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      淺談瀝青路面就地?zé)嵩偕?/h1>
      2017-01-11 00:50:00寧夏交通科學(xué)研究所
      大陸橋視野 2016年22期
      關(guān)鍵詞:車轍面層集料

      謝 韜/寧夏交通科學(xué)研究所

      淺談瀝青路面就地?zé)嵩偕?/p>

      謝 韜/寧夏交通科學(xué)研究所

      本文主要介紹了就地?zé)嵩偕賹?duì)瀝青路面處理前各種路面病害的調(diào)查分析,原材料選用,瀝青用量,再生混合料的設(shè)計(jì)。

      集料要求;瀝青標(biāo)號(hào)及用量; 混合料設(shè)計(jì)

      一、前言

      就地?zé)嵩偕?jiǎn)稱HIR,是一種預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù),具有可實(shí)現(xiàn)瀝青路面材料100%的再生利用、施工速度快、對(duì)交通影響小、節(jié)約能源、利于環(huán)保、坑槽和車轍得以填充,集料集配和瀝青含量得到合理調(diào)整性能提高、運(yùn)輸成本低等優(yōu)點(diǎn)。它利用專用的就地?zé)嵩偕O(shè)備對(duì)瀝青路面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加熱、翻松,摻入一定數(shù)量的新集料,新瀝青、再生劑等,經(jīng)混拌、攤鋪、碾壓等工序,一次性實(shí)現(xiàn)對(duì)表面一定深度范圍內(nèi)的舊瀝青混凝土路面再生。通過(guò)瀝青路面的就地?zé)嵩偕梢孕迯?fù)瀝青路面表面層病害,恢復(fù)瀝青表面層物理力學(xué)性能,恢復(fù)瀝青路面平整度,修復(fù)瀝青路面車轍,實(shí)現(xiàn)舊路瀝青材料的就地再利用。

      二、路面病害調(diào)查,原因分析

      京藏高速G6線K1332+000-K1351+300段自修建以來(lái),由于交通量的不斷增加,尤其重載汽車的快速增加,使得路面承載能力顯著下降,路面龜網(wǎng)裂、縱橫裂縫、車轍、擁包、坑槽等面層病害明顯。

      1.裂縫成因分析

      瀝青路面上的裂縫有多種,其形成的原因也是多樣,有時(shí)是多種原因共同作用造成的,裂縫有橫向、縱向、網(wǎng)裂和龜裂。裂縫的危害在于從裂縫處滲入的水分使基層甚至路基軟化,導(dǎo)致路面承載能力下降,引發(fā)相關(guān)病害,加速路面破壞。

      現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),橫向裂縫每隔12~20m一道,局部路段橫向裂縫6~10m一道,裂縫最大寬度為1cm。橫向裂縫可分為荷載性裂縫和非荷載性裂縫兩大類;荷載性裂縫主要是由于基底彎拉破壞引起的路面反射裂縫;非荷載性裂縫主要是由于溫縮或干縮引起的。

      縱向裂縫可分為兩種情況:一種是由于路基壓實(shí)度不均勻,產(chǎn)生不均勻沉降或凍漲作用所造成的。另一種是瀝青面層分幅攤鋪時(shí),攤鋪時(shí)間過(guò)長(zhǎng),或接縫處理不當(dāng),接縫處壓實(shí)度未達(dá)到要求,在形成荷載作用下形成的。

      當(dāng)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不均勻,局部范圍的路基路面整體強(qiáng)度不足或基層失穩(wěn)以及瀝青面層老化,就會(huì)形成荷載型裂縫。這種裂縫一般表現(xiàn)為網(wǎng)裂,并在行車作用下發(fā)展為塊狀龜裂。因路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性引起的網(wǎng)裂和龜裂,通常還伴隨有路面沉陷變形。

      裂縫的產(chǎn)生破壞了瀝青路面的整體性和連續(xù)性,水分通過(guò)裂縫滲入基層,侵蝕路基,導(dǎo)致路面承載力降低,為凍融提供了條件。路面荷載日漸加大,路面老化、路面雨水作用,是產(chǎn)生縱向裂縫、龜裂破壞的主要原因。

