同步碎石封层技术及设备

同步碎石封层技术的发展及国内外现状：1、沥青路面的预防性养护。预防性养护可以防止路面病害的进一步扩展，减缓路面使用性能能的恶化进程，延长路面使用寿命，提高路面的服务效能，节约养护维修资金，通常用于尚没有发生损坏或只有轻微病害的路面。在已有路面上敷设一层防护层来保护原有的路面的方法是预防性养护的主要手段。由于预防性养护具有巨大的经济效益和社会效益，人们越来越重视对这种技术的研究与应用。预防性养护技术可以分为：裂缝填封（crack sealing）、雾层封层（gog seal）、石屑封层（chipseal）、冷薄层罩面（包括稀浆封层、微表封层和覆盖封层）、热薄层罩面（包括开级配、密级配和间断级配）。裂缝填封一般用于防止雨水、冰雪等通过裂缝渗入路面，通常需要进行扩缝处理，其有效寿命只有几年；雾层封层是将雾状的乳化沥青或再生剂喷洒到老化的沥青路面上，用于处理路面材料的松散、氧化及微小裂缝，一般期望寿命约3~4年；石屑封层是在路面上喷洒一层沥青材料，紧接着撒布砂、单粒径或适当级配的集料，并紧跟着进行碾压。他主要用于防止水的渗入，改善路面抗滑性和耐磨性，改善路面使用性能；热薄层罩面可以防止路面品质下降、恢复路面的抗滑阻力、修复路面的缺陷和轮廓，这种养护的成本一般较高。2、同步碎石封层技术及其特点。所谓同步碎石封层，就是用专用设备即同步碎石封层车及粘结材料（改性沥青或改性乳化沥青）同步铺洒在路面上，通过自然行车碾压或轮胎压路机碾压形成单层沥青碎石磨耗层，他主要作为路面表处层使用，也可用于低等级公路的面层施工。头同步碎石封层将粘结剂的喷洒与集料撒布两道工序集中在一台车上同时完成，可以使碎石颗粒立即与刚喷洒的粘结剂相接触。此时，由于热沥青或乳化沥青流动性较好，能是随时更深地埋入粘结剂内。同步碎石封层技术缩短了粘结剂喷洒与集料撒布之间的间隔，增加了集料颗粒与粘结剂的裹覆面积，更易保证他们之间稳定的比例关系，提高了作业效率，减少了设备培植，降低了施工成本。沥青路面经过同步碎石封层处理后，使路面具有良好的抗滑性能和防渗水性能，能有效治愈路面贫油、掉粒、轻微网裂、车辙、沉陷等病害，主要用于道路的预防性养护和修复性养护，无论是高速公路还是普通公路都可以使用此项养护新技术。在美国，据记载同步随时封层可延长路面使用寿命10年以上；澳大利亚有关机构研究表明，同步碎石封层技术能使损坏比较严重的道路寿命增加10~15年。同步碎石封层技术主要有以下几个特点；（1）同步碎石封层实质是靠一定厚度沥青膜（1~2mm）粘结的超薄沥青碎石表面处治层，其整体力学特征是柔性的，能增加路面抗裂性能、治愈路面龟网裂、减少路面反射裂缝、提高路面防渗水性能，用于道路养护可延长路面使用寿命10年以上，若使用聚合物改性粘结料效果更佳。（2）同步碎石封层可以大大提高原路面的摩擦系数，即增加路面防滑性能，并能使路面平整度得到一定程度的恢复；（3）通过采用局部多层摊铺不同粒径石料的施工方法，同步碎石封层能有效治愈深达10cm以上的车辙、沉陷等病害，这一点是企图养护方法无法比拟的；（4）同步碎石封层可以作为低等级公路的过渡型路面，以缓解公路建设资金严重不足的矛盾；（5）同步碎石封层工序简单、施工速度快，可即时限速开放交通；（6）无论用于道路养护还是作为过渡型路面，同步碎石封层的性能价格比明显优于其他表处方法，从而大大降低道路的维修养护成本。3、同步碎石封层技术的发展与现状：同步碎石封层技术，从20世纪80年代开始在法国被大规模采用，20世纪90年代传播到整个欧洲各国及美国，还在俄罗斯、印度、非洲、澳洲等数十个国家和地区中得到推广。据统计，在欧洲有95%以上的公路均采用这项技术进行养护。4、同步碎石封层技术在我国的应用。目前，同步碎石封层技术在我国辽宁省、湖南省等地的高速公路下封层及国道、省道的建设中大已经得到应用。由于这项技术优越的性能，许多公路建设部门大对他产生了浓厚的兴趣，但总的来说，由于这项技术在我国才刚刚开始得到应用，许多施工工艺还没有完全掌握，更缺乏施工经验，在施工材料的研究上还处于空白，在同步碎石封层车的研究上还没有开始，还有许多 理论上和应用上的问题没有掌握。与其他技术如稀浆封层技术相比，同步碎石封层技术具有较强的防水性，极高的防滑性，北京具有处理路面裂缝的良好性能，这非常适合我国许多地方降水多、雨季长、山区广的气候特点。我国区域辽阔，公路状况差异大，而同步碎石封层技术既适用于高等级公路，也适用于普通城市公路、乡村公路等，而且不受各种不同的气候、交通能力等因素的影响。