養護技術
Technology
HVE超粘磨耗層

路面最新養護技術——HVE超粘磨耗層

技術簡介:
HVE超粘磨耗層是我司在研制出特種復合改性瀝青(乳液)的基礎上進行技術創新發明的一種路面養護技術,稀漿混合料的攤鋪厚度為1.1~1.3cm,破乳養生后的厚度為1.0~1.2cm,稀漿混合料拌合用的乳液采用特種復合改性瀝青(乳液),骨料采用精選優質輝綠巖或玄武巖等堅硬耐磨的堿性石料,骨料的最大粒徑為8mm,采用降噪級配設計,水泥采用普通硅酸鹽水泥,施工時采用稀漿封層車將骨料、乳液、水、水泥、添加劑等材料按設計比例在勻速行進過程中冷拌冷鋪免碾壓一次性成型,是一種在MS-3型微表處技術基礎上發展而來的最新路面養護技術。目前HVE超粘磨耗層技術已獲得1項國家發明專利,7項實用新型專利證書和1項廣東省高新技術產品證書,并在國內高速公路、國省道、市政道路均進行了大量的推廣應用,普遍得到客戶的好評。

HVE特種復合改性瀝青(乳液)介紹

  瀝青——是研究各種瀝青路面結構的基礎,如果瀝青性能的研發得到突破,那么道路急需的超性能、高性價比的薄層罩面問題就迎刃而解。
  HVE特種復合改性瀝青(乳液)是我司自主研發的獨家專利產品,是在自行研發的SBS改性瀝青基礎上,添加復合組分后再乳化制成,是改性乳化瀝青革命性的技術突破,為提供安全、環保、高效的道路解決方案奠定了堅實的基礎。
HVE特種復合改性瀝青(乳液)生產工藝

  HVE特種復合改性瀝青(乳液)所有指標應滿足交通部現行技術規范(JTG F40-2004)“BCR改性乳化瀝青質量技術要求”,此外乳液蒸發殘留物的性能還應滿足以下技術要求:
  軟化點應不小于80℃,25℃彈性恢復應不小于95%,低溫5℃延度應不小于35cm,25℃拉拔強度應不小于1.0Mpa,60℃動力粘度應不小于20000pa·s,135℃旋轉粘度應不小于6 pa·s,SHRP試驗PG等級應達到PG76-22。
   HVE特種復合改性瀝青(乳液)蒸發殘留物的性能指標均遠高于普通BCR改性乳化瀝青技術標準,瀝青的抗高溫性能、抗低溫性能、粘結性能、抗開裂及疲勞性能均較普通BCR改性乳化瀝青有大大的提高。

 

試驗項目
單位
技術要求
試驗
方法
BCR改性乳化瀝青
特種復合改性瀝青(乳液)
破乳速度
慢裂
慢裂
T0658
粒子電荷
陽離子(+)
陽離子(+)
T0653
篩上剩余量 (1.18mm) 不大于
0.1
0.1
T0652
粘度
恩格拉粘度 E25
3~30
3~30
T0622
瀝青標準粘度C25,3
s
12~60
12~60
T0621
蒸發殘留物
含量 不小于
60
60
T0651
針入度(100g,25℃,5s)
0.1mm
40~100
50~100
T0604
軟化點(TR&B) 不小于
53
80
T0606
延度(5℃) 不小于
cm
20
35
T0605
溶解度(三氯乙烯) 不小于
%
97.5
97.5
T0607
彈性恢復(25℃,不小于)
%
不作要求
95
T0662
拉拔強度(25℃,不小于)
Mpa
不作要求
1.0
60℃動力粘度 不小于
pa·s
不作要求
20000
T0625
135℃旋轉粘度 不小于
pa·s
不作要求
6
T0620
SHRP試驗PG等級
不作要求
PG76-22
AASHTO TP5-98
與粗、細粒式集料拌合試驗
均勻
均勻
T0659
貯存穩定性
1天 不大于
%
1
1
T0655
5天 不大于
%
5
5