      2.坑槽成因分析

      (1)表面層瀝青混凝土施工空隙率過(guò)大,級(jí)配控制不嚴(yán),瀝青混合料拌和不均勻,碾壓不夠密室,局部壓實(shí)不足,增大了表面空隙,當(dāng)雨水通過(guò)瀝青面層空隙侵入到路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部不能及時(shí)排出,滯留在瀝青混凝土的空隙中時(shí),水分濕潤(rùn)瀝青和集料,使瀝青剝落而導(dǎo)致坑槽。

      (2)在行車荷載作用下,進(jìn)入結(jié)構(gòu)層的水會(huì)成為動(dòng)力水,沖刷材料,使各結(jié)構(gòu)層變形增加,強(qiáng)度降低,瀝青面層材料產(chǎn)生唧漿現(xiàn)象,出現(xiàn)剝落、松散等病害,最后行車坑槽。瀝青材料與骨料的粘結(jié)力不足,在行車荷載作用下將導(dǎo)致細(xì)集料剝落,增大了路表面的空隙,引起瀝青混合料的抗水損壞的能力降低,形成坑槽。

      (3) 由于瀝青面層和基層之間封層施工質(zhì)量差,未能有效阻止雨水的繼續(xù)下滲,而滲入水無(wú)法排出,長(zhǎng)期浸泡基層,在冬季凍漲春季融化和車輛荷載的作用下,致使基層強(qiáng)度喪失,路面基層和面層產(chǎn)生唧漿、坑槽。

      (4)大量超載車輛行駛造成路面坑槽破壞。

      3.車轍成因分析

      車轍是瀝青路面的一種主要損壞形式,多半是發(fā)生在實(shí)行渠化交通的等級(jí)公路上。經(jīng)過(guò)分析,總結(jié)車轍形成有幾方面原因:

      (1)瀝青與集料的粘結(jié)力不強(qiáng),骨料骨架作用減弱、瀝青用量較大,是車轍產(chǎn)生的主要原因。因此增強(qiáng)瀝青與集料的粘結(jié)力,采用強(qiáng)度較高的碎石,提高骨料的骨架作用,控制瀝青含量。

      (2)由于高溫季節(jié)車輛反復(fù)碾壓瀝青面層形成的塑性流動(dòng)變形和永久變形,主要是高溫時(shí)的車輛荷載應(yīng)力超過(guò)瀝青面層混合料自身的穩(wěn)定應(yīng)力的極限原因。

      (3)縱坡、車速的影響,有些路段由于縱坡較長(zhǎng)而且連續(xù)出現(xiàn)時(shí),對(duì)行車尤其是超載重車,降低了車速,延長(zhǎng)了荷載作用時(shí)間,瀝青混合料內(nèi)部的剪應(yīng)力逐漸增加,剪應(yīng)力作用的深度也將逐漸增加,從而產(chǎn)生車轍。

      三、集料技術(shù)要求

      1.粗集料技術(shù)要求

      面層骨料應(yīng)該潔凈、干燥、表面粗糙、形狀接近立方體,且無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì),并具有足夠的強(qiáng)度、耐磨耗性、抗凍性、耐腐蝕性、抗沖擊性以及瀝青的良好粘附性。不得使用篩選礫石、礦渣及軟質(zhì)集料。其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004要求。

      2.細(xì)集料技術(shù)要求

      細(xì)集料可采用由制砂機(jī)專門生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)機(jī)制砂。細(xì)集料應(yīng)干凈、堅(jiān)硬、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)和其他有害物質(zhì),并有良好的顆粒形狀和級(jí)配。其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004要求。

      3.礦粉技術(shù)要求

      瀝青混合料的礦粉必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉,原石料中的泥土雜質(zhì)應(yīng)清楚干凈。礦粉必須干燥、潔凈,其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004要求。當(dāng)上面層粗集料與瀝青粘附性達(dá)不到5級(jí)時(shí),除應(yīng)添加抗剝落劑外,還應(yīng)摻加干燥的石灰或水泥作為填料的一部分替代礦粉,其用量不超過(guò)礦料總量的3%。

