坏路基结构。目前，对裂缝的处理尚没有成熟、有效的施工材料和方法。在我国北方地区比较普遍使用的方法是热沥青灌缝，但效果并不理想。根据实际经验，比较有效的做法是选用常温施工材料，如聚氨酯树脂类的单组分或双组分固化型材料。它们不受施工气温影响，与沥青混合料的黏结性好，具有良好的耐高温、低温能力和抗老化性，流动性能好，施工时可以用专门的灌缝枪，将材料注入裂缝中，注入深度至少要达到4ｃｍ。经过这样处理的裂缝，不但密封性能好，而且耐久。4沥青路面几种修补技术方法道路养护技术可分为修补性养护与预防性养护2种方式。4.1预防性养护1、沥再生RejuvaSealTM简介28 沥再生RejuvaSealTM作为一种预防性的沥青路面维护产品，彻底改变了以往路面养护维修的老观念，在路面未出现病害时即对路面进行一定的保养。使沥青路面长期处于较佳的使用状态，保持柔性路面所特有的良好的弹性及柔韧性。沥再生RejuvaSealTM具有轻微挥发性气味，为黑色油状液体，是一种用于沥青路面的三合一维护剂，其主要成分为35%～50%的煤焦油、32%～42%的石油蒸馏液和15%～40%的三合一煤焦油再生剂(人造树脂石油乳剂、经提炼的煤焦油和主要由煤焦、煤焦油、石油溶剂合成的渗透剂)。沥再生RejuvaSealTM是一种极其高效的具有渗透性的沥青再生密封剂。其特点主要有:(1)具有抵抗汽油、防水、防化学品侵蚀和抵抗其它损害性杂质影响的特性；(2)具有不改变沥青表面结构就能起到密封和再生作用的特性；(3)能渗透到沥青表层，变成沥青层整体的一部分，与之共同收缩和膨胀，不像普通表面密封剂那样易于剥落、开裂和脱层，因而具有较强的温度适应性，十分耐久。它不仅是一种高效密封剂，而且是一种充满活性、能渗透沥青表层，并将沥青激活的结合剂，可使沥青路面表层约15mm厚的沥青的硬化程度和脆性显著降低，从而可增强路面的柔韧性和弹性。2、沥再生RejuvaSealTM的适用范围沥青路面在其寿命周期内可分为3期:(1)建成投入使用开始，沥青逐渐被氧化、损耗；(2)沥青路面出现微小裂缝、小坑槽或脱皮现象；(3)路面出现较大面积裂缝，并贯通形成龟裂，最终出现结构问题。沥再生RejuvaSealTM是一种预防性的沥青路面维护产品。它应该在沥青路面裂缝<5mm时使用，能达到预期效果；当路面裂缝隙≥5mm时须对裂缝采用填补剂填补处理后再使用沥再生RejuvaSealTM，即应在沥青路面处于第二期或以前使用为最佳时期。沥再生RejuvaSealTM改变了以往等路面出现病害，影响行车及使用功能后再进行养护维修的观念，而在路面未出现病害或刚出现轻微病害时即对路面进行保养，使其恢复新路面的弹性及柔韧性，使路面长期处于较佳的使用状态。这正是我们所要追求的养护效果。3、沥再生RejuvaSealTM的使用(1)施工前的准备。必须在2d前将道路表面的尘土和其它杂质清洗干净，并将其吹干。(2)气候条件。沥再生RejuvaSealTM必须在路面保持干燥和表面温度为10℃以上时操作，换言之，28 在雨天或雨后不宜对沥青路面涂涮沥再生RejuvaSealTM。(3)施用沥再生RejuvaSealTM的操作要点。沥再生RejuvaSealTM包装如罐装油漆，因运输或存放时间长，会出现部分沉淀。使用前需用搅拌棒将其搅拌均匀，然后如涂油漆般将沥再生RejuvaSealTM均匀涂涮在沥青路面上即可。在大范围施用沥再生RejuvaSealTM时可使用专门的喷洒设备，设备的喷嘴采用电脑控制流量以保证均匀喷涂。(4)施用沥再生RejuvaSealTM后的效果。施用沥再生RejuvaSealTM后，路面呈均匀黝黑覆盖层，并在24h内稳固。渗透深度1个月后达到1.5cm以上，使原沥青路面恢复柔韧性和弹性，并可抵抗外来物质的侵蚀，保持原有的凝聚性、粘聚性和稳定性。4、几点补充(1)通常用于道路路面养护的涂涮用量为4m2/kg，具体要视路面表面的粗糙程度、原沥青的配合比、沥青路面的使用年限和沥青本身的使用情况而定。(2)施用沥再生RejuvaSealTM的待干涸时间与沥青的配合比设计、天气和施用量有关，通常在24h内达到稳固。施工后6～20h可开放交通，一般取8h。(3)沥再生RejuvaSealTM能保护已渗透的范围，故涂涮沥再生RejuvaSealTM的沥青路面的表面磨损不会损毁密封层。(4)涂涮沥再生RejuvaSealTM后的路面抗滑性能不变。(5)沥再生RejuvaSealTM对沥青没有特殊要求。沥再生RejuvaSealTM产品还能配合沥青的成分、气候条件、环境条件和客户要求调整产品成分。(6)沥再生RejuvaSealTM是一种预防性的沥青路面维护产品。当沥青路面出现严重病害或在水泥混凝土路面上铺设的沥青路面出现反射裂缝时，涂涮沥再生RejuvaSealTM并不能将这些病害消除，只能改善路面沥青的性能。