抛丸技术对沥青路面抗滑性能的影响评价

赵顺根,刘海军(1.赣州高速公路有限责任公司,江西赣州　341000;2.交通运输部公路交通安全与应急保障技术及装备行业研发中心,广东广州　510420;3.广东华路交通科技有限公司,广东广州　510420)

抛丸技术对沥青路面抗滑性能的影响评价

赵顺根1,2,刘海军2,3
(1.赣州高速公路有限责任公司,江西赣州341000;2.交通运输部公路交通安全与应急保障技术及装备行业研发中心,广东广州510420;3.广东华路交通科技有限公司,广东广州510420)

为了快速、有效地提高既有沥青路面的抗滑性能,通过对抛丸技术应用于高速公路沥青路面养护工程的应用实例进行跟踪检测,重点分析和评价了其对路面抗滑性能的改善程度及对路面表层混合料的影响,并简要阐述了抛丸工艺与传统雾封层养护措施相结合的适用条件,为沥青路面养护维修特别是抗滑性能改善维修措施的选择提供依据.

沥青路面;抛丸技术;抗滑性能;养护维修

0　引　言

道路交通系统由人、车、路和环境等因素组成,每种因素都可能是诱发道路交通事故的原因.国外的调查和研究表明,在交通事故中与道路有关的原因占25%～34%;中国的研究也表明,与道路因素有关的交通事故所占比例达到20%左右.与交通事故有关的道路因素除道路的几何条件外,也包括路面种类、平整度、抗滑性能以及路面破损等因素,其中首要的是道路路面的抗滑性能.

目前提高沥青路面抗滑性能的主要措施包括加铺罩面(4～5 cm)、封层(微表处)以及超薄磨耗层(1.5～2 cm)等,这些措施都能提高或改善路面的抗滑性能,但存在造价较高、使用年限不长或由于施工不良导致的抗滑能力不足等问题.针对路面本身抗滑能力不足的问题,寻求一种快速经济的养护方式成为当务之急.

抛丸技术是通过机械的方法把丸料(钢丸)以很高的速度和一定的角度抛射到工作表面上,让丸料冲击工作表面,然后通过机器内部配套吸尘器的气流清洗作用,将丸料和清理下来的杂质分别回收,使丸料可以再次利用.理论上,使用专用抛丸设备可以快速清理粘结在表层骨料上的失效沥青或油污,并造成骨料表面微观纹理粗糙,从而提高路面的抗滑性能[1-3].该措施此前多应用于混凝土道路的表面处理,国内尚未将其应用于沥青路面的养护维修中.本文拟在介绍沥青路面抛丸工艺核心施工技术的基础上,重点讨论其在高等级公路沥青路面养护维修中的应用,评价抛丸技术对路面抗滑性能的改善程度以及长期使用效果,并初步评价其对路面表层混合料的影响,为沥青路面抗滑性能的改善措施提供选择依据.

图1　抛丸实施过程

1　沥青路面抛丸施工关键技术

1.1施工温度

根据抛丸技术原理,随着沥青路面路表温度的升高,抛丸清除路面泛油效果会越来越差,虽然可以通过增加抛丸施工的次数来提高处治效果,但是从经济性和实用性来看就不再合适.一般在20℃时,沥青路面泛油可完全清除,表面平整干净;当路表温度升高至36℃时,路表沥青胶结严重,沥青泛油层出现软化、可塑状结构,随着路表温度的逐渐升高,钢丸嵌入沥青表面现象越来越明显;当路表温度在46℃以上时,钢砂已经不能完全回收,大部分嵌入软化的沥青油层,钢丸消耗量逐渐增大,回收钢丸难度也相应增大,抛丸处理效果达不到相应要求.考虑到沥青吸热快、散热慢的特性,建议在沥青路面进行抛丸施工时将路表温度控制在35℃以下.

1.2丸砂比

沥青路面抛丸施工中,抛丸设备内的钢丸、钢砂粒径及其配合比为抛丸施工工艺中的重要参数指标.钢丸和钢砂在抛除掉泛油层沥青时,主要受抛丸机的抛丸速度和抛丸功率限制.对于大功率的抛丸机,丸砂比对抛丸清除泛油影响不大,对于进口的小型或者小功率抛丸机,增加钢砂的比例能有效提高抛丸处治的效率.因为不规则形状的钢砂与圆形的钢丸相比,能更好地切入到沥青油层,破坏掉沥青泛油层,达到较好的效果.