      四、瀝青再生劑

      再生劑是指摻加到再生混合料中用于恢復(fù)已老化瀝青性能的添加劑。是否摻加再生劑,主要取決于回收瀝青路面材料(RAP)中瀝青老化程度、瀝青含量、回收瀝青路面材料(RAP)摻配比例、再生劑與瀝青的配伍性,需綜合選擇。最終的判別標(biāo)準(zhǔn)為:再生混合料的馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004中的相關(guān)要求。本次項(xiàng)目不需要摻加再生劑。

      五、再生瀝青標(biāo)號(hào)及瀝青用量

      (1)瀝青的選擇

      由于再生瀝青混合料的品質(zhì)要求比普通瀝青混合料的品質(zhì)要求更高一些,所以對(duì)再生瀝青標(biāo)號(hào)的選擇也應(yīng)該比普通瀝青路面對(duì)瀝青標(biāo)號(hào)的選擇要求更嚴(yán)。本次就地?zé)嵩偕こ趟诘鼗驹趯幭狞S河流域,夏季炎熱,冬季寒冷,氣候干燥少雨,屬2-2-4氣候分區(qū)。所以本次要求瀝青使用90號(hào)A級(jí)重交道路石油瀝青。

      (2)再生混合料最佳瀝青用量的確定

      按就地?zé)嵩偕鸀r青混合料AC-16C級(jí)配設(shè)計(jì)試驗(yàn)結(jié)果RAP:S10:S15:礦粉=85:8:5:2的情況下,取油石比在0.4%0.7%、1.0%、1.3%的條件下分別進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn),以確定就地?zé)嵩偕罴延褪取?/p>

      檢測(cè)結(jié)果:根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果,取密度最大值、穩(wěn)定度最大值、目標(biāo)空隙率三者均值作為OAC1,即OAC1=0.74%,OAC2=0.46%,最佳油石比OAC=(OAC1+ OAC2)/2=0.60%。最終確定最佳油石比為0.60%,換算為新瀝青與新集料油石比為4.15%。

      六、再生混合料設(shè)計(jì)

      本次就地?zé)嵩偕こ搪范蔚穆访娼?jīng)查閱設(shè)計(jì)文件原面級(jí)配范圍多為AK-16型級(jí)配,使用瀝青以90號(hào)A為主,現(xiàn)規(guī)范對(duì)原規(guī)范AK-16級(jí)配進(jìn)行了調(diào)整,并改名為AC-16C,AC-16C的級(jí)配篩孔尺寸范圍為:

      表1

      由于熱再生技術(shù)100%利用原路面舊料,因此,新料的摻加量較小,因而處理前后的混合料類型基本變化不大,級(jí)配方面可以調(diào)整的余地較小,原則上主要是針對(duì)舊料的局部細(xì)化狀況,在新料的級(jí)配上予以一定彌補(bǔ),所以舊路的混合料類型基本決定了再生混合料的類型,當(dāng)舊料的級(jí)配符合現(xiàn)行規(guī)范要求時(shí),可選取與之相同類型和最接近的級(jí)配,并使合成后的級(jí)配符合現(xiàn)行規(guī)范要求。如舊料級(jí)配不符合現(xiàn)行規(guī)范要求,或該級(jí)配導(dǎo)致了原路面的明顯病害而需要進(jìn)行大幅度調(diào)整時(shí),可根據(jù)實(shí)際情況,采用特殊類型(如單一粒徑)級(jí)配以進(jìn)行有針對(duì)性的彌補(bǔ)。

      七、結(jié)束語(yǔ)

      全國(guó)公路的舊路改造,維護(hù)保養(yǎng)的高峰期即將到來(lái)就地?zé)嵩偕夹g(shù)必將大規(guī)模的應(yīng)用。因此,針對(duì)瀝青路面就地?zé)嵩偕椒ㄟM(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用的研究,蘊(yùn)含巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,是順應(yīng)交通行業(yè)建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。

      [1]《公路瀝青路面再生技術(shù)規(guī)范》JTJ F41-2008

      [2]《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004

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