4.2修补性养护1、聚合物改性乳化沥青稀浆封层(微表处)聚合物改性乳化沥青稀浆封层技术(以下简称微表处)是一种采用高分子聚合物使乳化沥青改性的沥青路面铺筑技术。美国、澳大利亚等欧州国家20世纪80年代初即开始应用这项技术，该技术被国际公认为是修复道路车辙、轻度裂缝等病害，防止路面水损害，改善沥青路面表面功能，提高抗滑性，最有效、最经济的手段之一。2、沥青混凝土路面现场热再生补修技术28 目前欧、美一些发达国家采用该技术较多。特别是在美国高速公路沥青路面维修养护工程招投标中，现场热再生被列为优秀的施工方法。我国随着高速公路使用年限的延长，高速公路路面出现大面积病害的时段也在逼近，江苏、吉林、天津、山西等省市也引进或开发研制了一部分沥青路面热再生修补机械设备。沥青路面现场热再生修补技术根据加热源的不同有加热板热辐射传热和远红外热辐射两种方式。远红外热辐射又分为加热墙和加热管两种。远红外热辐射热量传导速度快、热效率高，但缺点是热量输出不易控制，热能源损失大，容易造成路面冒烟烧焦现象。相比之下，加热板辐射传热对路面加温均匀，易控制，热能损失少、修补效果较好。目前，国内应用较好的是香港英达公司的“修路王”，“修路王”的加热墙采用100%高强度辐射式加热方法对沥青路面进行程序控制下的间隙性热辐射加热，修补1.5ｍ×1.5ｍ的坑洞，约需15ｍｉｎ～20ｍｉｎ即可完成，对于坑槽、翻浆、沉陷、壅包、松散、脱皮、龟裂等小面积病害处治非常适合。沥青现场热再生设备根据路面修补面积的大小不同又分为连续式作业方式和间断式作业方式两种。对于修补里程较长的工程选用连续式作业方式的设备较宜，如加拿大生产的热再生设备机组(称热力坦克)，它集路面加热、铣刨、摊铺、碾压等一系列功能于一体，在现场对原路面进行铣刨，废沥青料热再生，重新摊铺碾压，从而实现了整个车道的热再生翻新，代表了国际热再生技术的最高水平；对于坑槽、沉陷等局部病害采用间断式作业的设备较宜，如前述香港英达公司的修路王。沥青路面现场热再生修补技术由于其施工周期短、工艺简单、施工成本低，对环境产生的污染小等优点，目前是世界上沥青路面养护维修最先进、最佳的施工方法。3、直接罩面法、铣刨加铺新料法和挖补法1)直接罩面法此种方法的优点是对于大面积修补情况下，原路面不必处理，施工周期短，但缺点是投资大，且由于提高了路面标高，故对路面排水带来了问题，若是桥面，则增加了桥梁荷载。2)铣刨加铺新料法这种方法解决大面积补修路面病害彻底，但施工工序多，沥青废料对环境产生的污染严重，且由于沥青废料未能再利用，所以投资大、浪费多，相对施工周期也长。28 3)挖补法挖补法是修补局部路面病害冷补最常用、最传统的方法。随着冷补材料的不断推陈出新，该方法不失为一种经济的补修方法。但缺点是修补路面平整度、密实度质量难以保证，且施工基本是人工操作，不适合高速公路高质量快速修补要求。4、热补板法热补板法较传统方法养护有较大优势:节省时间；废弃沥青料全部再生，利于环保；节省一半新料；有效延长公路使用寿命；减少工作人员；可随时修补；大幅度提高工作效率和作业距离；在我国北方地区可实现冬季养护，在南方地区实现雨季、冬季养护。1）工作原理用丙烷为燃料，经过已获专利的发热元件，产生100%的热辐射能(如同太阳发光一样)，对沥青路面进行循环加热，将路面软化，然后进行修补作业。2）使用范围以下沥青路面任何一种或几种病害，都可以采用热补板系列产品进行快速修补:1坑洞、啃边；2车辙；3龟裂、网裂，麻面松散，脱皮等；4拥包、泛油；5各种开挖后的修复；6市政井盖周围的路面病害(无法用传统方法铣刨或破碎)；7桥面病害(沥青面层下有钢板，无法铣刨)等。5、非织造布与乳化沥青非织造布与乳化沥青结合应用于沥青路面养护中主要是对基层强度较高，平整度较好，而网裂、龟裂、老化等病害集中在面层的沥青路面进行治理，通过铺设非织造布与乳化沥青形成复合材料层，改善路面结构。技术关键包括乳化沥青的选择；非织造布的选择；贴布的速度、时间；路面成型期平整度的保持。1）材料的选择(1)乳化沥青:乳化沥青宜选择慢裂快凝阳离子乳化沥青，沥青含量在55%左右，油水比约6:4。(2)非织造布:非织造布宜选用70ｇ/，软化点为130℃，经向抗拉强度≥87Ｎ，纬向抗拉强度≥110Ｎ的丙纶非织造布，此种非织造布比涤沦非织造布造价低。2）应用效果经乳化沥青与非织造布罩面后的沥青路面，经过4个月的使用外观质量良好，28 无泛油现象，消除了路面网裂，路面防水能力大大提高。加之面层采用石屑封层，使其强度有所提高，加大了路面的耐磨性。经实测检验路面的强度系数ＳＳＩ=0.71；路面状况指数ＰＣＩ=100；路面抗滑系数ＳＦＣ=0.7。由于非织造布较好的抗断裂性与乳化沥青结合后，将会延长沥青路面使用年限5年以上。