养护技术
Technology
HVE超粘磨耗层
HVE超粘磨耗层技术
发布时间:2017/9/18      浏览次数:3764

路面最新养护技术——HVE超粘磨耗层

技术简介:
HVE超粘磨耗层是我司在研制出特种复合改性沥青(乳液)的基础上进行技术创新发明的一种路面养护技术,稀浆混合料的摊铺厚度为1.1~1.3cm,破乳养生后的厚度为1.0~1.2cm,稀浆混合料拌合用的乳液采用特种复合改性沥青(乳液),骨料采用精选优质辉绿岩或玄武岩等坚硬耐磨的碱性石料,骨料的最大粒径为8mm,采用降噪级配设计,水泥采用普通硅酸盐水泥,施工时采用稀浆封层车将骨料、乳液、水、水泥、添加剂等材料按设计比例在匀速行进过程中冷拌冷铺免碾压一次性成型,是一种在MS-3型微表处技术基础上发展而来的最新路面养护技术。目前HVE超粘磨耗层技术已获得1项国家发明专利,7项实用新型专利证书和1项广东省高新技术产品证书,并在国内高速公路、国省道、市政道路均进行了大量的推广应用,普遍得到客户的好评。

HVE特种复合改性沥青(乳液)介绍

  沥青——是研究各种沥青路面结构的基础,如果沥青性能的研发得到突破,那么道路急需的超性能、高性价比的薄层罩面问题就迎刃而解。
  HVE特种复合改性沥青(乳液)是我司自主研发的独家专利产品,是在自行研发的SBS改性沥青基础上,添加复合组分后再乳化制成,是改性乳化沥青革命性的技术突破,为提供安全、环保、高效的道路解决方案奠定了坚实的基础。
HVE特种复合改性沥青(乳液)生产工艺

  HVE特种复合改性沥青(乳液)所有指标应满足交通部现行技术规范(JTG F40-2004)“BCR改性乳化沥青质量技术要求”,此外乳液蒸发残留物的性能还应满足以下技术要求:
  软化点应不小于80℃,25℃弹性恢复应不小于95%,低温5℃延度应不小于35cm,25℃拉拔强度应不小于1.0Mpa,60℃动力粘度应不小于20000pa·s,135℃旋转粘度应不小于6 pa·s,SHRP试验PG等级应达到PG76-22。
   HVE特种复合改性沥青(乳液)蒸发残留物的性能指标均远高于普通BCR改性乳化沥青技术标准,沥青的抗高温性能、抗低温性能、粘结性能、抗开裂及疲劳性能均较普通BCR改性乳化沥青有大大的提高。

 

试验项目
单位
技术要求
试验
方法
BCR改性乳化沥青
特种复合改性沥青(乳液)
破乳速度
慢裂
慢裂
T0658
粒子电荷
阳离子(+)
阳离子(+)
T0653
筛上剩余量 (1.18mm) 不大于
0.1
0.1
T0652
粘度
恩格拉粘度 E25
3~30
3~30
T0622
沥青标准粘度C25,3
s
12~60
12~60
T0621
蒸发残留物
含量 不小于
60
60
T0651
针入度(100g,25℃,5s)
0.1mm
40~100
50~100
T0604
软化点(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
弹性恢复(25℃,不小于)
%
不作要求
95
T0662
拉拔强度(25℃,不小于)
Mpa
不作要求
1.0
60℃动力粘度 不小于
pa·s
不作要求
20000
T0625
135℃旋转粘度 不小于
pa·s
不作要求
6
T0620
SHRP试验PG等级
不作要求
PG76-22
AASHTO TP5-98
与粗、细粒式集料拌合试验
均匀
均匀
T0659
贮存稳定性
1天 不大于
%
1
1
T0655
5天 不大于
%
5
5

技术背景:
  HVE超粘磨耗层是在MS-3型微表处技术基础发展而来的路面养护技术。微表处技术是上世纪80年代诞生于欧美的一种路面养护技术,本世纪初被引入中国,作为一种传统的养护技术,已越来越难以适应国内日益增长的交通量带来的耐久性及乘客对行车舒适性的要求,特别是在南方高温多雨地区尤为明显,以高等级公路常用的MS-3型微表处为例存在的主要的问题如下:
  1、耐久性差,通车一段时间后容易出现路表脱落、掉料、麻面等现象,时间短的不到一年,时间长的2~3年。
  2、路表粗骨料凸起,平整度差,噪音大,行车舒适性差。