技術背景:
  HVE超粘磨耗層是在MS-3型微表處技術基礎發展而來的路面養護技術。微表處技術是上世紀80年代誕生于歐美的一種路面養護技術,本世紀初被引入中國,作為一種傳統的養護技術,已越來越難以適應國內日益增長的交通量帶來的耐久性及乘客對行車舒適性的要求,特別是在南方高溫多雨地區尤為明顯,以高等級公路常用的MS-3型微表處為例存在的主要的問題如下:
  1、耐久性差,通車一段時間后容易出現路表脫落、掉料、麻面等現象,時間短的不到一年,時間長的2~3年。
  2、路表粗骨料凸起,平整度差,噪音大,行車舒適性差。

主要原因如下:
  1、乳液殘留物的瀝青的軟化點低、粘度小、彈性恢復性能不足,造成混合料粘結強度差,路面強度低,抗變形能力差。
  2、稀漿混合料攤鋪厚度薄,通常為0.9~1cm,造成大粒徑粗骨料在稀漿混合料攤鋪過程中凸起裸露在外表,不僅影響平整度,而且造成混合料密實性差影響耐久性。

  3、國內瀝青路面普遍采用半剛性基層或是水泥路面“白改黑”,反射裂縫自下而上產生,微表處易開裂,雨水侵蝕后容易產生脫落、掉料。
  4、乳液生產門檻低,生產企業參差不齊,同質化產品競爭嚴重,難以保證乳液的質量。
  5、施工企業價格競爭激烈,分包現象嚴重,為追求利潤,難免施工過程中偷工減料。
  HVE超粘磨耗層就是針對MS-3型微表處技術的以上不足改進發展而來, 同樣采用稀漿封層車冷拌冷鋪施工工藝及混合料配合比試驗方法,符合未來綠色養護、快速養護的發展理念。

  1、HVE是(High Viscosity Emulsified-asphalt,高粘度乳化瀝青)的縮寫。
  2、超粘主要體現在以下兩個方面:
  (1)磨耗層與舊路面之間形成超強的粘結。
  (2) 乳液破乳后瀝青均勻裹覆石料并經行車碾壓密實骨料與瀝青之間形成超強粘結。

超粘的形成機理:

1、采用高粘結力特種復合改性瀝青(乳液),殘留物的瀝青軟化點高(大于80)、粘度大、粘結力強,彈性恢復性能好。

2、乳液均勻穩定,破乳速度適中,保證破乳后瀝青與石料裹覆均勻。

3、細集料采用水洗輝綠巖或玄武巖石粉,含泥少、砂當量大于65,瀝青混合料油膜厚,與舊路面粘結力強,混合料的抗剝落性更好;粗集料采用堅硬耐磨的堿性石料,與瀝青的粘附性好,增強路面的抗滑及耐磨性

4、稀漿混合料的攤鋪厚度提高至1.1~1.3cm,不僅有助于提升路表平整度,降低噪音,而且有助于在行車碾壓作用下混合料更密實耐久。

HVE超粘磨耗層的主要特性:

1、優良的抗高溫變形能力:采用的特種復合改性瀝青(乳液)蒸發殘留物軟化點達80℃以上,60℃動力粘度20000pa•s以上,25℃彈性恢復達95%以上,有助于提升高溫下混合料的抗剪切及變形能力,混合料不易發生車轍、推移、剪切破壞。

  2、優良的抗低溫及應力反射開裂能力:采用的特種復合改性瀝青(乳液)蒸發殘留物5℃延度達35cm以上,低溫柔韌性好,有助于提升低溫下混合料的抗變形能力,混合料具有一定的抵抗低溫開裂及反射裂縫能力