二、水泥混凝土路面1全厚修补和面板更换混凝土板块全厚修补的目的是恢复具有局部修补无法恢复的某种混凝土路面病害的结构整体性，并改进其行驶质量。严重开裂和接缝严重破损是最常见的需要全厚修补或面板更换的病害。混凝土路板块全厚修补是混凝土路面修复(CPR)技术的方式之一。在混凝土路面修补中，各种修复方案，如全厚修补、局部修补、金刚石研磨等，均旨在改进破损路面的路况。混凝土路面修复程序正在许多国家应用，其中全厚修补方案成本最高。1.1当代技术现场路面全厚修补的性能结果并不一致。有些项目性能结果令人满意，而有些项目在一年后便发生破坏。造成这些早期破坏的主要原因包括设计失误(特别是荷载传递设计较差)，施工条件差，施工质量低劣等。联邦公路局1987年调查表明，只要设计合理，施工保证质量，全厚修补可提供良好的长期性能(10年以上)。诸多因素影响全厚修补，包括修补面积、混凝土清除方法、排水条件、荷载传递设计、修补材料、交通以及施工条件与施工质量等。全厚修补或面板更换方案用来根治几种在接缝及裂缝处或附近出现的病害，如剥落、耐久性开裂、接缝荷载传递装置破坏(传力杆锈蚀)、面板开裂(角隅碎裂或接缝处对角开裂)、以及面板块裂等。病害程度是决定是否修补和修补规模的主要依据。总之，轻度病害在两年内不必使用全厚修补。1)材料全厚修补使用的材料主要是水泥含量高的传统混凝土混合料。拌和料的水泥用量为390kg／m3-558kg／m3。从铺筑到通车一般需要6h-48h，除非添加促凝剂。如果希望及早通车，可使用氯化钙或其他促凝剂。2)施工28 (1)修补范围选定修补范围要将所有重要病害包括在内。为了保证将所有不坚固混凝土包括在选定的修补范围之内，一般将边界扩展到至少离可见病害两侧0.6m处。边界位置还取决于荷载传递水平。修补区应足够大以避免修补区扩散和纵向开裂。最小修补长度为1.8m，最小修补宽度为3.6m或整车道宽，从而可保证在重载作用下路面的稳定，同时可防止纵向开裂。如果接缝间距短，病害严重，应进行面板更换。如修补长度超过4.6m，应加筋或者安装中间横向传力接缝。如修补长度过长，可按4.6m间距设置附加横向接缝。(2)清除区的隔离为隔离修补区，用金刚锯沿边界划线将路面面层全厚锯开。锯缝表面平滑，没有传递荷载的能力。一旦锯开边界，在修补完成前，修补区内禁止通车，以防止路面板下出现唧泥和冲刷病害。炎热气候条件下，无法直接锯开横向隔离缝，应先在划定修补区内锯应力释放缝，保证高压缩应力不会卡锯。碳钢轮锯可用来锯应力释放缝。轮锯横向应力释放缝应离开金刚锯横向隔离缝457mm，以避免破坏相邻路面板。轮锯锯入基层深度不能超过13mm，以避免破坏基层。(3)混凝土清除两种常见混凝土清除方法是碎裂法和起吊法。其中，起吊方法较受欢迎。起吊法可在相同成本或较低成本条件下达到最佳效果，获得最大生产率，且对基层扰动最小。两种方法均要求沿修补区周边进行全厚锯缝。下面对两种方法进行简要的介绍。(4)荷载传递荷载传递装置的设计与安装是全厚修补达到设计性能的关键。传力杆在修补接缝处传递荷载。I级、Ⅱ级钢筋均可用作传力杆。I级钢筋允许自由移动，一般用于接缝间距长的路面。安装传力杆之前，在锯缝表面钻孔，插入传力杆后，用环氧树脂或砂浆固定。在插人传力杆之前，先将环氧树脂或砂浆挤入孔内。(5)混凝土浇筑修补区混凝土浇筑和修整有两个关键。一是凝结要充分，二是要和周围路面保持齐平。在修补现场，混凝土混合料的坍落度在51mm～102mm28 之间，浇筑效果最佳。全厚修补区的纵横向接缝应进行锯缝和填缝处理。经验表明，填缝会明显减少接缝剥落和修补区纵向开裂。为减少修补区表面上的局部受力，缝槽最小深度应为51mm。传统接缝填缝料和填缝方法可以继续使用。(6)养生与通车修补区混凝土一般使用着色的养生化合物。常用养生剂使用量已足以保证养生。如期望快速养生，尤其是在寒冷气候条件下，建议使用隔温层1.2最新发展在现代修补技术的发展中，更加强调修补区或更换板的长期性能和早期通车能力。全厚修补失败的主要原因有荷载传递效率设计值偏低、安装条件差，以及施工质量差等。因此，最新研究致力于改进荷载传递设计和安装工艺。规范要求重载路面的全厚修补中使用传力杆接缝。合理锯缝和填缝对混凝土的长期性能有十分重要的影响。面板快速清除和快速浇注混凝土的全厚修补可在夜间或交通低峰时期完成。现代技术已达到4h之内完成全厚修补和通车的水平，主要包括快速浇注混凝土，面板快速清除和传力杆快速安装技术。在纽约市长岛高速公路全厚修补时，综合使用了起吊法清除面板，排钻钻孔和快速浇注混凝土多种技术，以保证夜间施工白天通车。2局部修补局部修补旨在消除混凝土路面表面局部病害。局部修补技术在根治剥落、坑洞和板上端1／3板厚之内的其他病害方面十分有效。接缝附近轻度的耐久性开裂和碱反应病害可使用局部修补技术进行根除。局部修补还可改进舒适度，延长有表面病害路面的使用寿命。如果在接缝处进行局部修补，还可借机重建接缝和填缝。