开槽式压力热灌注道路裂缝预防性养护技术2

1、技术工作总结报告编制单位：广东易山重工股份有限公司编制时间：2014.01.18 目 录一、成果名称1二、摘要1三、正文21、立项依据及国内外技术背景22、技术特征、主要技术指标及创新点43、与国内外同类典型产品技术性能的比较64、解决关键技术的具体措施和技术方案75、技术成熟程度116、对社会经济发展和科技进步的意义127、推广应用的条件和前景12一、成果名称 开槽式压力热灌注道路裂缝预防性养护技术-(说明：本技术包含了灌缝机和吸尘式开槽机)二、摘要研究表明：一条按照设计要求质量合格的路面，当寿命75%时，性能一般会下降40%，但是如果不及时维修养护，再使用12%的寿命，性能将再次下降40%

2、，这样就造成了养护费用几倍的增加，严重影响高速公路的使用寿命。本项目“开槽式压力热灌注道路裂缝预防性养护技术”属于交通运输科学领域中交通运输建筑工程-公路工程机械设计与制造技术，另涉及工程设备智能控制，节能控制技术以及材料科学、环境保护等学科领域；是一项综合性、实用性的工程技术。该预防性养护技术的推广和应用，能够有效地抑制裂缝的扩展，及时地对裂缝进行修补，提高公路的使用寿命，有效地保证和提高公路的养护质量、速度、效率、安全和服务水平，保证公路运输大动脉畅通，充分发挥经济、快速、方便、安全的优势，降低养护成本，提高经济效益。该技术的研究主要是开发一种用于公路沥青道路裂缝处理的压力热灌注机械，提高

3、路面平整性、实用性、保养年限的技术。从目前完成的设计方案来看其结构和性能是目前国内同类机械当中先进的产品，已经逐步赶上了国外先进产品水平。三、正文1、立项依据及国内外技术背景经济要发展，路是先行者。目前国有高速公路总里程年年都在增加，道路的建设势必促进经济的发展，在促进经济发展的同时，道路的养护尤为重要。我国前期建设的公路陆续进入养护阶段，道路在长期的辗转中会出现各种各样的病害，沥青路面裂缝就是路面的各类破损中最常见、最易发生和最早期产生的病害之一，它几乎伴随着沥青路面的整个时期，并随着路龄的增长而加重。由于沥青路面产生裂缝后，路面污水流入，破坏路面面层和基层稳定性，可能造成更加严重的路面病害

4、产生，不但影响居民出行以及行车安全，而且增加维修费用，及时地处理公路裂缝在公路的前期养护中担当着不可或缺的角色。开槽式压力热灌注道路裂缝预防性养护技术就是国外最为常用的一种道路裂缝修补方式，是采用专业设备（开槽机、灌缝机等）和专用材料（灌缝胶）进行裂缝维修的一项预防性养护技术。其工艺效率高、节省体力，深受使用者的喜爱，现已经成为一种对于公路、机场、道路、桥梁、停车场、收费站等沥青路面不规则裂缝及水泥路面接缝进行密封处理的专用技术。通过对沥青路面早期出现的裂缝病害进行灌缝处理，延长了道路的使用年限，不仅大大节约了公路的经济成本，而且对于环境保护有着显著地影响，是“可持续发展"战略在公路

5、建设领域的应用。在国家不断倡导节能减排的环境下，开槽灌缝机已经真正实现连续投料作业，效率高，能耗低，降低50%以上的污染物排放，其创造的经济效益是十分可观的。1987年，美国SHRP 计划中对养护费用效益的研究结论：整个路面寿命周期内进行3-4次的预防性养护可延长使用寿命1015年，节约养护费用4550（如下图所示）开槽式热修补技术的社会效益：通过对沥青路面裂缝灌缝新技术的推广应用，不仅可减低养护费用，耐久性明显提高，降低劳动强度，而且可缩短施工工期，减少对交通的影响，大大延长了沥青路面使用寿命，推迟了路面大中修养护的时间，取得了良好的经济效益和社会效益。无需长时间或者反复在路面上作业，对施工