  3、優良的抗疲勞破壞能力:采用的特種復合改性瀝青(乳液)蒸發殘留物25℃拉拔試驗粘結強度達1.0 Mpa以上, 25℃彈性恢復達95%以上,彈性恢復性能好,有助于提升混合料抵抗重復變形引起的疲勞破壞能力。
  4、超強的粘結耐久性:HVE超粘磨耗層的核心技術在于通過改進材料、級配及攤鋪厚度不僅使得磨耗層與舊路面之間形成超強的粘結,而且混合料在行車碾壓作用下也形成超強的粘結,通車一年后路面現場鉆芯做扭剪試驗的剪切強度值達0.7MPa以上,路面現場鉆芯做拉拔試驗的抗拉強度值達0.3MPa以上,粘結強度高;路面現場測滲水系數小于10,基本不滲水,具有超強的耐久性。

  5、行車噪音小:采用降噪優化設計,骨料的最大粒徑為8mm,攤鋪厚度為1.1~1.3cm,通過減少粗骨料的表面凸起,使表面更均勻密實,增加輪胎有效接觸點,達到降低噪音的效果。
  6、優良的抗滑性能及防水性能 :

HVE超粘磨耗層路面摩擦系數測定結果(單位:BPN)

路段
編號
廣明(2014)
大石橋(2013)
蓮花山(2013)
開達路(2013)
西二環(2010)
機場
高速(2014)
1
68
60
54
64
52
72
2
77
58
52
66
52
74
3
69
59
59
60
54
70
4
71
63
64
71
48
68
5
72
61
62
58
50
69
6
75
65
52
63
49
71
平均值
72
61
57
64
51
71

  表中數據表明,實施HVE超粘磨耗層路面摩擦系數值均較高,在剛實施階段可達到70BPN以上(廣明高速試驗段和機場高速),而在實施近五年后的路段(西二環)也均可以保持在50BPN以上。表明HVE超粘磨耗層路面具有良好的抗滑性能。

HVE超粘磨耗層路面表面構造深度測定結果

路段
編號
廣明(2014)
大石橋(2013)
蓮花山(2013)
開達路(2013)
西二環(2010)
機場
高速(2014)
1
0.71
0.77
0.54
0.80
0.54
1.04
2
0.68
0.76
0.66
0.78
0.68
0.85
3
0.88
0.77
0.54
0.80
0.74
0.80
4
0.94
0.71
0.50
0.74
0.56
0.85
5
0.87
0.78
0.54
0.81
0.60
0.75
6
0.92
0.71
0.47
0.74
0.69
0.74
7
0.92
0.81
0.83
0.84
0.63
0.74
8
0.65
0.74
0.75
0.77
0.65
0.80
9
0.88
0.77
0.62
0.80
0.54
0.66
10
0.97
0.63
0.63
0.65
0.54
0.93
平均值
0.84
0.75
0.61
0.77
0.62
0.81

  表中激光紋理構造深度測試結果表明,HVE超粘磨耗層具有較大的路表構造深度,隨著使用年限的增長,構造深度會有所下降,但總體仍較大數值范圍內。

HVE超粘磨耗層路面滲水系數測定結果(單位:ml/min)

路段
編號
廣明(2014)
大石橋(2013)
蓮花山(2013)
開達路(2013)
西二環(2010)
機場
高速(2014)
1
0
0
0
0
0
0
2
0
0
0
0
0
0
3
0
0
0
0
0
0
平均值
0
0
0
0
0
0

  表中數據表明,所有調研路段滲水系數均為0,即實施HVE超粘磨耗層路面后的路面完全不透水,表明HVE超粘磨耗層具有優異的封水能力。

  7、優良的平整度 :

HVE超粘磨耗層路面平整度測定結果

路段
指標
單位
機場
高速(罩面后)
HVE路面
方華路(罩面后)
HVE路面
國際平整度指數IRI
m/km
1.751
2.453
平整度標準差(σ)
mm
1.044
1.487
路面行駛質量指數RQI
92.5
90.3
平整度評價結果
表中數據顯示,實施HVE超粘磨耗層罩面后的瀝青路面(機場高速)和水泥混凝土路面(方華路)的平整度評價結果均達到優秀狀態。