如果使用得当，施工材料合适，施工工艺合理，局部修补可保证良好的长期性能。许多局部修补区使用已有10年之久，仍未重新出现病害。局部修补设计寿命一般大约10年。2.1最新技术小结28 局部修补能否成功取决于应用、设计和施工的合理性。尽管许多局部修补项目十分成功，达到了良好的长期性能，但仍有许多项目惨遭失败。美国的哈尔等于1989年根据一项局部修补的性能研究得出结论：除非仅用于表面病害，而且使用耐久材料施工之外，原则上局部修补保证会在修补后一年之内破坏。2.2根治病害局部修补技术要合理的应用，它仅仅用于更换破损混凝土，不应使用局部修补技术去根除全厚病害，如活动裂缝和接缝，只有使用全厚修补或荷载传递修复技术才能根除全厚病害。局部修补仅能成功地根除混凝土路面板上部十几厘米范围之内的病害。需根治的病害一般包括接缝与板角剥落；路面面层剥落；轻度的耐久性开裂和碱集料病害。以上病害并非都是表面病害。在路面上常会发现，看似表面的病害，实则上已延伸至面板全厚。如果病害延伸深度超过面板厚度的1／3，那么就应改用全厚修补。美国一些州交通厅规定了局部修补的最大深度。伊利诺依州允许最大清除深度为89mm，而宾夕法尼亚州规定最大的清除深度为17mm。1)材料在美国，用于局部修补的施工材料种类繁多，从传统的普通水泥混凝土到外来专卖材料，应有尽有。大量的研究时针对市场上补坑材料的适应性和性能进行的。在性能方面，外来专卖材料稍优于传统普通水泥混凝土。但是，传统水泥混凝土具有成本低、与周围混凝土兼容性好的优点，而传卖补坑材料昂贵。预制袋装补坑材料成本是传统混凝土材料成本的4倍到20倍。传卖补坑材料的优点是速凝，在低温和恶劣条件下性能良好。如果气温低于4.4℃，建议不要使用传统混凝土。如果气温低于12.8℃，传统混凝土需要较长的养生时间。除沥青混凝土可用于快速修补之外，某些传卖材料是唯一可在修补后1h内通车的修补材料。传卖补坑材料的性能依赖于施工程序和气温，使用时应严格按厂家建议的运输搅拌、浇注、固结、修整和养生说明进行施工。2)施工(1)修补区界定不稳固混凝土区常常超越可见病害区的界线。不稳固区表面也许看上去稳固，但如不修补，剥落最终会出现。界定剥落和接缝周围不稳定区常采用钢棍、铁链或圆头锤敲打混凝土，聆听击打声音来确定田。28 (2)混凝土清除冲钻是清除修补区破损混凝土的常用方法，其他方法包括冷磨法和水射法。在进行局部修补时，如发现松动混凝土的深度超过路面板厚度的1／3，应及时改为全厚修补。在一些已完成的修补项目中，在局部修补施工中进行了局部小面积全厚修补，但其性能与正规的全厚修补相比较差。(3)表面整理混凝土清除后，采用喷砂法和喷气法清理修补区，以清除所有松散物和污物。也可采用喷水清理，但喷砂清理效果更好。任何表面污染都会降低修补材料与路面板之间的粘结性，因此，保证粘结是局部修补施工成败的关键。(4)接缝处理在接近接缝或裂缝处进行局部修补时，应进行特殊的施工处理，避免某面板上的修补区直接与相邻面板接触。由于汽车荷载作用下面板之间的相对移动，在接缝或裂缝处未经处理的修补区会形成点支撑，从而导致横缝或横向裂缝处修补区的压缩破坏，以及纵缝或纵向裂缝处修补区的剥落，在这种情况下，接缝处理不充分是局部修补失败的主要原因。最常用的接缝处理方法是隔离法。摊铺前，在纵向或路肩接缝处的修补区边界，沿接缝插入聚乙烯隔板；在横缝处则采用泡沫聚苯乙烯隔板或饱和沥青纤维隔板。应将隔板完全插人缝里，以防止不可压缩的修补材料对面板移动的限制。但是，如果使用柔性(环氧)修补材料，则没必要进行隔离处理。(5)粘结剂普通水泥混凝土和一些专卖补坑材料需要使用粘结剂与原路面粘结。当24h～72h之内修补区不通车时，水泥砂浆粘结剂最适合于普通水泥混合料，通常在摊铺前，在坑底和坑壁上喷洒或扫刷水泥砂浆。养生不足6h时，环氧树脂可作为普通水泥混合料和专卖补坑材料的粘结剂。(6)摊铺专卖补坑材料需根据制造商规定的操作程序进行搅拌和摊铺。严格按程序操作十分重要。实践证明，未按程序操作是许多修补失败的主要原因。28 用于局部修补的普通水泥混合料通常在修补现场，手工摊铺，搅拌设备为小型滚筒式或叶片式拌和机。在修补区内摊铺的材料应稍微高出路面，然后进行压实与刮平。通常使用插入式振捣器进行振捣，振捣头应小于25mm。当修补区较小时，可用棒捣实或夯实，然后用工具刮平。在局部修补施工中，一般用坚硬刮板沿周边路面刮平修补表面。经验表明，刮平的方向影响局部修补的性能。建议从修补区中心向边界刮平，如有坡度则逆坡度刮平。这样做的主要目的是将修补材料向边界推挤，以进一步提高粘结性。平整后修补区表面的纹理应大致和周围混凝土路面纹理一致。(7)养生局部修补的表面积相对体积的比例较高，特别容易快速失去水分，因此，充分养生对其性能而言十分重要。专卖材料应按制造商的规定养生。