6、人员来说，危险性小，依靠机械进行灌缝处理，不会对人身造成伤害，安全可靠。其中，开槽灌缝后的路面耐久性明显提高，而且行车更为舒适、安全。因而得到了国内外广泛的应用。灌缝技术在欧美发达国家比较成熟，这些国家的灌缝技术、产品和市场已经处于成熟期，灌缝技术伴随产品经过几十年的发展，技术成已经熟，产品也已形成系列化，同时这些企业不是单纯的生产灌缝设备，而且也生产开槽设备和专业密封胶，形成产品的系列和产业的延伸，可以为裂缝病害处理提供成套的解决方案。比较著名的灌缝机厂家有韩国路宝、美国Cimline和Crafco公司、德国Brening公司、加拿大的Susteg公司等。其中比较有影响的是美国Crafco公

7、司，这家公司是目前为止唯一的一家家生产公路养护成套设备又生产各种形式养护材料的公司，其产品在各个发展中国家也有使用。国内已有技术研究背景，主要分为以下三大类：（1） 非开槽修补技术（传统修补技术）非开槽修补技术适合对微裂缝进行修补，根据使用材料不同，这种修补技术可分为热补和冷补2种。AH-110重交通石油沥青热补施工机具设备：沥青热熔和喷涂设备（安装在工程车上）。施工工艺：准备工作备料加热溶解AH-110重交通石油沥青清除裂缝四周灰尘骑缝喷涂热熔石油沥青抹板抹平自然冷却开放交通。（2） 改性乳化沥青冷补施工技术改性乳化沥青是液态的混合冷补材料，对机具设备无特殊要求，现场搅拌后人工刮涂封缝（三涂

8、）。施工工艺：准备工作清缝工人拌料人工刮涂一次固化二次刮涂固化三次刮涂固化开放交通（固化时间15-20min）。 （3）开槽修补技术开槽修补技术适合于中小裂缝，是国外通用的裂缝处理方法，使用的设备包括开槽机和灌缝机，补缝材料采用针对裂缝修补专门设计的密封胶（改性沥青聚合物），开槽尺寸至少为1cm宽，1-3cm深，开槽的深度、宽度比不应超过2:1，深度比越低越好。施工工艺：准备工作（启动灌缝机加热密封胶）开槽清槽灌缝养护。开槽式压力热灌注道路裂缝技术是属于新型的开槽修补技术，它是指通过开槽机对裂缝开槽后，用热喷枪或吹风机等辅助设备将槽内的碎渣及灰尘吹净，再用灌缝机将密封胶压力热灌注到裂缝的技术。

9、2、技术特征、主要技术指标及创新点灌缝修补工艺研究技术路线路面裂缝成因分析国内外路面裂缝处置工艺调研裂缝处置工艺研究开槽式压力热灌注道路裂缝的工艺研究裂缝处置材料裂缝处置设备热喷枪开槽机机灌缝机开槽式压力热灌注道路裂缝的工艺应用“开槽式压力热灌注道路裂缝预防性养护的研究”主要用于沥青道路裂缝的预防性养护领域，对道路的中、小型裂缝（裂缝宽为5-25mm）病害进行处理，从而修补裂缝，确保道路的整体使用性能，可延长公路的使用寿命。该道路预防性养护技术的核心就是要在正确的时间、正确的路面选择使用正确的养护技术。（1）技术特征：1）该技术适用于普通沥青和灌缝胶材料；灌缝料通过沥青泵输出，流量速度可无级调

