沥青路面坑槽快速修补技术施工工艺研究

2021-04-24高明月

科学技术创新 2021年8期

韩赣高明月

（长沙理工大学交通运输工程学院，湖南长沙410114）

沥青路面常用的坑槽修补方式主要有热补、冷补以及热再生修补等方式[1]。热补需要专门的设备对沥青混合料进行加热，工序繁琐，所以关闭交通时间长，对周围环境也有一定的影响，在温度很低的状况下无法展开，坑槽较深时，槽底的修补材料不能均匀受热，旧的沥青易产生老化。冷补关闭交通时间短，但其未对病害位置进行有效的处置，新旧料之间的粘结性能差，易出现松散现象，导致再次出现病害。热再生修补的新旧料掺配比例没有标准的设计方法，坑槽底面病害得不到彻底的处理，关闭交通时间较长，维修后坑槽附近区域仍会出现破损[2-3]。

针对以上修补方式的不足，沥青路面装配式快速修补坑槽技术应运而生，该方法是将修补材料及其成型过程从施工现场移至工厂，预制的修补材料可根据实际需要的性能制作，可以更好的满足路面修补要求，修补质量高，减少了现场加热拌和的环节，缩短了施工时间，达到快速开放交通的目的，也保护了环境。为保证高质量快速的修补，得采用特定的材料，研究制定特有的施工工艺流程。

1 沥青路面坑槽修补材料

对沥青路面坑槽进行修补时，需根据坑槽的损伤程度、施工环境以及路面等级等因素选择合适的修补材料。随着坑槽修补的深入研究，高性能材料逐渐被研发并投入使用。目前沥青路面坑槽修补材料根据施工工艺不同大致分为冷拌沥青混合料和热拌沥青混合料两种，其中冷补料又分为稀释沥青类、乳化沥青类和树脂固化类。相关文献表明[4]，环氧树脂粘结剂较SBS 粘结剂和SBR 粘结剂具有更理想的修补效果，基于此本文采用自主研发的环氧树脂类材料对沥青路面坑槽进行维修。

1.1 环氧树脂混凝土的预制

环氧树脂混合料的粘结材料主要是由A、B 两组分按照一定的比例混合而成，其中A 组分为环氧树脂E-51,B 组分为固化剂与其他添加剂的混合物，A、B 组分混合后应尽快与集料进行拌和。

环氧树脂混凝土修补块中采用的集料主要是石灰岩碎石，选用的集料符合施工规范对集料的质量技术要求。考虑到坑槽修补需要并且易于密实，环氧树脂混合料的级配不宜太粗，所以环氧树脂混合料的级配选取AC-10 混合料级配中值，其各筛孔通过率如表1 所示。

以环氧树脂混合料碾压成型为例，具体操作过程如下：

表1 环氧树脂混合料级配

（1）选择合适的容器，将A、B 组分按质量比A:B=3:1 的比例进行混合，并在30s 内用搅拌器搅拌均匀，A、B 组分充分搅拌后立即与集料进行拌和，其中拌和质量比是结合料：集料=1:10；拌和均匀后选择适宜的量放入成型仪器中碾压成型，本文中成型方式是沥青混凝土车辙板成型，注意控制修补块厚度。混合料的密度大约为3.1g/cm3；

（2）将碾压成型的修补块常温条件下养护三天，然后脱模。

操作过程中需注意的是：第一，粘结料B 组分由于其组成材料密度不同，久置后出现分层现象，使用之前需摇匀；第二，A、B组分混合后迅速发生固化反应，粘结料流动性在10min 内逐渐减小，所以A、B 组分混合后应立即与级配碎石混合，搅拌均匀放入成型仪器中（10min 内完成）碾压成型。

1.2 封水材料和找平材料

坑槽修补后，封水材料处理的接缝位置因拉应力和剪应力的作用使得新旧料存在被拉开或者剪开的风险；同时修补后的坑槽如果被水侵入，会过早的损坏。为配合快速修补工作，本文中采用的封水材料是文献[5]中研发出的PERA 环氧灌缝材料，经试验测定，该材料能够快速固化，具有良好的施工性能和路用性能。

由于施工技术限制，对坑槽病害位置进行切割凿除后，其底面平整度较差，若直接放置修补块，修补块受力不均匀或底部可能存在脱空从而导致修补块过早的出现损伤，所以需要对坑底进行找平处理。找平材料是文献[6]中研发出的环氧砂浆，即在文献[6]研发的BET 胶黏剂基础上增加稀释剂制备出环氧砂浆胶结料，与标准砂按照3:1 的比例进行拌和。环氧砂浆在250C和600C 条件下在不同的材料组合中具有良好的抗剪能力，最小剪切强度是0.59MPa，抗剪强度结果如表2 所示。