对普通水泥混凝土混合料而言，一旦表面析出的水蒸发后，立即施加白颜料养生混合料最为有效。在热天用聚乙烯薄膜湿麻布覆盖养生效果会降低，原因是在通车时，移开薄膜与麻布后，水分会迅速减少，从而导致收缩开裂。在寒冷的气候条件下，如果欲缩短养生时间及早通车，可使用隔热毯进行快速养生。(8)密封用水泥浆作粘结材料时，密封补坑与原路面板的界面是一项重要的工序，这一点常为人们所忽略。在补坑周边，建议采用水灰比为1：1的水泥浆密封，可在界面上形成湿润密封层。经验表明，此方法可有效地防止修补材料脱落。(9)接缝重新密封局部修补在接缝处形成直角边缘，可利用直角边缘锯窍键来延长路面使用寿命。因此，建议修补后采用常规密封和密封材料重新密封接缝。3脱空板处治技术许多早期修建的水泥混凝土路面基层多采用石灰土，实践表明这种材料的水稳性与抗冲刷能力较差，受水侵蚀后强度便会下降，并因冲刷引起流失，加之我国目前公路管养部门对混凝土路面养护——28 尤其是接缝养护重视不够，故板底脱空成为水泥混凝土路面的常见病害。这种病害表面看并不严重，而且不易察觉(有时伴有唧泥现象)，只有车辆通过时，才感觉板轻轻晃动，似乎对行车使用影响不大，然而这时正是路面病害处理的关键时期，如不立即处理，就会导致板的的断裂、破碎等严重病害。因此，无论平时小修保养，还是路面大修改建，都应认真处治好这一病害。许多工程实践表明：当混凝土板处于活动状态时，即使其上部加铺15cm乃至20cm的补强层，也不能有效防止底部接裂缝的向上辐射，因而要使路面结构处于良好的受力状态，有效地控制病害发展，就必须填充混凝土板底的脱空，使其有一稳定均匀的承托，并能在基层顶面形成保护层，增强防水浸蚀的能力。3.1板下灌浆板下灌浆的原理就是利用灌浆设备将水泥砂浆混合料灌注到水泥板底或者路面基层中，填充板下的空隙与孔洞，使之与板下基层粗粒料结合成一个坚硬块体，起到稳固水泥板、增强水泥板承荷能力、封堵路面渗透水对路面基础的破坏和延长路面板的使用寿命的作用。板下灌浆作为水泥砼唧泥以及板底脱空病害的处理措施，可以有效改善板的弯沉，提高接缝传荷能力，增加板的结构整体性和稳定性，同时可以封堵地面水通过接、裂缝向路面结构内渗透，减缓板块破损，延长使用寿命。目前板下灌浆的施工设备和施工技术已经比较成熟，而且与替换水泥板的方式比较，有工期较短、安全性较高、成本较低等优点，是一项值得大力推广的路面维修技术。3.2压浆处治此法是借鉴后张法预应力构件的孔道压浆原理，在混凝土面板底部有脱空处钻孔，通过孔洞利用高强压力将流质材料压入脱空空隙，流质材料凝固后产生一定的强度，对面板产生均匀承托的作用，进而达到稳固板块的目的。通过压浆处治，可充实板底脱空部分，恢复密贴，改善面板的支撑状况，使混凝土板的受力状态符合设计原理，避免混凝土面板过早损坏。同时由于压浆材料本身稳定性好，强度大，加上浆体的流动性能好，在压力作用下有较强的渗透力，所以能够改善基层和路基的密实度和水稳定性。(1)压浆材料．28 压入板底的材料具备以下特征：一是颗粒粒径小、流动性大，能顺利压进板底空隙；二是弱收缩性，能充分填充板底空隙；三是应具备比较高的强度以承受板重及车辆荷载的作用。国内外都有使用乳化沥青作填隙材料的经验，虽具有较好的流动性，但强度偏低，且受温度影响大，温度高时易软化，在荷载作用下容易从板底唧出，因而不宜选用。而选用纯水泥浆作试验，要达到正常施工的流动性，则需要很大的水灰比，造成材料强度偏低且泌水收缩率大。实验发现选用水泥粉煤灰浆，采用较低的水灰比就可达到较好的流动性，且强度较高，收缩量小。采用水泥：粉煤灰：水=1：0.5：0.45配合比制作的灰浆试件，其室内3天的抗压强度高于5MPa，可作为压浆材料。(2)压浆效果检验与分析混凝土板底压浆的目的在于填充板底空隙，给板块提供一均匀的支承，减少板的翘动和震动。工程实践表明，采用压浆工艺处理板底脱空，经济可行，简便实用，效果明显，既可用于水泥混凝土路面日常养护，也可用于路面的改建工程。在保证施工和易性的前提下，降低灰浆水灰比，并添加适当的早强剂、微膨胀剂，能够减少硬化收缩，更有效的充填空隙，促其早期强度提高，尽早开放交通。对性能优良的压浆机，还可考虑添加部分中细砂，提高灰浆强度与抗折性。4混凝土板块快速施工技术混凝土路面早日通车是近几年来的重点研究课题之一。交通堵塞渐渐成为高速公路重建与修复的主要障碍之一，尤其是在市区。快速施工是解决这一难题的方法。目前，我国混凝土路面快速修复技术通常是在不改变施工工艺的前提下，选用优质的水泥基材，或者选用合适种类的外加剂，降低混凝土的水灰比，调整混凝土的配合比，从而提高混凝土的密实度，增加水泥与骨料间的界面粘结作用，以达到施工后3～7天通车。但是，许多实际的修复工程中，尤其是高速公路，3～7大的中断交通是难以接受的。因此，修复到通车的时间间隔应该更短，下面对水泥混凝土路板块快速修复的一些新技术进行介绍与展望。