10、节；2）需要开槽机进行扩缝处理，使灌缝效果更好；3）出料管道采用电加热系统，有效地杜绝灌缝料在软管中的冷凝问题，同时减少人工清理软管的次数；喷出的灌封胶温度也达到了施工温度。4）该技术采用双数码液晶温控器，适时显示和调整导热油温度、密封胶温度和灌缝软管温度;控制面板集中操作，简便省力；可自动停止加热。5）导热油间接加热，加热时间不超过45分钟；热熔釜具有良好的隔热、保温功能；6）同一种路面预防性养护技术，实施的时机不同，其路用效果和使用寿命也会完全不同。（2）性能指标1）适应温度：-30-502）熔料时间：30-40 min；3）泵送流量：15升/分；4）保温6小时，每隔一小时测量值均2；5）

11、灌缝压力：可随意调节控制，开关料流远程控制，灌缝压力20磅。6）控制方式：全程电脑自动控制；7）15min完成施工通车；8）外观质量好，修补后的路面平顺美观；9）防水性能：效果好；10）使用寿命：可以达5-7年的时间。（3）本项目技术的新颖性、创造性和实用性：1）采用国际先进的压力灌注工艺，使灌缝胶与缝壁达到更加的粘合，同时保证出料流量的一致稳定性。2）该技术采用“双重循环加热系统”既能提高料箱内灌缝胶受热效率，又可以减少导热油的使用，节约成本。3）该技术配置了外置式出料泵比浸没式出料泵具有更大的容积，维修、更换更加方便快捷；4）该技术更为节约能源，热熔釜导热油夹层设计比同类产品使用更少的导热

12、油，进一步提高加热速度，降低更换成本；5）该技术人性化设计，6米长电加热软管比通常用4.5米软管作业面积增加78%以上，经过特殊改进后的加热软管更加耐弯折，轻便；6）该技术集成化设计，开槽机集成在灌缝机底盘上，通过吊臂自由装卸，施工运输更方便。创造性：1）该技术采用了双数码液晶温控器，实时显示和调整导热油温度、灌缝胶温度和出料软管温度。确保达到最佳的灌缝施工温度，同时可以避免灌缝材料因受热温度过高而烧焦，在提升工作效率的同时，还能节约燃油消耗。2）根据缝槽的宽度和深度不同，对灌缝胶的出料流量大小要求也不一。该技术流量可以调节，以保证最佳的灌缝效果。3）选用的螺旋式外置泵不仅在流量上远超国内同类

13、产品，且该泵可进行正反转，正转时能实现出料，反转时能将加热软管的余料进行回收，这样既能节省灌缝胶也能避免余料凝结导致软管堵塞。4）该产品料箱采用先进的“双重循环加热系统”，可将加热料箱底部熔化的灌缝胶回流到料箱上部对灌缝胶进行双重加热，减少等待时间，充分的保证了最快的熔胶速度和最好的胶体施工温度；同时料箱内带有立式搅拌器，液压驱动正反转，保证料箱内施工材料温度平衡。实用性：快速加热，快速施工，快速恢复通车。3、 与国内外同类典型产品技术性能的比较传统技术现有技术（有简单的机械作为辅助设备）新型开槽式压力热灌注技术搅拌和泵送动力来源人工搅拌，人工灌注，费时费人力，浇灌效果差，失效率高，保养年限一

14、年电机驱动，电机性能不够稳定，易出现故障，误操作还会烧坏电机液压驱动，性能稳定，故障率几乎为零送料方式人工提着沥青桶灌缝，费时费人力，灌缝效果差螺旋输送填料，沥青料流量不均，受粘度和出口压力影响，或压力灌注无溢流阀，人工凭经验进行压力调节容积式泵送压力热灌注，增设溢流阀保证沥青料流量均匀，不受粘度和出口压力的影响加热效果木材，原始加热方式，热效率低，易烧焦沥青料，有异味，效果差煤炭直接加热，热效率低，易烧焦沥青料，有异味，效果较差，仅依靠搅拌加热沥青料，加热缓慢，时间长导热油间接加热，柴油为燃料，热效率高，不会烧焦沥青料，无异味，效果好，双重循环加热系统，加热快速，时间短灌缝效果普通沥青的弹性

