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(来源:文章屋网 )
【关键词】沥青路面;病害;防治
Abstract: In recent years, along with the rapid development of China road construction, a great number of roads enters into the maintenance period, which will greatly increses maintenance workload. The data shows that, the 75% of the completed highway in our country is asphalt pavement layer. And in other highways and urban roads, the asphalt pavement layer is also accounted for the most. Therefore, the damage research and protection work is extremely important. This paper, aiming at the various causes of road surface damage, gives a brief description of the prevention measures.
Keywords: the asphalt pavement; ciseases; prevention and control
中图分类号:TU535文献标识码: A文章编号:2095-2104(2012)
沥青混凝土作为一种路用结合料,在世界各国得到了广泛的应用,从乡村道路到城市道路,从三级路到高速公路,从路面底基层到路面面层,均普遍采用,成为道路建设长久使用的一种材料,但由于沥青混凝土材质本身的差异,以及受设计和施工水平的影响,沥青路面常常出现开裂、泛油、松散、坑槽等病害。这些病害的出现严重影响了行车速度、行车安全,加大了汽车磨损,缩短了沥青路面使用寿命。
一、公路沥青路面病害的类型、成因
1.1裂缝类
1.1.1.纵向裂缝。纵向裂缝一种发生在紧急停车带或路肩部位,其形状是沿路肩边缘向内逐步扩大,呈纵向弧形;另一种是发生在行车道部位,多为纵向条带状,裂缝两端未延伸到路堤边缘。发生纵向裂缝的原因是由于地基处理不当,施工时未作预压,路基密实度不均匀;摊铺时间过长或接缝处理不当,接缝处压实未达到要求而产生的不均匀沉降,在行车作用下所形成裂缝。
1.1.2横向裂缝。一方面由于基层失水产生收缩形成规则的横向裂缝,另一方面沥青混凝土面层或基层由于温度骤降而发生温缩形成裂缝,方向一般与道路中线垂直。土基干缩或冻缩产生的裂缝,也以横缝的形式居多。
1.1.3龟裂、网裂。由于路面整体强度不足、基层湿软、沥青路面层老化,稳定性下降,以及路面材料配合不当或未拌和均匀造成;也可能是路面出现横向或纵向裂缝后未能及时封填使水渗入下层所致。
1.2变形类
1.2.1车辙。指道路延长方向集中车轮通过位置上所产生的连续的纵向变形。原因:沥青混合料具有一定的蠕变和应力松弛特性,在行车载荷作用下,当沥青混合料的受力超过其弹性极限和屈服点,就可能产生塑性变形,不断积累形成车辙;沥青混合料配合比不好,热稳定性不足,细集料偏多,集料未形成嵌锁结构,沥青用量偏高、针人度偏大或者沥青质量不好,均易造成车辙的形成;由于雨水渗透侵蚀基层表面的粉料,使基层软化也会产生车辙;特殊的道路交通条件,如大量重型或超载车辆在路上行驶,由于其单轴载荷加大,亦容易产生车辙。
1.2.2沉陷。小面积沉陷一般是由于基层局部成形不足,强度不够,在行车荷载和自然因素等作用下形成,路面发生龟裂,当水渗入后将已经损坏的路面进一步软化,致使面层发生沉陷。大面积沉陷则往往是由于填方路基的不均匀沉降或局部滑移引起的。桥头的沉陷原因包括地基地质条件、填料、施工材料,以及设计、结构、施工方面诸多因素,直接原因是刚性桥台结构与柔性路堤处在行车荷载的反复作用下,填土自身固结沉降过程中产生较大的差异沉降变形。
1.2.3推移和壅包。在水平力作用下,沥青路面层的抗剪强度不足造成。多数壅拥包是由于使用的沥青稠度偏低,用量偏多,热稳定性不好,以及沥青混凝土面层过厚导致。基层或下面层未能充分的压实,导致强度不足,受车载作用发生相对位移。
1.3松散类
1.3.1坑槽。沥青混凝土路面较为常见的病害,往往都有一个形成过程,开始时是局部的龟裂松散,在行车荷载和雨水等自然因素的作用下逐步形成。其产生原因:(1)施工时混合料温度太高沥青老化,粘结力降低,脆性增加,在行车载荷作用下易形成坑槽;混合料温度太低,使摊铺不够均匀,压实不充分,导致压实度不够;(2)下面层标高控制不严,导致沥青上面层结构厚度不够,从而在行车载荷作用下,这部分首先产生破坏,形成坑槽;(3)路面裂缝后,水渗到基层,在行车载荷作用下,基层可能发生松散、沉陷,从而造成面层进一步龟裂,如此反复循环,沥青面层将发生脱落沉陷,形成坑槽;(4)混合料摊铺时,下层的表面不够清洁,含有过多的泥灰等杂物,使得相邻两层之间不能有效的粘结而容易形成坑槽;(5)在公路开始运营后,因翻车和车辆维修等原因,汽车用油等有机物渗入路面空隙,沥青被稀释后,粘结力下降,集料散失后形成坑槽。另外车辆刮撞或千斤顶的使用,都可以形成坑槽病害。
1.4其他
1.4.1泛油。形成泛油的主要原因:混合料组成设计不当,混合料中沥青用量过多、空隙率过小、沥青稠度太低,在车辆荷载反复碾压下,多余沥青由下部泛到路表形成病害;在沥青混合料拌和时,如细料含量过少,混合料比表面积较小,则沥青用量相对较多,也易泛油;因摊铺时混合料产生离析,局部细料过分集中也易泛油。
1.4.2翻浆。多种因素综合作用下的结果:基层用料不当,或拌和不均,细料过多,使得材料水稳性差,遇水后软化,在行车作用下浆水上冒;低温季节施工的半刚性基层,强度增长缓慢,而路面通车过早,在行车和雨水作用下使基层表面粉化形成浆水。