4.1混凝土混合料1.水泥水泥是混凝土中最具活性的组成材料，水泥的选择与合理的使用是获得高质量混凝土的关键所在。对于快速修复工程，国外常用快凝或快硬水泥，除了常规的早强水泥和掺外加剂的水泥以外，新型水泥也得到开发。日本广泛地应用调凝水泥（或称喷射水泥），这种喷射水泥的终凝时间为15min，而普通硅酸盐水泥为190min。由喷射水泥拌制的砾石混凝土掺入0.3％的缓凝剂后，初凝时间约为40min，而普通混凝土需要5h，一天龄期的喷射水泥混凝土的抗弯强度可达到4.1MPa，抗拉强度可达到28 2.5MPa。采用喷射水泥进行路面维修可在12h以内完成，并恢复交通。美国开发了一种称为“派拉蒙特”（Pyrament）的混合水泥，这种混合水泥拌制的混凝土，24h抗压强度达到13.4MPa以上，而28天抗压强度可达82.7MPa，4h抗弯强度约为3.4MPa。纽约州采用派拉蒙特混合水泥，12h完成一座桥梁接缝的修复。肯培基州的巴克利地方机场，在寒冷气候条件下，5h内重建了7.6m×l8.3m的机场跑道。对于快速修复工程，要在尽可能短的时间内修复路面并恢复交通，以及降低工程造价，开发和使用新型的快硬或快凝水泥是未来工程材料发展的一个研究方向。2.粉煤灰粉煤灰在快速施工混合料设计中，常用来替代水泥或用作外加剂。水泥与水的水化作用生成的产物与粉煤灰反应可提高混凝土的最终强度和耐久性。在塑性混凝土中，粉煤灰具有提高和易性的作用。但是，粉煤灰却会减慢早期强度的增长率。所以，粉煤灰替代水泥的百分比应控制在10％以下。粉煤灰混凝土同其他混凝土相比，在同一含气量条件下，需要大剂量加气剂。最常见的粉煤灰对水泥的质量替代比是1.5：1。3.外加剂为了提高混凝土的质量，加速或延缓凝结时间，提高抗冻和抗硫酸盐的侵蚀，控制强度的增长，以及提高和易性和修整性等，通常在拌制混凝土期间域者之前在混凝土配料中掺加一种以上的化学外加剂、粉煤灰和其他矿物混合料。混凝土外加剂有数百种之多，但是渐型的外加剂仍然在研究开发。在路面工程中，许多种类的外加剂得到了广泛的应用。在快速修复工程中，较多采用促凝剂或早强剂，以加快混凝土早期强度增长，缩短凝结时间，其中最常用的促凝剂是氯化钙。但是，氯化钙容易造成混凝土中的钢筋腐蚀，因此，不含氯化物的促凝剂引起人们越未越多的关注，硫酸盐、甲酸盐、硝酸盐和三乙醇胺等己成功地应用于混凝土。甲酸钙、亚硝酸钙和硫代硫酸钙等也可加快混凝土的凝结。28 通过在混凝土中掺加钢材、木材、碳、纤维素、碳铅合成纤维和聚丙烯纤维等纤维材料，可有效地控制混凝土开裂，减少收缩和渗透，以及提高抗冲击力，这些纤维增强混凝土得到广泛的研究与应用。同时，纤维也可作为维修材料使用，提高材料的力学和物理性能。在快凝水泥中加入聚丙烯纤维，可提高水泥的性能。SHRP计划中的一项创造性的研究项目表明，在混凝土中掺加碳纤维可拌制阴极保护的导电混凝土。在碾压混凝土中掺加钢纤维，可提高碾压混凝土开裂后的强度和耐久性。其他常用于快速施工混合料中的外加剂有加气剂和减水剂。4.2施工技术1.施工设备随着滑模摊铺技术的推广应用，新建技术得到较为完善的发展，未来除了滑模摊铺机的自动化程度和自动控制的革新以外，不会有太大的变革，新型的施工设备在修复技术中将得到积极的开发和研究。美国提出了一种新型的摊铺机设想，称为零侧距摊铺机（ZCP），这种零侧距摊铺机在修复与重建工程中，具有特殊的意义，其目的是将摊铺机限制在需维修的车道上，而让相邻车道的交通正常开放，这样，避免维修时关闭交通或者严重干扰交通。2.采用真空吸水工艺，提高砼的早期强度与终期强度，减小砼收缩。真空吸水工艺是利用真空负压在砼内部引起的挤压力、毛细管挤压力及气泡膨胀挤压力等三大作用来排除砼内水化作用以外的多余水份以提高砼的密实度、耐久性、耐磨性与强度，特别是早期的强度。经过真空脱水的砼比普通砼，一般孔隙率可降低50％左右，体积压缩2—3％，1天的早期强度可提高90％，3天的早期强度可提高60％，7天的早期强度可提高30％，28天的抗折强度可提高10％，收缩率可减小l5％-，耐磨性提高了30％，这些优越性可大大提高路面砼早期的抗裂缝性能。天北高速公路的水泥砼路面在经过真空脱水后，(摊铺砼后半小时左右)工作人员踩在路面上已看不到明显的脚印，说明它已经具有了一定的强度，天北高速公路的水泥砼路面基本消灭了由于砼自身性质而引起的早期裂缝，后期也没有发生过断板的现象，因此这项技术措施是完全成功的。真空吸水工艺可以有效地减少硅路面的早期裂缝，是一项值得推广的先进技术，今后要在吸水的设备上再作进一步的研制以提高其机械化、自动化的水平，使这项新技术在高等级公路的水泥混凝土路面工程中扩大推广应用。28 3.锯缝与填缝的调整快速施工操作过程中，锯缝与填缝操作应相应调整。