表2 250C和600C条件下环氧砂浆在不同材料的抗剪强度（MPa）

2 沥青路面坑槽装配式修补工艺

2.1 修补工艺原理

相对于传统的修补方式，坑槽病害位置进行切割凿除后，一般采用热补或热再生修补，但这两种修补方式都需加热和压实，工序复杂，费时费力；若采用冷补方式，冷补混合料需要压实，由于冷补混合料粘结能力不足，坑槽壁面接缝位置或者修补材料自身在复杂环境的作用下易出现松散，轮载带走部分集料，修补后的坑槽再次出现损坏。这三种养护方式均需对修补材料进行压实，而相关研究表明[7-8]，修补材料的压实度与坑槽的修补质量紧密相关，所以本文所述的沥青路面坑槽装配式养护技术采用修补材料提前预制的方式进行修补，既保证了修补的质量，又达到了快速开放交通的目的。

下面结合图1 说明沥青路面坑槽装配式快速养护技术的工艺原理。首先按照挖补式坑槽修补的方式对坑槽位置进行切割凿除，切割形状为矩形，坑槽底部保证基本平整，无松散、无明水，随后对切割后坑槽附近的粉尘进行打扫，保证一个良好的修补环境；其次，测量出坑槽的尺寸，从预制块上切割出适宜尺寸的修补块；在坑槽深度方向标记出找平位置，采用找平材料进行底面补强和找平；最后，放置修补块，对坑槽四周的接缝位置进行处理，使坑槽封水材料能够很好的将修补块和旧路面相粘结，同时也防止水进入坑槽，减小修补后的坑槽二次损坏的可能性。

图1 工艺原理图

2.2 修补工艺流程

沥青路面装配式快速养护的施工工艺主要包括坑槽开挖成型、基坑处理、找平、拼装、接缝处理五个步骤，与传统的施工工艺相比，增加了对坑底的找平，这是为了解决预制块底部与凹凸不平的槽底贴合困难的问题，使得坑槽底部能与修补材料能够很好的粘结。坑槽装配式修补工艺缺少了对修补材料的压实，可减少因施工问题导致的坑槽修补质量不佳，容易过早再次出现破损的现象。

2.2.1 坑槽开挖和清理

明确路面破损的边界和深度，按照“圆洞方补、斜洞正补”的原则，划出大致的矩形开槽轮廓线，待修补处不划至轮廓线内；沿此轮廓线进行开挖，切割刀片始终与路面保持垂直作业；切割完成后，沿轮廓线边缘向中部区域进行破碎，严格控制破碎区域不超过轮廓线；对坑槽进行开挖成型后，清理破碎后的废料，使用吹风机将坑槽内包括坑槽附近的灰尘和杂物进行清扫，保留坑槽壁面和底面坚实和基本平整，这有利于提高封水材料和找平材料与原路面和修补块的粘结能力。

2.2.2 基坑处理

观察基坑的状态，若坑底存在松散区域或破碎不彻底的较大凸起，则再次进行小范围凿除作业，并使用扫帚清扫基坑，确保坑底坚实且基本平整。对坑内潮湿处重点作业，直至潮湿处无明显水渍。采用校正直尺，依照修补块厚度，沿切缝缝壁自上而下量取相同厚度，并用记号笔进行标记。

2.2.3 环氧砂浆找平

将配制分装好的BET 粘结剂A、B 组份各取一份（A 组份的分装质量为600g/份，B 组份为200g/份），倒入铁桶中，用搅拌钻上下顺时针搅拌5 分钟左右直至各组分混合均匀。

2.2.4 修补块拼装

在预制块上用粉笔沿着校正直尺划出与坑槽相同尺寸的矩形轮廓线，并沿着轮廓线将修补块切下，将修补块水平吊起，调整修补块位置、方向，使之与基坑边界平齐，然后沿竖直方向放入基坑，整个拼装过程始终保持修补块与地面平行。

2.2.5 接缝处理

将配制分装好的PERA 材料A，B 组份各取一份（A 组份的分装质量为500g/份，B 组份为210g/份），倒入塑料桶中，使用专用搅拌器顺时针搅拌，至混合浆液为均匀的淡黄色，即停止搅拌。将灌缝枪末端橡胶管置于混合浆液中，枪头针管对准接缝处，操作灌缝枪，使浆液注入缝中，直至缝中胶面高度不再下降并且与路面平齐。40min 后，每隔5min 检查胶面是否指干（用手指无法画出明显痕迹），指干后即可开放交通。