三、公路沥青路面病害的成因分析
2.1结构设计不合理。沥青面层结构选用不当、混合料类型不合理。根据沥青路面设计规范,沥青面层除应满足车辆的使用要求外,还应满足雨水不渗等要求,宜选用粒径较小,空隙也小的级配混合料,尽量采用小粒径沥青砼,以提高沥青路面面层的防渗性。对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面,必须在沥青面层下设下封层,防止雨水渗入。
2.2环境温度、交通荷载等因素的影响。沥青路面初期产生的裂缝对沥青路面使用性能常无明显影响,但由于半刚性基层自身干缩和温缩应变胀缩产生的拉应力超过半刚性基层自身的极限抗拉强度,使其从强度薄弱处产生断裂。随着路面使用时间的延长,已有的裂缝逐渐向上扩展到路表,横向裂缝不断增加。缝宽不断增大,横向裂缝再不断附生纵向裂缝,最终形成大小不等独立板块,在表面水的作用下,致使裂缝附近基层的含水量加大,甚至饱和。其结果是路面强度明显降低.在大量行车荷载反复作用下,产生冲刷、唧浆和沉陷等现象.聚终导致路面很快产生结构性破坏,使道路结构逐渐丧失承载能力。
2.3油路补强段的路面厚度考虑不足。为充分利用老路并节约土地及投资,利用旧路的线位及结构层。按照公路补强设计的一般要求和科学态度,宜先对所利用的路段状况进行客观评估,根据旧路的状况(特别是强度弯沉指标)确定利用旧路的方案及补强厚度。但设计单位没有认真细致的调查,大致给出一个补强厚度及路段桩号就草草了事,结果导致许多补强路段补强后弯沉值大于设计值,造成新路强度不足,早期破坏严重。
2.4路面施工。对原材料检验不严,对沥青混合料的配合比控制不够,特别是矿粉和沥青用量不准,使沥青路面早期出现推拥、油包、松散、露骨、坑槽等。施工机械设备陈旧、不配套,使混合料的配合比计量、拌和均匀性、压实度、平整度等受到很大影响。沥青混合料加热温度过高,沥青和矿料拌和时,沥青便被矿料的高温灼焦、沥青老化,使路面强度不足,产生松散、坑槽等病害。碾压温度过高,造成温度过高的原因有两种情况:一是沥青混合料出厂温度超过规范规定的上限值;二是沥青混合料出厂温度虽然在规定的范围内,但接近高限,如果运距较短,摊铺碾压又很及时,就会使碾压温度超过规范高限。如果碾压温度过高,混合料就压不实,就会出现推移,发生微裂。
三、公路沥青路面病害的防治措施
3.1提高路基工作区的强度和稳定性。路基是路面的基础,路基工作区又是路基经受行车荷载影响较大的深度区域,该深度区域具有足够的强度和整体稳定性对保证路面结构的强度和稳定性极为重要。必须严格控制路基的填筑工艺,确保路基强度。填筑材料首选石、砾、砂类土,其次选用含砾、砂低液限粘土,再次选用低液限粘土。粉质土和有机土不能用于填筑路基。而在路基路面设计时,车辆荷载是按标准的额定轴(BZZ一100)考虑的,当公路建成后,路基工作区的深度已经是固定成型了。公路交付使用后,当公路上车辆超载运行时。路基工作区的深度必将会随之加大。由于超载的缘故。路基工作区的实际深度超出了预设深度,这样未经处理的超出部分的路基强度、稳定性、剐度明显不足,在实际使用中,路基路面就会产生裂缝、沉陷、车辙、变形过大等病害。
3.2严格控制施工质量。严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量,混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内。半刚性基层碾压完成后,要及时养生。半刚性基层碾压完成后或最迟在养生结束后应立即用乳化沥青做透层或封层。透层或封层完成后,应尽快铺筑沥青面层。沥青砼施工期间,交通管制必须有专人负责,禁止非施工车辆上路,防止上路机械漏油,保持路面干净整洁。
3.3选择防裂性能好的材料。选用抗冲刷能力好,干缩、温缩系数小、抗拉能力高的半刚性材料作基层,最好使用温度膨胀系数低的骨料。选用松弛性能好的优质沥青做面层,保证沥青的针入度、延度等指标;在缺少优质沥青的情况下。应采用某些添加剂或聚合物。以提高沥青的低温抗裂性能及高温稳定性能。在稳定度满足要求的前提下。选用针人度较大的沥青作两层。采用密实型沥青混凝土面层,空隙率对面层的疲劳寿命有很大影响,密实型沥青混合料在使用中沥青硬化缓慢,同时也延缓了裂缝的扩展。沥青混合料的集料应选用表面粗糙、石质坚硬、耐磨性强、嵌挤作用好、与沥青粘附性好的材料。如果集料呈酸性,则应填加一定数量的抗剥落剂或石灰粉,确保混合料的抗剥落性能,同时应尽量降低集料的含水量,尽可能使用人工砂代替原形颗粒的天然砂。
3.4道路的养护。围绕建设与养护、维修与预防的关系,随着路网的不断完善,只有长期保持良好的路面使用性能,道路建设的巨额投资才能充分发挥其投资效益,而长期保持路面良好的技术状况必须有一个强有力的养护维修支持系统来保障。在路面养护和维修的关系上,长期以来人们总是习惯于等到路面开始出现损坏后,才对它进行维修,而对于路面还处于良好状态下进行预防性养护的意义则往往认识不足。预防性养护实质上是一种周期性的强制保养措施,并不考虑路面是否已经有了某种损坏。当路面刚出现病害先兆时,及时对路面进行养护要比发生大的病害后处理简单,节省费用,说明重视预防性养护的经济意义。
关键词沥青路面水破坏防治
中图分类号: U416.217 文献标识码: A
高速公路建成时,抗滑性能、平整度一般都很好,但如果开放交通后,特别是经过雨天逐步产生各式各样的水破坏现象,如唧浆、网裂、形变、松散和坑洞,平整度降低,表面粗糙度也会降低。处理水破坏引起的沥青路面病害是高速公路维修工程中的主要内容之一。
一、水破坏的机理
1、降水、降雪。自由水通过裂纹、裂缝和结构的孔隙进入沥青面层的机会增加。
2、大量重载车辆的作用。在沥青面层混凝土孔隙中和面层与基层交界面上滞留的自由水,在车辆通过时,都会产生相当大的水压力和抽吸力。交界面上的这种水压力会冲刷基层顶面材料中的细料,经多次车辆的反复作用,累计冲刷下的细料形成灰白浆,同时在车辆驶离时又产生相当大的抽吸力,这两种力的瞬间先后作用,能将滞留在基层顶面的浆水唧出表面。在浆水唧出的过程中,首先是沥青混凝土中较大颗粒上的沥青膜逐渐剥落,因此沥青混凝土面层向下变形,并形成网裂或下陷。压力和抽吸力的反复作用还会使沥青混凝土孔隙中的自由水往复运动,并促使沥青首先从较大颗粒上剥落,逐渐使沥青混凝土强度降低,直至局部松散,所以水破坏多发生在车辆通行较多的行车道上。