另外，同步碎石封层技术是能耗较低的路面养护技术，即不需要花很大的投资就可以覆盖较大的使用区域，这也是该项计划素得以迅速发展的基础，对于尚处于发展阶段的中国来说是非常适合的。 同步碎石封层施工工艺：1、要求：从对沥青路面的预防性养护的角度来看，与其他的技术相比，同步碎石封层技术并没有对施工条件提出更高的要求，但是为了提高养护性能，充分发挥这种新技术的优势，还是需要有一定的条件。首先，要对公路表面损伤进行诊断，明确将要进行修补的要害问题；充分考虑沥青结合料和骨料的质量标准，比如其润湿性、粘合性、耐磨性、抗压性等；在技术规范所允许的范围内进行摊铺操作；正确合理地选择材料，确定级配，正确操作摊铺设备。2、同步碎石封层施工工艺：（1）常用的结构：普遍采用间断级配结构，碎石封层所用石料粒径范围有严格要求，即等粒径石料最理想。考虑到石料加工的难易程度及路面防滑性能的要求不同，可2~4mm,4~6mm,6~10mm,8~12mm,10~14mm等5档，比较常用的粒径范围为4~6mm,6~10mm这两种，而8~12mm和10~14mm两档主要用于低等级公路过渡型路面的下面层或中面层。（2）根据路面平整度情况和抗滑性能要求确定石料的粒径范围。一般路面掩护进行一次碎石封层即可，在路面平整度较差说可选用适宜粒径的石料作为下封层找平，然后再做上封层。碎石封层作为低等级公路路面时须2层或3层，各层石料粒径应互相搭配以能产生嵌挤作用，一般遵循下粗上细的原则；（3）封层前要对原路面进行认真清扫，作业过程中应保证足够数量的胶轮压路机以便在沥青温度降低之前或乳化沥青破乳后能及时完成碾压定位工序。另外，封层后即可通车，但在初期应限制车速，待2h后可完全开放交通，从而防止快速行车造成石子飞溅；（4）使用改性沥青作为粘结料时，为保证雾状喷洒而形成均匀、等厚度的沥青膜，必须保证沥青的温度在160℃~170℃范围内；（5）同步碎石封层车的喷油嘴高度不同，所形成的沥青膜厚度会不同（因为各个喷嘴喷出的扇形雾状沥青重叠情况不同），通过调整喷嘴高度使得沥青膜的厚度符合要求；（6）同步碎石封层车应以适宜的速度均匀行驶，在此前提下石料和粘结料两者的撒布率必须匹配；（7）作为表处层或磨耗层的碎石封层，其使用条件是原路面平整度和强度满足要求。 同步碎石封层的材料：1、粘结料。同步碎石封层技术的领先性能很高，但对适用沥青没有特别严格的要求。可以使用不同的沥青结合料，如软化纯沥青、聚合物改性沥青、乳化沥青、聚合物改性乳化沥青、稀释沥青等，热沥青主要由于大规模封层。2、石料。碎石要求经过反击破碎（或锤式破碎）得到的碎石，针片状石料严格控制在15%以内，几何尺寸要好，不含杂质和石粉，压碎值小于14%，对石料酸碱性无特殊要求，并严格经过水洗风干。同步碎石封层设备：1、同步碎石封层技术对设备的要求：同步碎石封层技术的主要是同步碎石封层车，与1辆同步碎石封层车配套的主要机械设备有50型以上转载机1台、石料加工清洗设备1台、12~16t胶轮压路机1台、8t以上水车1台、路面除尘设备1台、小型铣刨设备1台。25t热沥青加（保）温车1台、（乳化）沥青运输车若干台。在同步碎石封层车的使用上，该项技术对操作手的要求较高，操作人员必须懂得机械的工作原理，同时操作要相当熟练，否则将铺不出高质量的路面。2、同步碎石封层车的结构及其关键技术：同步碎石封层车目前国内并没有产品，也没有发现有单位在研究，但随着同步碎石封层技术的推广应用，国内多同步碎石封层车的需求将是必然的。同步碎石封层车的结构设计可以在稀浆封层车的基础上进行，根据碎石封层技术的特点，要求同步碎石封层车应该具有给料、拌和、摊铺和计量等功能。同步碎石封层车从结构上可以分为行驶底盘部分、作业部分和控制部分。行驶底盘部分完成机器的行驶任务，并支承其它部分的重量，要求工作速度能够精确控制并达到恒速；作业部分完成作业过程中各种物料的存贮、输送、搅拌、摊铺等任务，这部分可以由给料系统、拌和系统、摊铺系统、动力传动系统等组成；控制部分完成队车辆速度、给料速度、各种物料计量、粘结剂保温、拌和时间等的控制，是同步碎石车的关键部分。在目前的沥青路面养护技术中，乳化沥青及改性沥青的生产工艺已经相当成熟。同步碎石封层车可以将粘结剂的喷洒与石料的散布同时进行，相比于传统的石屑封层设备来说必须解决一些关键技术，以完成一些特殊的技术要求。（1）设计合理的粘结剂喷洒装置，保证对喷洒量及其均匀性进行精确调节与控制；（2）设计先进合理的沥青温度控制系统；（3）能够精确调节和控制碎石的撒布量及其均匀性；（4）保证粘结剂喷洒与碎石撒布要高度保持一致。