15、恢复力和粘结力很差，起不到防水作用且寿命短，每年需要重复灌缝沥青料经过不规范的加热，无压力填料或者压力不稳也使得裂缝修补后效果差，1-2年内又得进行修补使用专用的密封胶灌缝，有足够的弹性恢复力和粘结力，防水效果好，同时稳压灌注修补，使用寿命可以达5-7年的时间安全程度沥青易灼伤人员，有异味，工人长时间并反复在路上作业，危险性大基本不会对施工人员造成伤害，较为安全不会对施工人员造成伤害，安全可靠4、解决关键技术的具体措施和技术方案（1）灌缝设备加热密封胶的加热效率的问题灌缝设备对密封胶的加热效率包括两个方面的内容：达到预期效果所需的加热时间和热能利用率；要求加热时间要短（利于加快路面施工速度，缓

16、解交通压力），热能利用率高（利于节约能源，延长设备施工持续性）。如何让加热器达到两方面优异性兼顾，属于一个技术难题。为解决这个技术难题，我们主要从以下两个方面着手进行了研究和技术攻关：1）加热技术采用了先进的“双重循环加热系统”技术，其可将加热料箱底部熔化的灌缝胶回流到料箱上部对灌缝胶进行加热，减少等待时间，充分地保证了最快的熔胶速度和最好的胶体施工温度；同时料箱内带有立式搅拌器，液压驱动正反转，保证料箱内施工材料温度平衡；通过热熔釜上下回流和釜内搅拌，达到了双重循环加热的效果，所以加热时间短，效率高。2）料箱采用导热油夹层设计比同类产品使用更少的导热油，进一步提高加热速度，降低更换成本。全方

17、位的热熔釜保温结构设计，充分利用进口燃烧器燃烧的热能，热能利用率相比同类产品高出15%-20%，极大地减少了燃料消耗，提高了热能利用率。（2）灌缝设备对密封胶的储运保温和施工温度控制问题最大程度上提高密封胶的使用效率，资源的高效利用也是我们研究的重点。因此，对密封胶的储运保温、施工温度，必须要求能控制不烧焦，老化率低，而且加热温度需要达到160-180才能保证对路面裂缝病害修补以后的质量效果。如何对保温和施工温度进行精确控制也是我们必须要解决的问题。1）采用了双数码液晶温控器，实时显示和调整导热油温度、灌缝胶温度和出料软管温度。智能的温度上限停止装置和保温温度下限启动装置，及时地控制温度，保持

18、温度在施工温度范围内浮动，确保达到最佳的灌缝施工温度，同时可以避免灌缝材料因受热温度过高而烧焦，温度过低达不到施工要求，这就保证了最大限度的节约了资源，在提升工作效率的同时，还能节约燃油消耗。同时温度控制系统带有故障自检功能，保证设备的安全有效使用。并且数字温控器还带有个别故障诊断指示灯，可帮助操作人员快速查找出故障所在。2）采用了导热油间接加热保温技术，能够在行驶中加热，加热均匀，温度可控；独特的料箱保温结构设计，燃烧产生的热气体能在箱体内循环流动，解决了热量散失等问题，提高了能源利用率；（3）如何实现压力灌注密封胶的，又是如何进行压力调节和稳压的该技术在提高能源利用率、节省资源的同时，人员

19、劳动力的节省也是我们考虑的一大重点。从根本上减少人员劳动力，更好地运用当代进步的科技技术实现压力调节和稳压是项目技术整体中的技术关键点。该技术亮点之一，压力调节和稳压，相比以往的技术，该技术无需人工控制灌缝压力，仅需要在第一次使用时调整好溢流阀，流量压力便得以有效控制，灌缝时，稳定的出胶速度，确保了灌缝的质量，也使得灌缝后更为美观。同时采用的螺旋式外置泵不仅在流量上远超国内同类产品，且该泵可进行正反转，正转时能实现出料，反转时能将加热软管的余料进行回收，这样既能节省灌缝胶也能避免余料凝结导致软管堵塞，不需要人为进行清理，节省了劳动力。（4）新密封胶灌入裂缝后冷热接触面接触不牢靠的问题：对于向裂