二、导致水破坏的因素
除了前边提到的水破坏现象外,在冰冻地区,冬季雪水逐渐渗入并滞留在沥青面层内,一个冬季要发生多次冻融,化冻时沥青面层内的自由水会造成沥青面层产生水破坏。冰冻时的涨力对路面的破坏也不容忽视。
水破坏的外因和内因:
1、外因:高速公路降水量大的多雨潮湿地区,较降水量小的半干旱和干旱地区易产生水破坏。高速公路交通量大和载重车辆多较交通量小和载重出量少的地段易产生水破坏,高速公路行车道较超车道水破坏严重。
2、内因:沥青砼空隙率大,或压实度偏小,或沥青混合料砼不均匀摊铺温差过大:沥青易碎石料粘结力不足:高速公路修建初期时结构层排水和防水层认识不足而有所忽视。
密实式沥青砼原则上应不透水不应有水破坏的现象,有的路段不但表层是密实式,中层也做成了密实式但照样有水破坏现象发生。密实式在最佳沥青用量下空隙率为3~6%,如果拌和、摊铺、温度、压实都符合标准规定,现场交工时的空隙率不应大雨8%。经过行车碾压将逐步达到3%左右(这样一来空隙率自由水很难渗入路面)。一般压实度达到96%时,现场空隙率为9%,和压实度不足96%空隙率会更大,水更容易透入易产生水破坏。除压实度偏小或不足外,由于矿料颗粒组成变化大(特别是细料偏少和拌和不均匀),造成现场混合料离析,以及摊铺成型温差过大是造成密实式沥青砼面层产生水破坏的主要原因,从实践观察水破坏与面层厚度的厚深关系不大。
三、沥青路面水破坏的防治措施
1、减少透水:
1)各层(三层式或两层式)都用密实式沥青砼,防止或减少路面透水。(密实式粗集料断级配沥青砼,高温抗永久变形涨力强:将SMA改性沥青用在表层);
2)封闭中央分隔带而改为大盆栽,防止有中央分隔带透水;
3)防止中央封隔带两侧路缘石与面层沥青砼联接处透水,或取消路缘石;
4) 及时封闭纵向、横向裂缝防止水侵入;
5)防止路堑和边沟水透入,万一水透入应设法排出,避免滞留(加设盲沟)。
2、提高沥青与矿料的粘结力表层应不低于5级,中层和底面层不低于4级,而实际沥青与硬质岩石粘结力一般只能达到3级,所以需要添加抗剥落剂提高粘结力。
提高粘结力可用消石灰粉和水泥(代替0.075mm填料材料),或化学液体抗剥落剂。化学液体抗剥落剂经过实践效果不理想,国内又缺少工厂化消石灰粉,所以一般只有用水泥代替矿粉作为抗剥落剂,添加不小于2%的水泥,在多雨地区、北方冰冻地区(用水泥2~8%代替小于0.075mm的填料)却取得了较好的效果,添加量以试验数据确定。
3、提高压实标准,并增加现场空隙率检验指标
1)密度或路面经现场测定,当压实度为96%时,现场空隙率为9%;压实度为98%时,现场空隙率为6%左右。现在压实机械品质、吨位技术性能都高于高速公路初建时期。因此,压实度表面层应达到98%,中、下面层达到97%是完全可能的。
2)应采用生产配合比时的马歇尔试件密度作为标准(反映了混合料的物理力学性质),而不应采用当天的马歇尔试件的平均密度(混合料技术指标在施工中可能发生了变动)。
3)沥青砼压实后,其体积由矿粉体积、沥青体积和空气体积组成,在沥青砼层碾压后的第二天取钻件计标的现场空隙率,表面层应不大于6%(对应压实度为98%),中和底面层应不大于7%(对应压实度97%)为宜。
4、路面结构中应设防水层
高速公路在修建初期和维修时,京石高速公路做过少量试验,很少设防水层,防水层可为SBS改性沥青或SBS改性乳化沥青,设置的位置在表面层与中面层的界面处(上防水层)和设在底面层与基层的界面处(下防水层)现行的方法前者是在做完中面层后,喷洒SBS改性沥青,在其上稀撒单一层寸碎石(理论上将即铺满一层的60%,碎石面互不接触,有40%没有碎石——露黑),当摊铺高温沥青砼时,高温混合料进入碎石与碎石间隙中,使SBS膜融化,碾压密实后,SBS沥青膜上撒的碎石全部变成沥青碎石嵌入面层底部形成一个整体,在下层1.5~2cm成为富油沥青砼,无任何细小孔隙,使水根本无法透入。
在面层的底面层与基层的界面处设下防水层(设防水层前应先洒透层油),此防水层保护了基层不被水破坏。沥青表面层(一般为4cm)的下半部分有1.5~2cm的富油沥青砼层,上半部分只有2.5~2cm厚,将透入雨水很快蒸发掉,不易造成水破坏。现在高速公路路面维修时,路面分层又有粘层油,防水效果应该是不错的。
5、防止不均匀性
沥青砼矿料级配的变异性、碾压温度变异性、混合料离析,沥青含量、密实度、空隙率的不均匀性。迂水渗入时抵抗力不足,维修时应引起注意。
6、规范桥面泄水孔标高
早期的高速公路大中桥面两侧的泄水孔标高常比表面层低2cm左右,应设在低于桥面水泥砼表面4cm左右,并应在两侧做成一条宽6~8cm深4cm的纵向沟槽。将各个泄水孔连接,沟中可用碎石填平做成盲沟。如有条件在水泥砼桥面表面应铺设防水层。
7、防止剥落破坏
即沥青膜与集料中的粗料之间丧失粘结力,并从颗粒表面脱落(取不出完整的钻件)。
1)路面结构层含水:雨水从面层表面孔隙和裂缝进入结构层;从中央分隔带渗入结构层;从路缘石与面层的衔接处渗入结构层;路面下部的水通过毛细作用向上移动进入结构层;挖方段从槽底和边沟渗入结构层。结构层孔隙水在行车作用下产生的水压力(温度变化水体积膨胀产生的压力也不可忽视)破坏了沥青与集料的粘结。路面表面常有湿斑块(热天下午湿斑块处常有水渗出)并带有细小颗粒,呈浅色斑块,这是在行车作用下产生的。这些浅色斑块物不会变成低于表面1~2cm的黑色斑块,这是剥落下来的沥青被压到表面的结果,沥青层厚度在2cm左右,它逐渐发展成坑洞,呈松散状。这说明结构层含水时没有排水功能必然要产生剥落破坏。
2)压实不够、不均匀,造成施工时现场空隙率大于8%,易产生透水,因压实不够或压实温度低沥青与碎石没有粘结好。
3)集料表面有过多粉尘。
4)集料没有烘干。
5)集料有软质石料或针片状超标被压路机或行车碾碎,级配细化,形成部分没有沥青的表面。
关健词:沥青路面;病害;原因分析;防治
