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新型沥青混合料提升公路路用性能

时间:2023-08-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:近年来随着国民经济的高速发展,公路交通量增长迅猛,再加之车辆大型化、超载严重及交通渠化等,使沥青路面面临严峻的考验,因而对沥青混合料的路用性能也提出了更高的要求。传统的沥青混凝土在综合性能上并不能完全满足要求,故公路部门进行了许多研究,研制出一些新型沥青混合料,以期改善沥青混合料的路用性能。① SMA是一种间断级配的沥青混合料,属于骨架密实结构。

新型沥青混合料提升公路路用性能

近年来随着国民经济高速发展,公路交通量增长迅猛,再加之车辆大型化、超载严重及交通渠化等,使沥青路面面临严峻的考验,因而对沥青混合料的路用性能也提出了更高的要求。沥青面层必须具备良好的热稳性、低温抗裂性、不透水、耐久性及抗滑性等。传统的沥青混凝土在综合性能上并不能完全满足要求,故公路部门进行了许多研究,研制出一些新型沥青混合料,以期改善沥青混合料的路用性能。

1.沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)

SMA是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉和少量细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料。

(1)组成特点。

① SMA是一种间断级配的沥青混合料,属于骨架密实结构。

② 为加入较多的沥青,在增加矿粉用量的同时使用纤维作为稳定剂。通常采用木质素纤维,用量为沥青混合料的0.3%;也可采用矿物纤维,用量为混合料的0.4%。

③ 沥青结合料用量多,比普通混合料要高 1% 以上,黏结性要求高,需要选用针入度小,软化点高,温度稳定性好的沥青。最好采用改性沥青,以改善其高低温变形性能及与矿料的黏附性。

④ SMA的配合比不能完全依靠马歇尔配合比设计方法,主要由体积指标确定。马歇尔试件成型双面击实50次,目标空隙率2%~4%。稳定度和流值不是主要指标,沥青用量还可参考高温析漏试验确定,且车辙试验是重要的设计手段。

⑤ SMA的材料要求,粗集料必须特别坚硬、表面粗糙,针片状颗粒少,以便嵌挤良好;细集料一般不用天然砂,宜采用坚硬的人工砂;矿粉必须是磨细石灰石粉,最好不使用回收的粉尘。

⑥ SMA的施工与普通沥青混凝土相比,其拌和时间要适当延长,施工温度要提高,压实不得采用轮胎碾。

综合SMA的特点,可以归纳为“三多一少”,即粗集料多、矿粉多、沥青结合料多、细集料少;掺纤维增强剂,材料要求高,其使用性能全面提高。

(2)路用性能。

① 良好的高温稳定性。由于在SMA的组成中,粗集料占到 70% 以上,其相互接触,空隙由高黏度玛蹄脂填补,形成了一个嵌挤密实的骨架结构,具有较高的承受车轮荷载碾压的能力,因此SMA具有较强的抗车辙能力。

② 良好的低温抗裂性。在低温条件下,抗裂性能主要由结合料延伸性能决定。在 SMA中由于使用了较合适的改性沥青,同时采用了纤维起加筋作用,故填充在集料之间的玛蹄脂会有较好的黏结作用和柔韧性,且填充的数量较多,沥青膜较厚,使混合料能够抵抗低温变形。

③ 优良的表面特性。SMA混合料的集料要求采用坚硬的、粗糙的、耐磨的优质石料,在级配方面采用间断级配,粗集料含量高,路面压实后表面构造深度大,抗滑性能好,拥有良好的横向排水性能,雨天行车不会产生较大的水雾和溅水,路面噪声可降低3~5 dB,从而使SMA路面具有良好的表面特性。

④ 耐久性。SMA混合料内部被沥青结合料充分的填充,使沥青膜较厚、空隙率小、沥青与空气的接触少,使老化的速度、水蚀作用降低。另外,改性沥青与纤维的使用大大提高了沥青与矿料的黏附性,从而使SMA混合料的耐老化性与水稳性得到大幅度的提高,且耐疲劳性能大大优于密级配沥青混凝土。(www.xing528.com)