HVE超粘磨耗層的適用范圍及舊路面的預處理
1、用于瀝青路面的預防性養護
條件:舊路面應具有充足的結構強度,無結構性破損,承載堅實、穩定、均勻。有輕微裂縫,裂縫寬度不超過5mm;有輕微車轍,車轍深度不超過15mm;麻面、路表剝落嚴重,平整度不足;路面滲水嚴重;路表泛油,骨料磨光路表抗滑性能不足;瀝青損失、老化嚴重。

2、用于瀝青路面的中修罩面
罩面之前需事先對舊路面進行以下預處理:當局部出現破損時應先對破損部位進行徹底挖補處理;當局部裂縫寬度≥5mm時應先進行灌縫處理;當局部15mm≤車轍深度≤25mm路段可先采用HVE超粘磨耗層回填凹槽修補至原路表標高,并對凸起部位進行銑刨至原路表標高;當局部25mm≤車轍深度≤40mm路段可分多次回填凹槽修補至原路表標高;當局部出現坑槽時應先對坑槽進行修補;當局部出現擁包等隆起型病害時,應先對隆起部位進行銑刨至原路表標高,對凹陷部位進行切割回填修補至原路表標高。

3、用于水泥路面或橋面、隧道道面的“白改黑”罩面
罩面之前需事先對舊路面進行以下預處理:對水泥砼面板開裂嚴重及破損部位進行挖除,再重新澆筑水泥砼面板;對水泥砼面板脫空部位進行灌漿補強,對沉降部位要先挖除舊水泥砼面板后鋪設調平層,再重新澆筑水泥砼面板;水泥砼面板之間的縱橫向接縫、切縫及其他裂縫應先清縫再進行灌縫處理;對水泥砼橋面的橫向伸縮縫進行清縫、填充織物、粘蓋膠布,防止攤鋪過程中稀漿混合料堵塞縫隙;對水泥砼面板進行拋丸或拉毛、清除標線、吹掃,確保路表粗糙、潔凈;攤鋪之前48小時內灑布一層防水粘結層,灑布量為0.3-0.5kg/m2。

幾種路面養護技術的經濟技術指標比較

項目
MS-3型微表處
超薄磨耗層(Novachip)
熱拌瀝青混凝土罩面
HVE超粘磨耗層
每平米造價
20-30元
50-60元
60-70元
30-40元
平均使用壽命
1-3年
3-5年
5-8年
5-8年
通車碾壓成型后厚度
8-10mm

20-25mm

30-50mm

8-12mm

舊路面是否需銑刨
不需要
不需要
需要
不需要
施工是否受制拌合站
使用攤鋪設備
稀漿封層車
超薄磨耗層專用攤鋪機
普通攤鋪機
稀漿封層車
罩面后路表平整度
粗糙,粗骨料凸起
平整、均勻
平整、均勻
平整、均勻
滲水系數指標
不大于10ml/min

完全透水
不大于300ml/min

不大于10ml/min

密/開級配
抗滑安全性
噪音
是否節能減排
是否減少水霧
一次性修復車轍能力
15mm以下
15mm以下
25mm以下
15mm以下
修補微小裂縫能力

結論:與MS-3型微表處、超薄磨耗層(Novachip)、熱拌瀝青混凝土罩面等養護技術相比HVE超粘磨耗層在經濟技術指標上整體有較大的優勢,具有很大的推廣價值。HVE超粘磨耗層自2010年在東莞市地方公路及市政道路養護首次應用以來,經6年多的推廣,在廣東省高速公路、國省道、縣鄉道及市政道路等均陸續得到大量推廣應用,共計實施超過150萬平米,均表現出了超強的耐久性、舒適性及安全性,獲得廣大道路管理者的一致好評。

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