沥青砼路面作为一种高级路面,在全国各地得到了广泛的应用,从乡村道路到城市道路,从三级路到高速公路,均普遍采用。但由于沥青材质本身的差异,以及受施工水平的影响,沥青路面常常出现开裂、泛油、松散、坑槽等常见病害,这些病害的出现严重影响了行车速度、行车安全,加大了汽车磨损,缩短了沥青路面使用寿命,影响了道路投资效益。
一、病害出现的原因分析
(一)沥青质量问题。
由于近几年交通作为国家基础设施重点投资,全国各地二级路、一级路、高速公路、城市道路,开工项目很多而建设资金又有限,因此,在道路结构层的厚度设计、材料的采用本着经济适应的原则,而对交通量的变化,使用年限并没有重点研究,象高等级沥青路面,许多省市采用的是上面层使用进口沥青,而中面层、底面层则采用国产沥青,就国产沥青而言能达到规范要求的厂家并不多,而且数量十分有限,不可能满足国内建设规模的需要。作为建设单位,设计单位十分清楚这一情况,但从节省资金的角度来看只能勉强采取这一方法。
(二)透层油、粘层油对路面的影响。
为了使沥青路面与路面基层以及沥青砼本身层与层之间具有良好的结合性,洒一定数量的透层油和粘层油是十分必要的,然而,在施工当中透层油一般按1.2kg/m2,由于目前高等级道路大部分采用二灰碎石或水泥稳定级配碎石,渗透性能均比较差,加上局部挤压平整度稍差,经常有透层油窝积现象。
(三)沥青砼配合比设计存在的问题。
沥青砼配合比设计按规范要求应经过四个阶段,即目标配合比设计阶段,生产配合比设计阶段,生产配合比验证阶段和试拌试铺阶段,各阶段要达到的目的都有明确的要求。在施工时,有的单位压缩两至三个阶段,有的干脆凭经验进行施工,虽然大部分单位在开工前都取样做了筛分分析符合要求,在施工过程中也检测并予调整配合比,但由于变化大,差异性大不可能做到十分准确,油石比级配都在变化,这是导致路面出现一些常见病害的原因之一。
(四)沥青砼的摊铺。
沥青砼的摊铺目前国内问题比较大,总的来说走两个极端,一方面高速公路摊铺要求全断面摊铺设备,另一方面个别地市交通部门用的还是过去60-70年代的摊铺设备,面过窄,没有自动找平系统,完全凭经验凭操作人员的感觉进行施工。落后摊铺机对路面影响也较大,纵横接缝处理问题也较多,特别是碾压受到限制,不容易控制在规范要求的碾压温度内完成全部碾压工序,沥青砼压实度难以达到。
(五)施工过程中的路面污染
当前许多公路投标项目划分太细,路基挢涵、路面、交通工程都产生波浪,严重影响平整度分别招标,在同一路段上施工单位较多,加上工期较紧,平行作业,相互影响,如在沥青砼摊铺底面层中面层时,路基施工单位要刷边坡,挖边沟,其他路段的车辆也通行,导致路面污染严重,从而使路面上层铺设,层与层之间的粘结受到影响,特别是当沥青面层较薄时,在车辆高速行驶荷载作用下,沥青路面产生脱落,推拥、扭曲裂缝,我们经常见的桥面铺装被拉开、拉裂就是这方面原因所致。此外,路面铺设完后其他作业工序的机械,包括交通工程,中央分隔带,路基填土,有些机械在上面停留漏柴油使路面污染,严重的地方,造成路面局部松散、剥落。
二、路面病害的根治
沥青路面常见病害的根治应从施工和路面维护两个方面着手,只解决一个方面的问题是不够的。
(一)政府行为的不科学性。
由于目前我国正处于社会主义初级阶段,由计划经济过渡到市场经济,因此,本来属于企业行为的东西政府也进行干涉,高速公路的修建、规模大、投资多、影响也大。因此,说要修一条高质量的路政府行为也起到很关键的作用。
(二)施工质量控制。
优秀的设计,合理的施工工期是修筑高质量的基础,而科学施工则是高质量的保证。
材料的选配,特别是集料场应固定,选择1-2家能保证施工进度的厂家供料,使材料级配始终处于受控状态,不能偏离级配中线太远。
沥青的选用十分关键,要挑选符合规范各项要求的沥青,特别是沥青针入度,延度指标必须严格把关,在北方施工由于近些年的气候偏暖,因此,沥青标号宜选择在规定范围内低标号沥青,此外,透层油,粘层油沥青应采用与沥青砼用同一种沥青,特别是油石比的选择应考虑粘层油透层油返油时对其影响。
在沥青混合料配合比设计上要特别重视。除了常规的几组马歇尔试验外,还应增加抗车辙的动稳定度试验,并衡量是否满足规范要求的一个条件,由于我国目前也引进这一指标值,虽然国内有关科研院校在搞这方面的研究,并出了一些成果,而作为施工企业现在采用并不普及,因此,作为交通行业标准,从立法角度来讲,应尽快推广执行。
沥青混合料拌合时间、出厂温度、摊铺温度、碾压成型等温度控制必须严格按规范要求进行,合理安排工期,避开不利天气施工。
从施工机具来讲,拌合能力,摊铺机碾压机具必须配套,摊铺机应选择两台前后错开同时施工,而少采用全断面摊铺机,注意路面纵向接缝的成型及碾压工艺。
沥青砼施工期间,交通管制必须有专人负责禁止非施工车辆上路,防止上路机械漏油保持路面干净整洁。
综上所述沥青路面质量好与坏,不止是施工单位单一的质量控制,还涉及到设计水平,政府行为,因此,为了建好路消除沥青路面的常见病害,需要各部门齐心协力,坚决杜绝今年竣工明年返工的现象,因为沥青路面特别是高级路面造价较高,而我国目前还处于初级阶段国家并不富裕,集资修路很不容易。所以我们每一个部门包括政府,设计、施工都应齐心协力修好路,少出问题。
参考文献:
关键词:市政;沥青路面;施工技术;分析
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
在市政道路设计时,沥青路面因防渗性强、耐久性、坚实性,在温度低时不易开裂等优点得到设计者的青睐,因而在市政道路中得到普遍的应用。沥青道路施工过程比较繁琐,所以,施工人员在施工时应当重视施工质量控制,科学合理设计施工顺序,进而提高沥青道路的施工质量。
1 沥青路面的施工技术
我国城市道路工程建设十分迅速,沥青路面因为具有施工周期短、表面平整、抗滑性好、行车舒适、噪音小、开放交通早、维修方便等优点而被广泛采用。
1.1 沥青路面施工前的准备