投资效益高。由于 SMA 结构能全面地提高沥青混合料和沥青路面的使用性能,使得SMA路面的维修费用能够减少,使用寿命延长。

2.多孔隙沥青混凝土表面层(PAWC)

多孔隙沥青混凝土表面层或多孔隙沥青混凝土磨耗层(PAWC)在一些国家又称开级配磨耗层(OGFC),采用比普通沥青碎石高的大空隙率,一般在20%左右,属骨架空隙结构。其路用性能特点如下:

(1)排水和抗滑性。多空隙沥青混合料由于空隙率大,使得内部的空隙呈连通状态,路表水能迅速地从内部排走,故可提高路面雨天的抗滑性,避免水滑现象的产生。同时还能大大减少行驶车轮引起的水雾及溅水,使雨天行车的能见度提高,从而使雨天的行车速度和安全性提高。

(2)降低噪声性能。道路交通噪声主要来自于车轮胎在路面滚动产生的噪声,沥青路面因其柔性,对车轮的振动、撞击有缓冲、吸收作用,同时其自身的空隙及表面纹理对声音的吸收作用也比混凝土路面大,故沥青路面噪声低。而多孔隙沥青混凝土因空隙较高,使车轮行驶中形成的气流顺利消散,进一步降低了各种噪声的生成水平,所以,总的噪声低于其他类型的沥青路面。其降噪声效果与路面厚度、空隙率大小有关。路面越厚、空隙率越大,降噪声效果越好。

(3)高温稳定性。设计、施工优良的多孔隙沥青混凝土路面具有较高的高温稳定性,原因在于其大颗粒间相互直接接触形成骨架结构,可承担主要的荷载作用,颗粒间有效的黏结,也减小了温度对自身的影响。

(4)耐久性。多孔隙沥青混凝土路面的耐久性比一般沥青混合料类路面要低,主要表现为:多空隙路面在使用一定时间后,空隙率会因灰尘、污物的堵塞而减少,排水、吸音效果降低,从而产生老化、剥落的现象会较早。

3.多碎石沥青混凝土

4.75 mm以上碎石含量占主要部分(一般为60%)的密级配沥青混凝土称多碎石沥青混凝土。

多碎石沥青混凝土是与传统密级配沥青混凝土相比较而言的。传统的Ⅰ型沥青混凝土因空隙率只有3%~6%,故透水性小、耐久性好,但表面构造深度远达不到要求,抗变形能力较强。多碎石沥青混凝土结合了两者颗粒组成的特点,既能提供所要求的表面构造深度,又能具有较小的空隙率和透水性,同时还具有较好的抗变形能力。

4.再生沥青混凝土

沥青混凝土再生利用的过程是指将需翻修或废弃的旧沥青路面,经翻挖、回收、破碎、筛分,再和再生剂、新集料、新沥青材料等按一定比例重新拌和,形成具有一定路用性能的再生沥青混合料。

沥青路面的再生利用,能够大量节约沥青、砂石材料,节省工程投资,同时又有利于处理废料、保护环境,因而具有显著的经济效益和社会、环境效益。

沥青混合料的再生关键是沥青的再生,从化学的角度来看,沥青的再生是沥青老化的逆过程。目前通常采取在旧沥青中加入某种组分的低黏度油料(再生剂)或加入适当稠度的沥青材料,经过调配可获得具有适当黏度及一定路用性能的再生沥青。

再生沥青路面的施工工艺可分为表面再生法、厂拌再生法和路拌再生法。表面再生法就是用红外线加热装置将原路面表面以下一定深度范围内的沥青混合料加热到一定温度,使混合料达到可塑状态后,用翻松机将混合料翻松,最后再碾压成型。路拌再生法是将路面混合料在原路面上就地翻挖、破碎、再加入新沥青和新集料,用路拌机原地拌和,最后碾压成型。厂拌再生法是将旧沥青路面经过翻挖后运回拌和厂,集中破碎,与再生剂、新沥青、新集料等在拌和机中按一定比例重新拌和成新的混合料,铺筑成再生沥青路面。

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