1.3抛丸机行进速度

抛丸机行进速度与沥青路面泛油厚度、抛丸机抛丸速度和抛丸功率等相关参数有关:抛丸机行进速度慢,抛丸功率大,沥青泛油厚度薄,则清除沥青泛油效果明显;反之,则清除效果较差.当抛丸机功率较大时,可考虑提高抛丸机行进速度.此外,应根据抛丸机的型号和功率灵活调整行进速度和行进次数,以达到全面清除沥青泛油的效果.

2　抛丸试验路段的选择与实施方案

根据某地区高速公路网近期路面检测的结果,结合历年检测数据,初步选取了三个路面抗滑能力相对较低(SFC测值位于40附近)的路段;同时,为便于各路段之间使用效果的对比,试验路段选择在交通量大致相当的路段,且考虑了纵坡的影响.此外,结合抛丸技术的应用情况,拟分别采取抛丸处治后洒布有机硅和抛丸处治后直接开放交通两种试验实施方案.各路段实施方案见表1.

表1　抛丸试验路段平面位置及拟采用的方案

3　抛丸前后路面抗滑性能检测结果

3.1抛丸前路面抗滑性能检测结果

抛丸实施前,分别采用构造深度、摆值和横向力系数等指标对试验路段的抗滑性能进行了检测评价,检测结果见表2.

3.2抛丸后路面抗滑性能跟踪检测结果

为有效评价抛丸技术对提高高速公路沥青路面抗滑性能的效果,并掌握路面实施抛丸处理后抗滑性能的衰变趋势,从抛丸实施后的一周开始,对抛丸试验路段的路面抗滑性能进行了4次跟踪检测,每次检测时间相隔3个月左右,检测结果见表3.

表2　试验路段抛丸前抗滑指标检测结果

表3　试验路段抛丸后抗滑指标检测结果

4　抛丸技术对路面抗滑性能及表层混合料的影响分析

4.1抛丸对路面抗滑性能的影响

沥青路面摆值的大小反应路面微观纹理的粗糙程度.从工前工后的摆值检测结果来看,在所有试验路段中,抛丸后的摆值均大于工前的摆值,最大变化量是10.9,最小变化量是3.9,说明抛丸明显改善了沥青路面的微观纹理.

从抛丸前后路面构造深度的检测结果来看,实施抛丸前后构造深度基本保持不变,可见抛丸不能增加沥青路面的宏观构造深度,甚至抛丸后路面的构造深度会略微降低.

横向力系数SFC值反映路面纵、横两个方向的摩擦特性,因此,可以说SFC值直接表征路面的实际抗滑性能.从试验路段抛丸前后的SFC值可以看出,与抛丸前相比,抛丸后SFC值提高的百分率最高达25%,最低为16%,可见,抛丸后路面的SFC值明显提高.

由上述分析可知,抛丸并没有有效增加沥青路面的构造深度,却明显改善了其微观纹理的粗糙程度.所以,SFC值的提高显然是由于路面实施抛丸的结果,这也表明抛丸有效提高了沥青路面的抗滑性能.

4.2抛丸后抗滑性能的衰减情况

沥青路面抛丸后不同时段横向力系数SFC的值能反映路面实际抗滑性能的变化情况.跟踪检测结果显示,沥青路面抛丸后抗滑性能在10个月以内衰减比较明显,之后保持稳定且比抛丸实施前提高约7%～15%.

从摆值来看,沥青路面在实施抛丸处理后的7个月之内抗滑性能衰减比较明显,之后保持稳定且与抛丸实施前基本相当.

4.3抛丸后洒有机硅对抗滑性能的影响

沥青路面抛丸后洒有机硅对路面表层封水和预防表层骨料松散起到一定作用,但洒有机硅也可能会影响路面的抗滑性能.