对于沥青道路施工所用的材料,在采购前应进行调查试验,试验效果理想的才可以进行采购。材料进场后应当分类别堆放,所使用的矿粉应当是石灰岩经过细磨而成的,注意不能使矿粉受潮。若堆放材料的场地较软,可以对其进行硬化处理,堆放材料的场地应做好排水工作,必要时可以为存放矿粉而修建存储罐或专门的库房;施工技术人员在开工前应做好沥青混合料的配合比设计,并及时交与现场监理人员进行审批,由于道路施工的材料必须经过细致的检验后方可使用;当基层检验合格后,应及时恢复道路中线,每隔5~10m在道路边线外侧0.4m左右处钉边桩,然后进行路面的水平测量;清扫检验合格的下承层,在施工的前两天应对地面层喷洒透层油,在路面的地面层上,应当根据现场情况喷洒粘层油;沥青路面在正式施工前应进行试铺,对于试铺路段要安放好设备以及试验仪器,在试验人员就位以后,向现场的监理人员报请审核,对于试铺的路段,应当根据试铺效果而确定压实遍数、人员组织、机械设备、施工工艺以及松铺系数等,并且应当检查矿料级配、沥青含盐、压实度以及沥青混合料的各项技术指标情况等。
1.2 沥青混合料的拌合及运输
在进行沥青混合料的拌合过程中,所使用的材料应当分类别堆放,并对使用的集料进行必要的试验,严格按照沥青混合料的配合比进行配制;在配制场所应当设置间歇式的并且具有除尘和密封性能的设备,而且需要对沥青拌合过程中的温度进行检测,沥青混合料拌合场所应当设置专门的实验室,以便能够对沥青拌合料和沥青混凝土原材料进行检测;加热沥青时,其温度应当控制在160°C左右,所用加热集料的温度应当尽量控制在170°C左右,拌合站出来的沥青混合料温度应控制在150°C左右,若温度超过标准温度过高时禁止使用;沥青混合料在运至路面施工现场时温度不应小于130°C。
在进行沥青混合料的运输时,应综合考虑需要运输的距离、拌合站的产量等因素来安排运送的车辆;运输混合料的车箱应涂上防粘薄膜剂,并且确保车箱内没有杂物;车辆应当按照要求配置篷布,以免运输过程中温度降低过快,应避免受到雨淋;对于在运输车内已经硬化、离析,以及被雨淋、铺筑温度过低的沥青混合料,不应用于沥青路面的铺筑。
1.3 沥青混合料的摊铺及路面接缝处理
在进行沥青混合料摊铺时,应当根据路面的宽度来选择摊铺机的台数,摊铺机最好具有找平装置,可以自动调节混合料摊铺的厚度,其振动熨平板应具有加热功能,使用前应对其进行必要的机械检查后再使用;对于路面的表层可以使用平衡梁法进行施工作业,面层、中层、底层等可以使用走线法进行施工作业;摊铺机行进的速度应当依据拌合站的产量来确定,应当以均匀的速度前进,保证在摊铺过程中不出现间断;摊铺作业使用的沥青混合料的温度,应当根据摊铺作业当天的气温而定,正常情况下不应小于135°C,最高温度不应大于160°C,开始摊铺做作业时,熨平板的温度应不低于60度;若使用三台或者两台摊铺机进行摊铺作业时,两台摊铺机之间的距离不应小于10m,且不应大于20m;在进行沥青混合料摊铺时,应当随时检查摊铺的质量情况,若出现边角缺料或者离析问题时,应当及时进行补料或者换料;对于摊铺机不能进行施工作业的地方,应向现场监理人员申请使用人工进行摊铺,得到允许后方可进行施工作业。
在进行沥青混合料的摊铺时,不可避免的要遇见接缝处理问题。对于纵向和横向两种接缝,应当使用垂直方式进行接缝;对于纵向接缝处的沥青混合料,应使用静力钢轮压路机紧跟在摊铺机的后方进行碾压,碾压的过程应当连续,当接缝处密实而平顺时即可停止碾压;纵向接缝的距离应当不小于15cm;若摊铺过程出现中断,而且所摊铺的路段末端混合料已经冷却,这时应当垂直摊铺方向设置一道横向接缝,接缝应当保证垂直,严禁使用斜向接缝;接缝在相邻的行程间和相邻的层次应当至少有1m的间隔。
1.4 压实
压实是沥青混凝土路面施工的最后一道工序,路面质量最终要通过碾压来体现,应结合工程实际,考虑摊铺机的生产率、混合料特性、摊铺厚度、施工现场的具体条件等因素,合理选择压实机种类、吨位、数量及组合方式。
2 施工中应注意的质量问题
2.1 沥青混凝土路面摊铺中常见的质量缺陷厚度不准、平整度差、混合料离析、裂纹、拉沟等质量缺陷。为防止和消除在施工中可能发生的各种质量缺陷应注意以下几点:
2.2 波浪型基层的摊铺,应对有大波浪的基层,在其凹陷处预先铺一层混合料,并予以压实。在平整度较差的地段摊铺联结层和面层时,应采用自动调平装置。
2.3 为了保持恒定的摊铺厚度,除了用厚度调节器进行调整外,应尽可能利用烫平装置的自动调平能力予以调整。
2.4 严格控制沥青混合料的质量,以消除裂纹、拉沟等铺层质量缺陷现象,提高沥青混凝土路面的承载力。
2.5 应严格控制轮胎摊铺机的轮胎气压,防止因轮胎气压超限,摊铺机打滑;或因气压过低,机体随受料重量变化而上下变动,造成铺层出现波浪。应防止履带式摊铺机履带松紧度超限而导致摊铺机速度发生脉冲,而使铺层面形成搓板。
3 沥青混合料路面的通病及防治措施
3.1 路面不平整波浪,沥青撒布不均形成油垄,经过行车不断撞击而造成高低不平;壅包,面层较薄,以及面层与基层的粘结较差,容易产生此现象;坑槽,基层局部强度不足,在行车作用下容易产生。可采取如下防治措施:轻微的波浪可在热季采用强行压平的方法处治,严重的波浪则需用热拌沥青混合料填平。一般采取铲平的办法来处治壅包。坑槽处治的方法是将坑槽范围挖成矩形,槽壁应垂直,在四周涂刷热沥青后,从基层到面层用与原结构相同的材料填补,并予夯实。
3.2 施工接缝处理不当
沥青路面的各种施工缝处,由于压实不足,容易产生台阶、裂缝、松散的现象。可采取如下防治措施:纵横冷接缝必须按有关施工技术规范处理好,在摊铺新料前,须将已压实的路面边缘塌斜部分用切割机切除,切线顺直,侧壁垂直,清扫碎粒料后,涂刷0.3kg/m2~0.6kg/m2粘层沥青,然后再摊铺新料,并掌握好松铺系数;纵向接缝须采用合理的碾压工艺,在碾压纵向接缝时,压路机应先在已压实的路面上行走,碾压新铺层的10cm~20cm,然后压实新铺部分,再伸过已压实路面10cm~20cm,接缝须得到充分压实,达到紧密、平顺的要求。
4 结束语
市政道路的沥青路面主要是使用沥青作为混合料或粘结矿料、结合料来对道路的面层进行修筑的路面结构;沥青路面施工时,应当重视施工前的准备工作、合理的进行混合料的拌合及运输,按照规范要求对接缝进行处理,严格控制沥青路面的施工操作,进而确保沥青路面的施工质量。
参考文献:
[1] 吴云华.浅谈市政沥青路面质量的控制[J].中国水运,2009,(01).