主要原因如下:
  1、乳液残留物的沥青的软化点低、粘度小、弹性恢复性能不足,造成混合料粘结强度差,路面强度低,抗变形能力差。
  2、稀浆混合料摊铺厚度薄,通常为0.9~1cm,造成大粒径粗骨料在稀浆混合料摊铺过程中凸起裸露在外表,不仅影响平整度,而且造成混合料密实性差影响耐久性。

  3、国内沥青路面普遍采用半刚性基层或是水泥路面“白改黑”,反射裂缝自下而上产生,微表处易开裂,雨水侵蚀后容易产生脱落、掉料。
  4、乳液生产门槛低,生产企业参差不齐,同质化产品竞争严重,难以保证乳液的质量。
  5、施工企业价格竞争激烈,分包现象严重,为追求利润,难免施工过程中偷工减料。
  HVE超粘磨耗层就是针对MS-3型微表处技术的以上不足改进发展而来, 同样采用稀浆封层车冷拌冷铺施工工艺及混合料配合比试验方法,符合未来绿色养护、快速养护的发展理念。

  1、HVE是(High Viscosity Emulsified-asphalt,高粘度乳化沥青)的缩写。
  2、超粘主要体现在以下两个方面:
  (1)磨耗层与旧路面之间形成超强的粘结。
  (2) 乳液破乳后沥青均匀裹覆石料并经行车碾压密实骨料与沥青之间形成超强粘结。

超粘的形成机理:

1、采用高粘结力特种复合改性沥青(乳液),残留物的沥青软化点高(大于80)、粘度大、粘结力强,弹性恢复性能好。

2、乳液均匀稳定,破乳速度适中,保证破乳后沥青与石料裹覆均匀。

3、细集料采用水洗辉绿岩或玄武岩石粉,含泥少、砂当量大于65,沥青混合料油膜厚,与旧路面粘结力强,混合料的抗剥落性更好;粗集料采用坚硬耐磨的碱性石料,与沥青的粘附性好,增强路面的抗滑及耐磨性

4、稀浆混合料的摊铺厚度提高至1.1~1.3cm,不仅有助于提升路表平整度,降低噪音,而且有助于在行车碾压作用下混合料更密实耐久。

HVE超粘磨耗层的主要特性:

1、优良的抗高温变形能力:采用的特种复合改性沥青(乳液)蒸发残留物软化点达80℃以上,60℃动力粘度20000pa•s以上,25℃弹性恢复达95%以上,有助于提升高温下混合料的抗剪切及变形能力,混合料不易发生车辙、推移、剪切破坏。

  2、优良的抗低温及应力反射开裂能力:采用的特种复合改性沥青(乳液)蒸发残留物5℃延度达35cm以上,低温柔韧性好,有助于提升低温下混合料的抗变形能力,混合料具有一定的抵抗低温开裂及反射裂缝能力

  3、优良的抗疲劳破坏能力:采用的特种复合改性沥青(乳液)蒸发残留物25℃拉拔试验粘结强度达1.0 Mpa以上, 25℃弹性恢复达95%以上,弹性恢复性能好,有助于提升混合料抵抗重复变形引起的疲劳破坏能力。
  4、超强的粘结耐久性:HVE超粘磨耗层的核心技术在于通过改进材料、级配及摊铺厚度不仅使得磨耗层与旧路面之间形成超强的粘结,而且混合料在行车碾压作用下也形成超强的粘结,通车一年后路面现场钻芯做扭剪试验的剪切强度值达0.7MPa以上,路面现场钻芯做拉拔试验的抗拉强度值达0.3MPa以上,粘结强度高;路面现场测渗水系数小于10,基本不渗水,具有超强的耐久性。

  5、行车噪音小:采用降噪优化设计,骨料的最大粒径为8mm,摊铺厚度为1.1~1.3cm,通过减少粗骨料的表面凸起,使表面更均匀密实,增加轮胎有效接触点,达到降低噪音的效果。
  6、优良的抗滑性能及防水性能 :

HVE超粘磨耗层路面摩擦系数测定结果(单位:BPN)

路段
编号
广明(2014)
大石桥(2013)
莲花山(2013)
开达路(2013)
西二环(2010)
机场
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

  表中数据表明,实施HVE超粘磨耗层路面摩擦系数值均较高,在刚实施阶段可达到70BPN以上(广明高速试验段和机场高速),而在实施近五年后的路段(西二环)也均可以保持在50BPN以上。表明HVE超粘磨耗层路面具有良好的抗滑性能。

HVE超粘磨耗层路面表面构造深度测定结果

路段
编号
广明(2014)
大石桥(2013)
莲花山(2013)
开达路(2013)
西二环(2010)
机场
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