从沥青路面抛丸试验路段抗滑指标的提高百分率来看,三段洒有机硅的路段中,工后第一次检测路面摆值的提高百分率只有一段小于没洒有机硅的路段,另外两段中,一段大于没洒路段,另一段与没洒路段摆值提高百分率相等.可见,沥青路面抛丸后洒有机硅对其微观纹理改善的不利影响较小.从横向力系数(SFC)的提高百分率来看,三段抛丸后洒有机硅的路段中,只有一段SFC提高百分率小于没洒路段,其余两段均大于抛丸后没洒有机硅路段.所以,从沥青路面抛丸试验段来看,工后洒有机硅对路面抗滑性能提高的不利影响很小,但有利于排除抛丸后路表松散的隐患.

4.4抛丸对路面表层材料参数的影响

为了分析抛丸对路面表层材料的集料级配和沥青含量的影响,分别在抛丸路段和其相邻路段开挖取样,并进行了室内级配和沥青含量试验分析,试验结果见表4.

表4　沥青路面表层材料抽提结果

从现场施工的情况来看,抛丸去除的只是表面的杂质.但从取样室内试验的结果来看,抛丸路段与相邻路段的集料级配总体上相差较小,细集料通过率有所增加(2.36 mm及以下筛孔,增加幅度均不大,考虑到取样及试验误差,现有试验结果并不能证明抛丸对级配有显著影响);此外,抛丸后沥青表层材料的油石比比相邻段低了0.19%,可以说抛丸后沥青路面表层的油石比有轻微减小,这主要是因为抛丸去除了表面的老化沥青.

综上可知,试验路段采用抛丸工艺对路面表层材料的级配及沥青含量等参数影响较小.

5　结　语

(1)抛丸并不能有效增加沥青路面的构造深度,但能够改善沥青路面的微观纹理,从而有效提高沥青路面的抗滑性能.

(2)沥青路面抛丸处理后抗滑性能在7个月以内衰减比较明显,之后衰减变慢,抛丸后一年的SFC检测结果表明路面抗滑能力仍然明显高于抛丸施工前.

(3)抛丸处理后沥青路面表层的油石比有轻微降低,细集料含量有轻微增加,但总体而言,对路表混合料自身影响较小,可以直接开放交通.鉴于抛丸处理后路表外观泛白、个别渗水系数较大的路段有发生坑槽松散病害的隐患,可考虑采用雾封层类预防性养护措施进行处理.从目前应用效果来看,涂撒有机硅未对路表抗滑性能产生不利影响.

(4)沥青路面抛丸作为一种特殊的养护技术,目前仅适用于处治因泛油引起沥青路面抗滑性能降低的情况.不建议在夏季使用抛丸养护技术,因为过高的路表温度会使钢砂嵌入软化的沥青油层里,影响抛丸技术的处理效果.

[1]周琦峰.沥青路面的抗滑性能及抛丸技术的应用[J].工程机械与维修.2008(1):105-107.

[2]姚爱民,姜晓岩.抛丸工艺在桥面沥青面层施工中的应用[J].黑龙江交通科技,2010(9):98.

[3]罗宏俭.创新型混凝土桥面抛丸处理技术[J].筑路机械与施工机械化,2010,27(2):4-6.

[责任编辑:谭忠华]

Evaluation of Impact of Blasting Technology on Skid-resistance Performance of Asphalt Pavement

ZHAO Shungen1,2,LIU Haijun2,3
(1.Ganzhou Expressway Co.Ltd.,Ganzhou 341000,Jiangxi,China;2.Research Center for Highway Traffic Safety and Emergency Security Technology and Equipment of Ministry of Transport, Guangzhou 510420,Guangdong,China;3.Guangdong Hualu Transport Technology Co.Ltd., Guangzhou 510420,Guangdong,China)

In order to quickly and effectively improve the skid-resistance performance of asphalt pavement,the impact of blasting technology on skid-resistance performance and mixture on pavement surface was evaluated by keeping track of the application of it in an expressway maintenance project.Applicable conditions under which blasting technology and traditional fog sealing technology were combined were suggested,providing reference for taking measures for skid-resistance performance improvement.

asphalt pavement;blasting technology;skid-resistance performance;maintenance

U414.03

B

1000-033X(2015)01-0076-04

2014-08-30

广东省交通运输厅科技项目(2012-03-013)