20、缝灌注沥青，不仅仅是简单地将沥青灌入裂缝这么简单，还要注意裂缝的冷热交界面的粘附性，这直接影响到后期修不好的补缝耐久度，保养年限短。所以，如何灌注好裂缝，如何改善沥青料的材质、性能将是解决此问题的关键。为解决这个技术难题，我们主要从以下几个方面着手研究和技术攻关：1） 冷热交界面结合不够牢固，很多做养护工作的施工人员对于对路面进行预热处理不以为然，其实，这在很大程度上直接影响了灌缝质量，只是短期内问题不够明显，我公司从施工工艺的角度考虑，提倡使用开槽机开出规则的槽体，并使用热喷枪对清缝后的路面进行除湿预热工序，可有效解决冷热交接不牢靠，灌缝后长期效果较好；2） 我公司致力于研究灌缝胶和新型乳化

21、沥青材料，灌缝胶的研究主要是适合该技术需要，具有良好的防水性能，与路面接触面、裂缝两侧界面均有良好的粘附性、良好的温度稳定性，即夏季高温不流淌，冬季低温不脆裂、弹性好、耐老化，能够适应裂缝宽度随气温发生的变化；施工方便、成型快、适应道路尽快开放交通的要求，符合环保要求，对施工人员和道路环境不产生污染等特性。（5）该技术开槽时尘土的控制及噪音的控制如何适应市政施工：开槽灌缝技术在逐渐的推广应用中，我们发现市政施工对于环境的污染和噪音的控制越来越重视，所以，改善吸尘性能和增设吸音材质成为当下的首要任务。1） 国内领先的旋风离心分离技术在开槽机上的首次应用，利用真空旋涡气泵可以将切割后产生的粉尘抽离

22、至集尘桶，粉尘收集率达到95%以上，可以避免对周围环境造成污染，改善施工人员的作业环境。同时也避免了过多的粉尘进入发动机内部，影响发动机的使用寿命。2） 采用一种较为理想的吸音降噪材料，在开槽机的刀盘周围护板上加装，此材质在国内工业降噪和声学工程领域，应用非常广泛，得到众多国内著名声学专家的肯定和赞扬。降噪效果很好，吸引率高，而且对人体无害。解决关键技术的措施、方案及专利成果的关系（1）液压系统应用带溢流阀的管路结构形式，并采用螺旋式外置泵，流量上远超国内产品，输出的流量压力保持稳定，使得灌缝效果更好，更为美观。该溢流阀及其应用的灌缝机沥青出料管道结构获得授权实用新型专利（专利号：ZL2012

23、20605768.8）；（2）根据使用的方便需要，为解决在实际施工过程中，出料软管的支撑问题，减轻操作人员的劳动力，增大施工面积范围等：设计了能够实现旋转270°方向运动的支撑架，施工半径达到5米。（专利号：ZL201220587981.0）；（3）为满足市政部门要求的外观美观性，我们竭力运用工艺，从设计上改变结构，使得结构从整体上更紧凑，更对称，棱角更为圆滑，符合中国人的审美观念。此外观设计获得专利授权（专利号：ZL200830219091.3、201330293847.X）；（4）为解决施工路面开槽扬尘问题，我们设计开发了一种用在路面开槽机上的旋风集尘装置，该装置占用空间小，吸尘