  表中激光纹理构造深度测试结果表明,HVE超粘磨耗层具有较大的路表构造深度,随着使用年限的增长,构造深度会有所下降,但总体仍较大数值范围内。

HVE超粘磨耗层路面渗水系数测定结果(单位:ml/min)

路段
编号
广明(2014)
大石桥(2013)
莲花山(2013)
开达路(2013)
西二环(2010)
机场
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

  表中数据表明,所有调研路段渗水系数均为0,即实施HVE超粘磨耗层路面后的路面完全不透水,表明HVE超粘磨耗层具有优异的封水能力。

  7、优良的平整度 :

HVE超粘磨耗层路面平整度测定结果

路段
指标
单位
机场
高速(罩面后)
HVE路面
方华路(罩面后)
HVE路面
国际平整度指数IRI
m/km
1.751
2.453
平整度标准差(σ)
mm
1.044
1.487
路面行驶质量指数RQI
92.5
90.3
平整度评价结果
表中数据显示,实施HVE超粘磨耗层罩面后的沥青路面(机场高速)和水泥混凝土路面(方华路)的平整度评价结果均达到优秀状态。

HVE超粘磨耗层的适用范围及旧路面的预处理
1、用于沥青路面的预防性养护
条件:旧路面应具有充足的结构强度,无结构性破损,承载坚实、稳定、均匀。有轻微裂缝,裂缝宽度不超过5mm;有轻微车辙,车辙深度不超过15mm;麻面、路表剥落严重,平整度不足;路面渗水严重;路表泛油,骨料磨光路表抗滑性能不足;沥青损失、老化严重。

2、用于沥青路面的中修罩面
罩面之前需事先对旧路面进行以下预处理:当局部出现破损时应先对破损部位进行彻底挖补处理;当局部裂缝宽度≥5mm时应先进行灌缝处理;当局部15mm≤车辙深度≤25mm路段可先采用HVE超粘磨耗层回填凹槽修补至原路表标高,并对凸起部位进行铣刨至原路表标高;当局部25mm≤车辙深度≤40mm路段可分多次回填凹槽修补至原路表标高;当局部出现坑槽时应先对坑槽进行修补;当局部出现拥包等隆起型病害时,应先对隆起部位进行铣刨至原路表标高,对凹陷部位进行切割回填修补至原路表标高。

3、用于水泥路面或桥面、隧道道面的“白改黑”罩面
罩面之前需事先对旧路面进行以下预处理:对水泥砼面板开裂严重及破损部位进行挖除,再重新浇筑水泥砼面板;对水泥砼面板脱空部位进行灌浆补强,对沉降部位要先挖除旧水泥砼面板后铺设调平层,再重新浇筑水泥砼面板;水泥砼面板之间的纵横向接缝、切缝及其他裂缝应先清缝再进行灌缝处理;对水泥砼桥面的横向伸缩缝进行清缝、填充织物、粘盖胶布,防止摊铺过程中稀浆混合料堵塞缝隙;对水泥砼面板进行抛丸或拉毛、清除标线、吹扫,确保路表粗糙、洁净;摊铺之前48小时内洒布一层防水粘结层,洒布量为0.3-0.5kg/m2。

几种路面养护技术的经济技术指标比较

项目
MS-3型微表处
超薄磨耗层(Novachip)
热拌沥青混凝土罩面
HVE超粘磨耗层
每平米造价
20-30元
50-60元
60-70元
30-40元
平均使用寿命
1-3年
3-5年
5-8年
5-8年
通车碾压成型后厚度
8-10mm

20-25mm

30-50mm

8-12mm

旧路面是否需铣刨
不需要
不需要
需要
不需要
施工是否受制拌合站
使用摊铺设备
稀浆封层车
超薄磨耗层专用摊铺机
普通摊铺机
稀浆封层车
罩面后路表平整度
粗糙,粗骨料凸起
平整、均匀
平整、均匀
平整、均匀
渗水系数指标
不大于10ml/min

完全透水
不大于300ml/min

不大于10ml/min

密/开级配
抗滑安全性
噪音
是否节能减排
是否减少水雾
一次性修复车辙能力
15mm以下
15mm以下
25mm以下
15mm以下
修补微小裂缝能力

结论:与MS-3型微表处、超薄磨耗层(Novachip)、热拌沥青混凝土罩面等养护技术相比HVE超粘磨耗层在经济技术指标上整体有较大的优势,具有很大的推广价值。HVE超粘磨耗层自2010年在东莞市地方公路及市政道路养护首次应用以来,经6年多的推广,在广东省高速公路、国省道、县乡道及市政道路等均陆续得到大量推广应用,共计实施超过150万平米,均表现出了超强的耐久性、舒适性及安全性,获得广大道路管理者的一致好评。

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