关键词:沥青水破坏分析预防措施
一、概述
近几年来,公路建设突飞猛进,对国民经济和社会发展起着至关重要的作用,但是许多公路建成运营后,发生早期损害较为严重,特别是沥青路面,主要表现在坑槽、松散、脱皮、麻面等方面。产生这些病害的主要原因是水的破坏,如何有效的控制水破坏,保证公路的安全、舒适、畅通,延长公路使用寿命,降低工程造价,是广大公路工程技术人员的共同愿望。本文从沥青路面设计、施工及管理等方面谈谈水对沥青路面造成的破坏及预防措施。
二、水破坏的表现方式
公路水破坏在公路中的表现有很多种,但主要有一下几种:软弹、唧浆、坑洞、沉陷、裂缝、破碎等。
三、原因分析
1.水的由来
造成沥青路面水损害破坏的主要原因之一是沥青混合料空隙率过大。设计时,有时为了考虑沥青路面的抗滑性能、保证路面行车有一定的构造深度,混合料设计空隙率一般都在6%以上,而有关资料介绍,空隙率在8%-12%之间,路面水最容易侵入面层混合料内部,一旦沥青面层内部含有一定的水分,水将在沥青混合料内部自由流动,再加上车辆荷载的反复作用,面层中的水产生压动力,这部分水逐渐侵入到沥青与集料的界面上,使沥青膜渐渐地从集料表面脱离,最终导致沥青与集料之间的粘结力丧失,造成水破坏。尤其是沥青类路面面层在使用初期,其透水性较大。因此,雨季表面水有可能透过沥青面层进入基层和底基层中。表面水也有可能从两侧路肩或路面与路肩的结合处以及中央分隔带缘石(通常是预制混凝土块)与路面的结合处透入路面结构层中。如果沥青面层上产生了裂缝,表面水更会从裂缝透入路面结构层中。如果中央分隔带下部无排水盲沟,表面又没有封闭,则雨水还可能从中央分隔带透入路面结构层和土基上部。
在地下水位接近地表的地段,特别在路基填土不高时,地下水可通过毛细作用进入土基上部和路面结构层;在冰冻地区,由于冬季水分重分布的结果,路基上层和路面底基层都可能处于潮湿或过分潮湿状态。沥青面层虽不是完全不透水的,但却能阻碍路面结构层和土基中的水分蒸发。
2 .沥青路面的冲刷唧浆现象形成原因
(1)发生在裂缝处的唧浆、网裂现象
唧浆、网裂。水透过沥青面层滞留在半刚性基层顶面,在大量高速行车作用下,自由水产生很大的压力并冲刷基层混合料表面的细料,形成灰白色浆。灰浆又被行车压唧,通过各种形状不一和宽窄不一的裂缝(横缝、纵缝、斜缝、网裂)到路面,灰浆还可能通过水渗入沥青混凝土的局部小面积或个别通道被压唧到路表面,使路面产生网裂和变形。
(2)局部唧浆和坑洞
坑洞。坑洞是最典型的水破坏现象。当自由水侵入并滞留在沥青混凝土的孔隙中,不管是普通混凝土还是改性沥青或加抗剥落剂的SMA,在行车作用下,特别是在降雨过程中和雨后行车道上的局部网裂会逐渐松散。松散的石料被车轮甩出形成坑洞。由于沥青混凝土的不均匀性,坑洞总是首先在局部混凝土空隙率较大处产生,因此,它是随机分布的一个孤立的坑洞。
水泥混凝土路面的面板下的基层同样会产生冲刷现象。混凝土面板的接缝处由于板在行车作用下的泵吸作用造成唧浆现象;由于唧浆使混凝土板的边、角脱空而造成边、角断裂。
(3)冻融现象
在冰冻地区,在地下水位接近地表或路基两侧有长期积水的情况下,如果路基填土高度不大,在冬季土路基中会发生水分重分布,在0-30C温度较长期滞留的深度会形成严重的聚冰现象,土层中会有很多冰晶体,甚至冰夹层。这层土长称做路基中的聚冰带。到春融期间该聚冰带化冻时,土层变的过分潮湿,使土基的强度急剧下降。如果在这种可能变得过分潮湿的土基上铺筑直接与土基相接触的路面结构层 的材料具有明显的毛细水作用,例如含细土较多的粒料土、石灰土、水泥土等,则在这种材料层内也会发生水分重分布现象。如这些材料层又位于冰冻深度范围内,则在这些材料层内也可能发生聚冰带,到春融化冻期间,这些材料的强度也会明显下降,导致路面整体承载能力明显下降,甚至发生破坏。
四、处理方法
1.地表水的处理
(1)由于路基路面排水设计不够完善,对路面排水设施不够重视,造成路面破损状况较为普遍。因此在公路路面设计时,应进一步完善路面排水设计,如:增加路拱、增设排水设施、保持边沟畅通等。为了防止路面面层的渗透,应将其设计施工成不透水的密级配沥青磨耗层,在路面结构层中设置防水层、基层顶面设置封层,在中央分隔带处设置纵横向排水渗沟,在土路肩处采用碎石填料进行填筑,在挖方路段应根据现场实际情况有针对性地进行排水设计,减少水在路面的停留时间,以减少其对路面的破坏。
(2)对于路缘石的施工应加以改进,在施工中多采用现浇(或预制)路缘石,这种施工方法,增加了路缘石的整体性能,外观也达到了平整顺畅。但它隔断了路面渗水的排出,极易造成路面与路缘石的结合部产生水破坏。
京沪高速公路沧州段在路缘石施工中,采用了一种预制路缘石下铺设10厘米无砂混凝土的施工方法,从使用效果看,路基外侧有明显的水分渗出,解决了路面渗水排不出去的难题。
(3)中央分隔带渗水的处理,为了减少中央分隔带渗水对路面的水破坏,在中央分隔带中增设小型明沟或盲沟,将渗水从盲沟中排出,消除因渗水对路面产生的水破坏。
(4)严格控制集料规格。沥青路面的材料、集料规格,直接影响到沥青与集料粘附性能,直接影响到水损害的程度。所以应该加强对原材料的把关,每批沥青进场都要进行试验,保证沥青的粘度、延度、针入度等各项指标符合要求,对每批集料进场都要严格进行抽检、筛分。保证每批进场充分保证沥青混合料的粘结性能,提高沥青集料的粘结力,降低水对沥青路面的破坏能力。
(5)压实度对沥青路面的使用性能和寿命影响很大,它是保证沥青混合料密实度与空隙率大小的关键。因此在施工过程中,进一步加强管理,提高压实机具标准。根据试验段得出的碾压数据,控制碾压遍数、速度、时间、温度。碾压要均匀,派专人指挥负责,从轻到重、从慢到快、从两边到中间,轮迹要重叠,既要保证路面平整度、路拱横坡度,又要保证压实度。并根据施工规范要求的压实度抽检频率,进行抽检。发现压实度不足的地方坚决返工,保证压实度符合要求,降低混合料空隙率,减少水的侵入破坏。
(6)桥梁渗水的处理,对于铺设沥青混凝土铺装层的桥面,在设计施工中虽然对于桥面排水做了安排,但往往忽略了桥面渗水的处理,因此,在桥面两侧常出现水破坏现象。这是因为:一是泄水孔位置问题,泄水孔入口高出水泥混凝土面层,使渗水无法排出;二是由于泄水孔间距较大,渗水不能及时排出;三是梁体间在浇注契口缝时不饱满有积水存在,空心梁体内部有积水,冬季产生冻胀造成破坏(已出现具体实例);
解决方法:一是使泄水孔口高度设置在低于水泥混凝土面层0.5厘米的位置上,避免孔口积水;二是在桥面两侧设置易透水的结构层,京沪高速公路采用了在桥面边缘处将沥青混凝土下面层10厘米范围内铺装无砂混凝土,使桥面渗水及时排出,经观察使用效果良好;三是施工时注意契口缝震捣密实,吊装前将梁体内积水清除干净,如出现积水现象,立即在积水痕迹处打眼将水放出,避免冻胀。
2地下水的处理