24、效果良好，响应了国内提倡的保护环境的政策。（专利号：201320380629.4）。5、技术成熟程度开槽式压力热灌注道路裂缝是专业的道路裂缝养护技术，其作为沥青路面预防性养护技术的重要组成部分，通过封闭路面裂缝，防止水渗入路面结构内部，被国际上广泛认为是减缓路面病害出现、延长路面使用寿命的有效手段。该技术采用专用的设备（如开槽机、热喷枪、灌缝机等）和专用的材料（各类路面专用密封胶）按照特定施工工艺进行路面裂缝处理，目前，该技术已经经历小试、中试、系列产品定型，在国内市场上也已得到推广应用，灌缝后效果极好，获得广大用户的认可与好评。截至目前，已经是一项在市场应用成熟的技术。6、 对社会经济发展和

25、科技进步的意义开槽式压力热灌注道路裂缝预防性养护修补工艺可以代替传统的冷补或热补材料的人工填缝工艺，且修补效果更佳，减少裂缝处的维护次数延长再次维护时间，从而延长道路的使用寿命，降低公路寿命周期成本。据有关实践数据证明，采用传统修补法修补每延米的成本是15元，而采用开槽式压力热灌缝修补法修补每延米的成本是11元，因此该技术的应用还可以节约养护成本。除此之外，该技术对提高公路服务水平和资源利用效率具有重要的意义，代表了科学发展的方向。该技术的应用是人工填缝向机械化灌缝修补的转型，不但可以降低施工人员的劳动强度，提高作业效率，提高养护质量，而且是道路管养单位对其道路养护水平提高的重要体现，促进管养

26、单位的养护管理理念的转变。对保证道路完整性，促进居民出行安全及舒适度具有重要意义。该技术的出现标志着我国道路养护行业技术水平的提高，新技术带动新产品，新产品的产业化生产又将带动上游金属材料及加工制造等产业链的发展，在生产制造及养护施工方面提供更多的就业岗位，促进我国待业人员的就业率。该技术的推广与应用利国利民，促进社会的进步、经济的发展，具有明显的社会效益。7、 推广应用的条件和前景随着中国公路，尤其是高等级公路的迅猛发展，对养护技术和养护设备的要求日益提高，十二五和即将出台的十三五，对于国家道路事业的发展起着指导性作用，每一个五年计划，道路养护行业就会向前进一大步。此项技术适用于当代人们的出

27、行要求，在不断推广应用的同时，该技术也在进一步完整优化，争取做到最好。为什么要推广此项应用？我觉得有以下几点：（1） 我国严峻气候条件的必然要求；我国地处全球季风气候最典型、最强烈的地区，与同纬度的全球其他地区相比，我国冬寒冷夏炎热，昼夜温差大、季节温差大，夏季路面温度经常在60以上，超过沥青软化点；冬季路面温度经常在0左右，一次大风降温就可以使气温降低8-10。（2） 超预期交通量的必然要求；超载运输在我国是普遍存在的现象，按照“采用轴载比的4-8次方进行不同荷载疲劳损伤效应换算”这一普遍接受的法则，超载对公路沥青路面的破坏作用是惊人的。超载问题极大地加速了路面状况衰变速度，造成了高速公路和

28、一级公路沥青路面的实际使用寿命下降至57年，许多公路不得不提前进行大修。（3） 我国沥青路面结构形式的必然要求；我国的路面性能衰变曲线为“先快后慢型”，即路面在使用初期性能下降很快。这样的路面性能衰变特点，要求将养护工作提前。（4） 科学合理使用养护经费的必然要求；按照交通运输部的测算公布，满足我国公路网正常养护需要，每年至少需要1000亿元的养护资金，而目前真正用于公路维修和养护的资金约500亿元，公路养护管理的资金缺口很大。因此，迫切需要高效的养护技术，提高养护经费的使用效率和投入产出比。截至2012年我国公路里程已达到450万公里，其中高速公路总里程达到9.6万公里，已超越美国跃居世界第一位。受路面材料的性能和路基的填料，施工工艺，气候条件，车辆载荷等