尽管锯缝与填缝设备尚且适用，但锯缝和填缝时间必须加以调整，以保证同加快的施工速率和快速施工项目的开工取得一致。接缝应尽早锯开以避免开裂；一般在摊铺后3h-4h内锯缝，但填缝可以等一段时间。最新的填缝料一般要求接缝两侧干燥。以往快速施工项目经验表明：低模量聚合物填缝料和有机硅胶填缝料是性能较好的填缝料。预制氯丁橡胶可压缩填缝料还未在快速施工项目中使用，但它可能是快速施工中理想的填缝料。5RCC板块接缝材料5.1嵌缝料应用现状现在我国水泥混凝土路面接缝的嵌封都是用人工方法，施工效率很低。在施工中，PVC胶泥的加热和灌人都是人工的，加热温度难以严格控制，保温温度也不能证，往往造成材料的各项路用技术性能都较差，达不到应有的密封防水效果。并且在加热和灌入过程中．放出有害气体，污染环境，损害人体健康，致使PVC胶泥的应用受到限制。橡胶改性嵌缝料和聚氨酯型嵌缝料性能较好，但价格很高。特别是常温施工型嵌缝料．施工后一般需要12～24h的养护时间，并且适应于弯道及坡道，特别是大坡道地段使用。5.2嵌缝料的研制嵌缝料的研制是为了满足我国水泥混凝土路面接缝养护的需求，已研制和生产的嵌缝料有QF—94Ⅲ型和QF—97Ⅳ型两大种类，它们均为加热施工式嵌缝料。在嵌缝料研制中，解决了PVC胶泥不能加热的难题，实现了对材料的加热及保温温度的自动控制。同时优化了生产工艺，改进了生产技术，使产品性能稳定，质量可靠。6RCC板块修补材料6.1板块修补材料的技术要求：快硬高早强，收缩小，具有一定的粘性，后期性能稳定，强度发展与老混凝土基本同步，耐磨性高、耐久性好，施工和易性好。6.2修补材料28 交通部025课题组推荐了两种修补裂缝材料，其一时聚氨脂灌封料：由两部分构成A组为多元醇和二异氰酸脂的预聚体；B组为固化剂，按100∶27配制其抗折强度达6.5MPa，用于灌宽缝。其二是聚硫环氧灌缝料，也由两组分构成，两者按16∶2配合，抗压强度达32MPa，用于灌窄缝。西安公路学院（陈忠达、张登良），配制出ZC型早强剂（早强高效减水剂）用于水泥混凝土，ZC剂掺量为42.5级的3.07％，其抗折强度为3.84MPa，抗压强度20.4MPa，1d粘结抗折强度为3.18MPa，3d粘结抗折强度为3.65MPa，28d抗折弹性模量为32400MPa。江苏省公路局与东南大学开发的KS(快凝)型修补材料；KS剂和52.5级水泥两者都作为配制混凝土的粘结料，前者按后者重量16～31％掺入。其3d强度：抗折3.5MPa，抗剪2.0～4.26MPa，抗折弹性模量为26730～36700MPa。江苏省建筑研究院开发的JK24型修补材料，其用量为52.5级水泥量16％，配制的快硬混凝土，其2d和28d抗折强度分别为4.0MPa和5.4MPa，相应龄期的抗压强度分别为27.6MPa和47.5MPa，粘结抗剪强度为2.88MPa。南京水利科学研究院开发了AS型超快硬胶凝材料：一种以冶金工业废渣和化学激发剂为主要成分的水硬性胶凝此类，可代替水泥直接与砂、碎石和水配成混凝土，在水灰比为0.38时，12h抗折和抗压强度6.68MPa和35.8MPa，1d粘结抗折强度3.33MPa，这种材料对温度较敏感，低温时强度低，而且干缩性较大。广东省公路局与同济大学共同开发了SBR改性混凝土修补材料，已经在广东省试用，取得一定效果。SBR改性水泥砂浆，1d抗折和抗压强度分别为6.4MPa和30.2MPa；3d抗折和抗压强度为6.79MPa和40.7MPa。SBR改性混凝土3d抗折和抗压强度为6.0MPa和41.5MPa。SBR用量为水泥重的10％。修补材料可归纳为三类：其一，以快硬早强水泥为代表的无机粘结剂，这类材料价格低、安全、易用、容易获得，并具有同水泥相似的特性；主要缺点是：粘结性差，强度低，弹性模量高，易磨损，收缩性达，而且养生时间较长。其二，以SBR为代表的聚合物改性水泥混凝土（砂浆），28 它是有机和无机的混合料，具有安全、易用等特点，由于聚合物的掺入，其抗压、抗折强度显著提高，但它的粘结强度较低，因此用它处理断板裂缝时，效果是不够理想的，对体积大而粘结强度要求不太高的修补是适用的。其三，以聚硫环氧树脂为代表的聚合物混凝土（砂浆），其价格昂贵，但硬化很快，早期强度高，粘结强度比上述两者都高得多。我国研制的有机物修补材料品种颇多，但都存在粘度大、渗透性差、难以施工等问题。以上三大类材料虽各有优缺点，但都难以同时满足混凝土路面对修补材料的要求。为此，广东省交通科学研究所组织科技人员全力攻关，开发了PCR混凝土路面修补材料，该材料具有早期粘结强度高、硬化速度快、粘度低、渗透性强、耐久性好、抗腐蚀性好及抗老化性强等特点，是一种很好的路面修补材料。7水泥混凝土板块加铺沥青层时的反射裂缝的控制国内外普遍应用断裂力学，解释反射裂缝形成的机理，并结合有限元数值方法分析反射裂缝的产生与扩展，然而由于加盖层与原道面有联结层使道面结构只有复杂性，加之材料参数具有变异性及不易准确测定，因此理论分析解决不了反射裂缝，只能为设计提供一些参考。