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高速公路改善沥青路面应用研究

  摘要:传统的沥青混凝土路面在交通和气候的用下,容易发生车辙、开裂、剥离和坑槽等病害。我国近年来在高速公路路面上开始应用SMA技术来改善沥青路面的质量和性能。本文在对SMA配合比设计原则的基础上,针对山区特点,研究SMA不同结构的性能特点,确定了最佳的应用型式,对工程实践具有一定的指导意义。

  Abstract:Conventional asphalt concrete pavement in the use of transport and climate, prone to rutting, cracking, peeling, and trenches and other diseases. China in recent years began to apply the SMA technology in highway pavement to improve the quality and performance of the asphalt pavement. On the basis of the SMA with the design principles for the mountain characteristics, the performance characteristics of the different structure of SMA to determine the best type of application engineering practice guidance.

  关键词:沥青路面;病害;SMA技术应用。

  Keywords: asphalt pavement; disease; SMA technology.

  中图分类号: U412.36+6 文献标识码: A 文章编号:

  引言

  国家级期刊发表提示:传统的沥青混凝土路面在交通和气候的作用下,容易发生车辙、开裂、剥离和坑槽等病害。国外的试验研究和实践表明,在重交通道路上采用沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)路面,在高温抗车辙、低温抗裂、疲劳抗裂、抗水损害、抗老化等方面,均优于传统的沥青混凝土路面。我国近年来在高速公路、机场跑道和大跨径桥梁钢桥面上开始应用SMA技术。

  由于SMA路面具有传统沥青混凝土(AC)路面无可比拟的优越性,并表现为沥青路面的发展趋势,因此,针对山区高速公路应用这一新型路面技术,对于提高其重交通道路性能和寿命、改善公路交通和环境,无疑具有重大意义。

  一、SMA配合比设计原则

  1、材料组成和材质要求

  材料包括沥青胶结料、粗集料、细集料、填料、纤维稳定剂。工程实践证明,要使SMA得以成功,首先要选择优质的符合要求的材料。

  (1)粗集料

  粗集料宜100%轧制,形态理想,且对磨耗值、针片状指数、压碎值、某些情况下对磨光值均有严格的要求。采用的集料多为花岗岩、玄武岩、辉长岩、辉绿岩、片麻岩和石英岩等,即要求集料要有足够的硬度和耐久性。美国SMA技术工作组通过最近的研究,提出限制值为20%。由于SMA混合料对扁平或细长颗粒有严格的数量限制,轧制石料时,建议使用锤式轧石机轧制。

  (2)细集料

  细集料应洁净、干燥、无风化、不含杂质,并有适当的级配范围,并应与沥青有良好的粘结能力。关于轧制砂/天然砂,欧洲规范要求从50/50A 75/25不等,有的国家倾向于提高轧制砂比例。

  (3)填料

  用量往往高达8%-12%,应由石灰石粉或其它合适材料组成,不宜使用回收粉尘。使用时应足够干燥,不得成团,能自由流动,小于0.075m m粒径的含量不要太少,但是小于0.005mm部分的含量亦不宜太多。

  (4)沥青

  沥青用量高,欧洲甚至高达6.5%-7.0%。在欧洲,以粘度划分的320级沥青是重交通道路的主要选择。中等和轻交通时,尤其对于SMAO/5, SMAO/8,有时选用170级沥青。美国同样采用普通沥青混合料所用的沥青等级。

  (5)稳定剂

  SMA混合料因沥青含量高和矿粉用量大,在贮存、运输和摊铺过程中,沥青和矿粉会产生滴漏和离析,在车辆荷载作用下,易出现泛油现象。为了吸收稳住沥青,防止滴漏和泛油,曾用石棉纤维和聚合物纤维、现多采用纤维素纤维作为稳定剂。

  2、选择初试级配

  选择初试级配时都必须以我国沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)矿料级配建议范围为标准级配范围,以4.75 mm通过率为变化点,改变三个不同的通过率:22%、25%、28%,或者采用20%、25%、30%,三种级配的0.075m筛孔的通过率为10%左右,所选择的三个初试级配必须在要求的级配范围内,同时也要考虑9.5mm的通过率,总体上在中值上下波动。