对于地下水的处理根据各地地质、地理条件的不同有很多不同的处理方法。
(1)排除公路边沟积水
当边沟积水较多时,公路路基在一定范围内受到水的浸渍,使路基产生水破坏。当公路沿线有良好的排疏宣泄条件时,可采用疏干路基边沟范围内的浅水层,加快路基自然固结的方法,将低软土内的含水量,改善土壤物理性质。
(2)设置垫层
修筑适宜的结构垫层,以调节路基的水温状态,也是一种有效的处理方法,而且应用范围比较广泛。目前主要应用的是防水层和割断层。防水层主要应用各种合成材料和沥青、水泥等结合料,掺入集料共同组成不透水、抗冲刷的结构层,设置于路基和路面之间或路基底部,起到防止地下水侵入的作用。割断层与防水层类似,主要目的在于割断地下水的上升路径,从而减小或消除其对路基的破坏作用。
(3)提高路基标高
人为提高路基标高,保证路基工作层在下水位以上一定高度,这是最简单和传统的解决方法。对路堤而言实现起来比较容易、简单,但由于路堑和零填情况,还有当缺乏合格的填土时,实现起来可能不现实。
人工提高路基标高主要考虑地下水位高度和选择合格的路基填料,保证公路路基稳定性所要求的路基标高应至少高出地下水位2M以上,同时提高标高可以预防和消除路基深层冻涨,两者综合确定高度。在提高的同时应特别注意填土不能破坏天然的地下排水条件,且不要造成出现人工水头的条件。
五、加强公路养护管理
公路建成后,养护是关键。要延长沥青路面的使用寿命,必须加强路面的养护管理。雨后要及时补洞,补洞要及时,补洞要规范、整齐,严格按照《沥青公路养护技术规范》要求及操作规程进行养护,把沥青路面的病害消灭在萌芽状态,避免雨水从病害处渗入,造成路基弹簧路面大面积破坏。
【关键词】颜色 吸热 绿色材料
在夏天,草坪可达到32℃、树冠可达到30℃,水泥地面的温度可以达到57℃,沥青路面的温度更是高达63℃,这些高温物体所形成巨大的热源,无时无刻的影响着周围的大气和我们的生活环境,更加让我们感受到夏天的炎热。大量人工构筑物如铺装地面、各种建筑墙面等,改变了城市下垫面的热属性,这是城市变得越来越炎热的主要原因之一。一直以来,道路路面只有灰色的水泥路面和黑色的沥青路面,因为黑色吸热,所以人们运用智慧,彩色路面就解决了这样的困境。彩色路面不仅可以解决路面色彩单一,还能感受一个城市的文化,有了真正的色彩世界。
彩色沥青混凝土路面在国外已有较多的应用与研究,自20世纪50年代起,欧美等国家便开始研究,并逐步扩大应用范围。从20世纪80年代开始,中国的市政部门也开始了彩色沥青混凝土路面的技术探讨和应用,近几年,彩色沥青混凝土路面作为一种新型的铺面的技术,营造着21世纪交通时代的气息,在公路上,广场上等场所使用越来越多,引起了人们的兴趣和关注,被全球工程界视为“新型绿色建材”。
一、国内外研究概况
彩色沥青混凝土路面在国外应用最典型的有:日本被九州市199号国道(街道段),靠边的两侧车道铺成铁红色路面;法国巴黎东北路,有一段长约30km的公路,路面是蓝色;荷兰阿姆斯特海牙、鹿特丹等城市在人行道上都设有1.5~2.0m的铁红色沥青路面自行车道;英国伦敦白金汉宫前的林荫大道全部铺成铁红色的路面。
彩色沥青混凝土路面在国内应用最典型的有:厦门市大道约4km两侧非机动车道和环岛路旅游观景道;北京市长安街延线、路新大成彩色篮球场和石景山游乐场;沈阳植物园彩色游览路、植物园彩色游览路(二期)、路达彩色屋顶、华星中学彩色操场和沈阳市北京街、北陵大街彩色景观路;上海市肇家浜路和太原路的慢车道、成都市数百米的提督街、武汉的江滩将建起8m宽的机动车道、烟台市滨海中路彩色观景路、广州黄埔大道与车陂路口到广园东快速干线宝蓝色的立交人行道、辽宁大厦彩色广场和南京升州路人行道等等。
目前我国彩色沥青混凝土路面已经成功地在厦门、广州、宁波、桂林、烟台、北京等20多个城市进行了铺设,效果颇佳,深受世人的好评。
二、彩色沥青混凝土路面性能特点及优点
特点:
(一)具有良好的路用性能,在不同的温度和外部环境作用下,其高温稳定性、
抗水损坏性及耐久性均非常好,且不出现变形、沥青膜剥落等现象,与基层粘结性良好。
(二)具有色泽鲜艳持久。不退色,能耐77度高温和-23度的低温,维护方便。
(三)具有较强的吸音功能,汽车轮胎在马路上高速滚动时,不会因空气压缩产。
生强大噪音,同时还能吸收来自外界的其他噪音。
(四)具有良好的弹性和柔性,脚感好,最适合老年人散步,且冬天还能防滑,再加上色彩主要来自石料自身颜色,也不会对周围环境造成大的危害。
优点:
1.可以美化环境,给人们良好的心理感受,有视觉的享受。
2.对于交通有更好的管理,可以有更好的引导交通,,具体应用于区分不同功能的路段和车道,以提高驾驶员的识别效果,增加道路的通行能力和交通安全。减少交通事故。
3.在公园,游乐场,人们不仅可以感受欢乐还可以感受色彩的快乐,吸引更多的游客
4.路面的彩化,展示城市的风格,造就一个良好的行车环境,同时具备美观与实用的效果,成为一道靓丽的风景线。
三、彩色混凝土路面技术的发展
目前国外重点是对彩色沥青及其混凝土路面技术产品系列和品种的研究,具体在以下几方面:
(一)胶结料(彩色沥青)生产途径从传统里减压脱质向利用现代工业石油化工产品调配出与沥青性能相当的聚合物浅色胶结料(彩色沥青)发展,并研制开发了一红、黄、蓝、绿、驼色(本色)为主的色的系列彩色沥青,其色彩、性能更加优良,寿命更长。
(二)彩色沥青混凝土的生产和施工工艺也得到了不断改进,取得了很大的成就,已先后铺设和开发了红、黄、蓝、绿等10多种彩色沥青混凝土路面和生产技术及其路面施工的工艺流程,形成了一套完整的彩色沥青混凝土路面应用技术。
(三)在彩色沥青混凝土材料里掺入夜间能发光的材料如玻璃珠。发光效果更好,使道路在夜间更醒目,针对我国公路网线复杂,车辆众多的情况,具有很高的实用价值。
(四)另一种技术是彩色慢裂快凝乳化沥青稀浆封层。它是将彩色沥青与稀浆封层技术结合在一起的彩色稀浆封层铺设,由于薄层罩面,无需对原有路面进行铣刨等前期处理,所以施工方便,降低了彩色沥青路面成本。该技术填补了国内空白,适合城市施工,具有很高的发展价值。
2018年重庆高考录取分数线预测如下:
一本预测:文525分 理492分
二本预测:文436分 理395分
关键词:低温条件下;沥青路面;施工;分析
Abstract: Taking the expressway asphalt pavement low temperature construction in the winter as the research object, this paper introduces the main warm-mixed agent technical characteristics at home and abroad, and does the technique contrast detection.