到目前为止，长期的理论分析研究没有给解决反射裂缝提供很好的设计方案。鉴于这种情况，各国提出了防治和延缓反射裂缝的技术途径主要有三个，其一是减少原水泥砼板缝处的竖向和水平相对位移；其二是提高加盖层沥青砼的强度和拉伸能力，其三是设置防裂层，这也是提高其承载力减少竖向和水平相对位移的必须措施。我国对防裂层的应用处于探索阶段。7.1加铺前的处治加铺前仅需对几种严重的病害进行处治，如对严重破碎板，沉陷、活动的板进行修复。处置工作量宜与铺层的厚度综合考虑，因为对路面病害的处治，可提高现有路面的结构值，相应可减薄加铺层的厚度。但是，不倾向用增加加铺层厚度的方法来代替对现有路面病害的修复，况且增加铺层厚度并不能解决所有的病害，如板失去均衡支撑出现活动，缺少排水系统、唧泥等，对这些病害必须进行处治。7.2洒布粘层沥青应该说在所有的刚性层上加铺沥青混凝土时，都应该在刚性层上洒布粘层沥青。粘层油用量过少不能全部覆盖板表面，影响面板与AC层的粘结；用量过多，则形成较厚的自由沥青将导致沥青面层泛油。洒粘层油可采用洒布汽车或小型洒布车（机）进行。28 7.3设置夹层(联结层或应力吸收层)通常认为：温度应力引起反射裂缝的产生，并参与了其最初的扩展，而荷载应力加速了裂缝的进一步扩展。针对其机理，在板块与AC层设置夹层可预防或延缓反射裂缝产生。夹层有机织土工布、无纺土工布、沥青胶薄膜、改性沥青防水毡、土工格栅、改性（橡胶）沥青砂、沥青碎石、沥青混凝土等。而各种材料对反射裂缝的防治效果是研究人员和建设者非常关注的内容。国内外的许多专家学者对此进行了研究。在国外，为了有效的防治反射裂缝，研究人员进行了大量的试验，并尝试了多种防治反射裂缝的措施。1976年美国佐治亚州在旧混凝土道面上，对几种土工织物防反射裂缝能力进行的试验表明：在没有应力消散层的情况下，5cm厚加层使用4年其裂缝反射率为100％，而16cm厚的加层使用4年其裂缝反射率仅为24％。可见单纯将厚度增加到16cm时，在3－4年内其防裂效果还是不错的，但仅靠增加厚度耗资巨大，超过6年反射率还是较高的，如果能与其它有效措施结合使用将会大大减少反射裂缝。此后，Courard等人应用细纤维和钢丝网对罩面层进行了加强。Botton，Caltabiano，Ishai等人对土工网格、土工织物等夹层类措施进行了试验室评价，结果显示，这类措施对防治反射裂缝有一定的效果。国内对沥青路面的反射裂缝问题进行了较多的探讨，而对旧水泥路面上沥青混凝土罩面层这类复合结构的试验研究则很少。长安大学通过足尺疲劳试验研究了土工织物对防止路面反射裂缝的效果，试验得出土工织物设置的合理层位为混凝土板与沥青加铺层间。在层间设土工织物时，沥青加铺层厚度越大，抵抗反射裂缝的能力越强，抑止反射裂缝的效果越好。就防止反射裂缝效果而言，无纺土工布优于有纺土工布，全幅铺设土工布优于接缝处局部铺设。同济大学通过室内试验对此进行了较为深入的研究，并对防止反射裂缝的五种措施进行了评价，即特种金属网格SSG1（高2cm）>APP>土工隔栅(PG)>土工布(GT)>土工网(GG)。28 空军某机场曾做过废橡胶粉沥青砼防裂层、土工布防裂层、大孔隙黑色碎石底层作为防裂层、APP改性油毡防裂层四种材料的施工试验：从现场施工实践来看，APP改性油毡贴缝具有很好的适应性，作为防裂层材料较为理想。空军某研究所利用反射裂缝试验台架(我国首台的大型疲劳试验设备)模拟现场的道面状况和实际施工(如混合料摊铺碾压)等条件，利用APP改性油毡作防裂缝层，在室内进行足尺板的反射裂缝试验。为了研究APP的防裂效果，采用不同材料的防裂层进行对比试验，试验结果表明：在沥青砼加盖层材料与厚度相同的情况，实验方法与条件等都一样时，其APP改性油毡的防裂效果最好，它比不设防裂层的直接加铺方式疲劳载荷重复作用次数提高约7倍，比编织土工布防裂层提高约3倍，比无纺土工布提高约2倍。北京建筑工程学院对SBS改性沥青材料应力吸收层进行了研究，采用三轴试验或直接剪切试验评价材料的抗剪强度，采用拉拔试验评价材料的粘结力，采用渗水试验评价材料的防水性能。试验研究表明，水泥混凝土板的表面特性与粘结层的抗剪强度有密切的关系，粗糙的表面使水泥板和沥青混凝土层间有更大的接触面积，形成大的接触状态，抗剪强度最大，但拉拔强度与表面特性的相关性相对较小。应力吸收层的抗剪强度均随温度变化较大，试验温度升高，抗剪强度减小，在抗剪、粘结力和渗水性方面都能较好地满足使用要求。总的来说，目前对各类措施防反射效果评价缺乏系统性，所得的结论在定量上也不一致。建议采用室内试验和室外试验结合的方法，对预采用的夹层材料的防治反射裂缝效果进行对比，同时考虑多种因素做经济分析。建设者可据此考虑用何种材料。28'