  3、定粗集料骨架部分的集料间隙率,为了充分发挥SMA混合料粗集料的石一石结构的嵌挤作用,在压实状态下沥青混合料中的粗集料骨架间隙率必须小于或等于没有其他集料、结合料存在时的粗集料集合体在捣实状态下的间隙率,如果做不到这一点,就说明粗集料一定是被填充的细集料、矿粉、玛蹄脂撑开了,粗集料的嵌挤作用就不能形成。因此,这是一个鉴别粗集料能否实现嵌挤的基本条件,也是衡量是不是SMA的试金石。

  二、SMA面层施工工艺分析

  沥青路上面层为本项目关键工程,混合料配合比设计、沥青混合料拌和、摊铺、碾压为关键工序。

  1、下承层准备

  下承层必须清理干净,在中面层顶面必须洒布改性乳化沥青粘层油。

  2,混合料拌和

  (1)改性沥青混合料施工温度比普通沥青混合料温度高10-20℃左右。改性沥青加热温度170-180℃;集料的烘干温度要提高到200℃左右,因为加入的冷矿粉及纤维数量很大,温度不够高时不能充分分散拌匀:混合料出厂温度175-185℃。

  (2)混合料要随拌随用,若要贮存,贮存时间不能超过24小时,贮存期间温降不得超过10℃,结合料不得发生老化、滴漏以及粗细集料颗粒离析。

  (3) SMA为间断级配,粗集料粒径单一、量多,占75%以上,细集料很少,只占15%左右、矿粉用量多,占10%。用料比例失衡,造成热料仓等料和溢料现象,生产率随之下降,一般只有AC-25的2/3左右,在拌和时应注意的问题。

  (4)SMA的矿粉需求量比一般热拌沥青混合料要增加2倍,一个螺旋输送器往往来不及供料。这就要求在矿粉设备和人力安排上特别注意。同时不能使用回收矿粉。

  (5)SMA混合料纤维的使用,在SMA路面工程量不大的情况下,可以采用塑料袋装纤维,由人工投入拌和。投放时,注意打开粗集料仓,以防错过投放时间,投晚了,纤维就可能分散不均。为使纤维充分分散均匀,一般需在普通混合料干拌时间的基础上增加5-10S。

  由于篇幅有限,有关运输、摊铺以及压实方面的工艺问题在此不再赘述。

  三、平整度控制要点

  1、保证下承层的平整度。

  必须改变“基层标高不行面层调,下层不平整上一层补”的观念。同时还要保证中下面层的平整度,按照本项目的数据经验,每层仅能在下承层的基础上提高0.1-0.6 mm,下承层平整度越差,提高的幅度就越小。

  2、合理选用摊铺机参数。

  根据路面结构层合理地选用摊铺机工作参数(熨平板的宽度、扰度、工作角、螺旋布料器的长度、位置、夯锤和振捣器的振频、摊铺机的工作速度)是保证摊铺层均匀一致、平整密实的重要前提,提高密实度是保障平整度的重要手段。

  3、合理选择摊铺机的找平方式。

  这点也非常重要,现在表面层以下施工一般采用人工挂线找平,它的工作原理是人工挂线作为参考基准面,通过摊铺机上的传感器感应来控制所施工层的高程,其显著的优点是可保证该施工层的设计顶面,对较差平整度的下承层有明显的改善,缺点是人工挂线工作量大,且挂线质量的影响因素较多,容易造成错误。

  结论

  SMA混合料是近年来一种新型的沥青混合料结构形式,其不仅具有很好的高温稳定性、耐久性、抗滑性以及抗车辙能力,而且寿命也较普通混凝土长,且SMA表面层比传统的沥青混凝土经济。有专家认为,应用SMA是道路路面的最经济方案,尤其是在高温、重载、量大的环境下,SMA的效益更为可观。因此,该技术有着广阔的研究和应用前景。

  容易发表的核心期刊参考文献

  【1】徐波.沥青玛蹄脂碎石在旧路改造中的应用.城市道桥与防洪,2003,(6):17-1

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