Key words: low temperature condition; asphalt pavement; construction; analysis
中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
某高速公路位于典型的黄土高原丘陵沟壑区,由于受路基填筑工期的限制及雨季的影响,原施工计划全部落空。为保证总工期,必须在低温下施工。为此,经与有关部门协商,采用温拌混合料技术以保证低温季节沥青路面的施工质量。
1 温拌沥青混合料介绍
WMA的原理是使用添加剂,降低沥青在高温下的粘度,使沥青混合料能在相对较低的温度下进与施工。一般情况下,WMA的拌和、摊铺和碾压的温度比普通热拌沥青混合料HMA(Hot Mix As-phalt)可以降低20~50℃,其混合料具有与普通HMA相当的施工和易性与路用性能。温拌剂主要有5种类型:
1.1 触变有机添加剂,主要有固体石蜡Sasobit和低分子量酯化合物;
1.2 泡沫沥青;
1.3 沸石降粘技术Alpha-Min;
1.4 乳化沥青;
1.5 国内自主创新技术———表面活性剂和低分子聚合物共聚型HPAS。Sasobit是德国Schiimann-Sasol公司生产的产品,属合成蜡。Sasobit的凝固点为100℃
,远高于沥青软化点,而135℃的粘度却很低,这体现了Sasobit对沥青改性的主要特点:一方面提高沥青的软化点进而提高沥青的高温抗变形能力;另一方面又能降低沥青的高温粘度进而降低沥青混合料的拌和温度和碾压温度。掺量一般为沥青质量的3%。泡沫沥青温拌技术是壳牌公司(SHELL)和挪威Kolo-Veidekke研发的,自2000年开始推出,已成功地在欧洲和美国进行试验路的建设和研究。相应于传统的热拌沥青,它的拌和温度只有100~120℃,摊铺温度下降到80℃左右。
Aspha-Min是德国Eurovia公司的产品,为一种含水人工合成沸石,结晶水含量约为20%,85℃以上时水分散失出来,从而使沥青发泡,泡沫起到剂的作用,从而使混合料在较低温度(120~130℃)下具有可拌和性。掺量为混合料质量的0.3%。
Evotherm,中 国 称 为 益 路DAT,是 由 美 国 的MeadWestvaca(美德维实伟克)公司研发,其原理是通过独特的化学表面活性剂,配置成皂液的形式直接加入拌和缸,与沥青﹑石料进行搅拌,在化学表面活性剂和水膜共同作用下改变了沥青短暂的动力粘度,从而提高了较低温度下的拌和性能。Evotherm温拌沥青混凝土的碾压温度相比于热拌降低30~50℃。DAT浓缩液的掺量为沥青质量的5%。HPAS属中国自主研发产品,它属于低分子量梳型聚合物,支链系含硅长链,具有良好的耐高温分散作用,通过调节主链长度,可有效降低沥青高温粘度,同时加入定量的表面活性剂。加入到融态沥青中,轻微机械搅拌能使沥青分散成碎片,迅速充分包裹于砂石料表面,形成均一高度分散的沥青胶体,其作用机理为:a.增大沥青表面的动电电位,增大沥青胶粒之间的静电斥力,从而破坏沥青胶粒的胶凝结构使沥青胶粒分散;b.吸附在粒子表面形成溶剂化水膜阻止胶凝
结构的形成,产生空间保护作用;c.在沥青表面形成吸附层,提高了沥青与集料表面的性能,提高沥青浆的流动性;d.引入稳定均匀的微小气泡,减小沥青胶粒之间的摩擦,从而提高沥青的分散性和稳定性;e.残留物不会对沥青混合料的路用性能产生影响。HAPS掺量为沥青质量的5%~6%。
2 不同温拌剂的性能对比试验
根据温拌剂的生产规模、国外产品国产化的水平、使用情况及质量水平,初选3种温拌剂进行试验,分别是Sasobit、益路DAT和HPAS。鉴于人工合成沸石和Warm-form在中国使用案例很少,此次试验未将其纳入。采用上面层AC-16原材料:玉石湾石料、邱家峡水洗石屑、水洗砂,青峰矿粉厂石灰岩矿粉和壳牌(SHELL)沥青。根据相关文献及产品说明书的降温幅度,确定室内试验温度如表1所示。
2.1 降温效果验证
对不掺温拌剂、掺3%Sasobit、掺10%DAT(稀释液)、掺6%HPAS在同一级配、同一油石比(4.8%)下进行Marshall试 验,剔除变异数据后结果见表2。
DAT使用前先加入等质量的水分配制成稀释液,掺量调整为10%DAT稀释液。对每个Marshall试件在将混合料装入试模前测试温度并记录(表2)。
由试验温度和Marshall试件的体积指标可知:
2.1.1 掺3%Sasobit温拌混合料的空隙率比热拌混合料的高0.73%,说明Sasobit温拌混合料的降温应小于15℃,最大室内降温幅度需进一步试验。
2.1.2 掺10%DAT(稀释液)温拌混合料的空隙率与热拌混合料的基本一致并略偏高,说明DAT温拌混合料的室内降温约为25℃。
2.1.3 掺6%HPAS温拌混合料的空隙率与热拌混合料的基本一致并略偏高,说明
HPAS温拌混合料的降温约为25℃。
以上降温效果仅限于室内试验温度,至于更低温度下是否还能获得较低的空隙率还需进一步试验。但有研究表明对于液体类温拌剂,采用旋转压实成型比
Marshall成型的降温幅度更大,说明现场碾压的搓揉作用能使降温幅度更大,这也是很多使用案例在更低温度下能压实成功的原因。
2.2 路用性能验证
对热拌沥青混合料和温拌沥青混合料进行残留稳定度试验、冻融劈裂试验和车辙试验,试验结果如表3、4、5所示。表3残留稳定度试验结果
从试验结果可知:3种温拌混合料的残留稳定度和冻融劈裂均符合热拌沥青混合料的规范要求。3种温拌混合料的车辙均符合规范要求。
3 温拌剂的技术经济比较分析及选择
温拌剂的主要考察技术指标有:降温幅度和混合料性能的提高度或损失度。经济性主要考虑3个因素:掺量x、进场单价p和降温幅度ΔT。
降温能使集料的加热温度降低,这样就减少了因加热集料的能量损耗,减少的能耗便是产生的效益。设因混合料的拌和温度降低引起的集料加热降低温度为ΔT,则效益(减少的能耗)Q可用式(1)表达,使用温拌剂产生的费用F可用式(2)表达。
式中:K为常数。根据对3种产品价格的了解,认为HPAS具有更高的效益费用比。通过温拌混合料的路用性能对比、技术经济性能分析及环境效益的对比分析,最终确定选择HPAS。
4 试验路使用效果
2010年10月29日晚11:00到次日0:00,进行了温拌沥青混合料的试验路铺筑,气温在-3℃左右,并于第2天进行了检测。试验路方案为:
4.1 热拌沥青混合料,出料温度为180~190℃;
4.2温拌沥青混合料,出料温度为160~170℃;
4.3温拌沥青混合料,出料温度为150~160℃。铺筑时从拌和楼取料成型试件的体积指标如表6所示。铺筑时对每车混合料进行温度测试,测定出料温度、摊铺温度、初压温度及终压温度,以及试验段的 压实度及渗水结果如表7所示。
从试验段芯样压实度来看,掺HPAS的温拌沥青混合料在降低40℃之后,其压实度仍然比热拌沥青混合料的高,说明HPAS的降温幅度在
40℃以上。
5 结论
5.1 评述了温拌剂的种类及各种温拌剂的特性、使用状况等。
5.2 各种温拌剂对混合料性能的影响不一,Saso-bit能较显著地提高混合料的高温性能。
5.3 从温拌剂对混合料性能的影响以及经济性论证分析认为HPAS具有最高的效益费用比,最后选择HPAS。
5.4 采用HPAS温拌剂铺筑了温拌混合料试验路,检测结果证明HPAS的降温幅度在40℃以上。
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