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摘要:近年来,为适应社会经济发展的需要,高等级公路在我国发展迅速,随着通车年限的增长,以及通行量的不断增加,沥青路面各种病害逐渐出现。其保养维修就成为保证其服務质量和使用寿命年限的重要环节。车辙是沥青混凝土路面特有的一种损坏现象,越来越引起人们的重视。车辙是沥青混凝土路面特有的一种破坏形式,它是在行车荷载重复作用以及气候(高温)等因素综合作用下产生的一种永久性变形。本文就在道路中出现的车辙问题展开探讨,并阐述抗车辙剂在路面工程中的一些作用。
关键词:沥青路面;道路通病 ;抗车辙剂
中图分类号:U416文献标识码: A
引言
我国绝大部分的高等级公路都是沥青路面,随着近年来交通量的快速增大,特别是重载交通量的增大,导致路面车辙病害十分突出,给高速行车带来严重的安全隐患。近年来,我国大多数高速公路路面返修或罩面都是由于车辙的原因。为减少路面车辙造成的经济损失,长期以来,国内外都在研究各种方法来增强路面的高温稳定性及其他路用性能。主要有采用改性沥青,改变路面结构及添加抗车辙剂等一系列方法。但是改性沥青在运输和储存过程中容易离析;在沥青混合料中外掺纤维或采用SMA结构层时,工程造价过于昂贵,造成成本大幅度提高。目前,国内外研究开发出了多种专用的抗车辙改性剂来提高沥青混合料动稳定度,能够有效地提高沥青混合料的高温稳定性,且施工方便、价格适中、效果显著。
一、定义
抗车辙剂指以预防沥青路面车辙病害为主要应用目的的沥青改性剂。因此,它是一种功能上的定义,凡是以抗车辙为目的应用的相关沥青改性剂均为广义上的抗车辙剂。
二、沥青路面车辙产生的原因及其类型
2.1道路交通条件
由于高等级公路的修建及交通管制趋于成熟,车辆速度逐渐提高,并且大量重机型车在公路上驰骋,交通量增加,重载车、超载车比例的提升,因而路面破损现状有逐步加重的趋势。城市道路公交港湾附近和十字路口附近,由于经常有车辆刹车和启动, 因而常容易产生严重的辙槽、涌包。车辙的产生受内因和外因的综合影响,内因包括路面结构层次及材料组成,外因包括设计、施工、交通条件和气象条件等。
2.2 气象条件
由于各地区的气侯不同,在高温地区的道路表面,路面温度对车辙的产生有很大的影响。在寒冷的地区,不易产生车辙,但在较差气候影响高温受热的路面,最容易导致车辙的产生,因此我们通常看见的南方易于发生车辙,而北方在冬天时车辙现象并不严重,但在夏天却相对来说严重的很多。
2.3车辙的类型
沥青路面的车辙分为结构性车辙、流动性车辙、磨耗磨损型车辙、压密型车辙四种类型。在各地区目前所见到的车辙基本上都属于第二种类型,因而大家最熟悉的就是失稳型车辙。大部分沥青路面建筑维修在半刚性基层上,并且在施工运行中对路面的压力实度要求严格,所有的基层强度及整体性好、弯曲变形微小,除了某些基层施工不完善的路段外,结构型车辙一般发生的概率很小,而磨损性车辙在我国的概率也几乎是微乎其微。
三、主要作用
3.1嵌挤作用
抗车辙剂在施工过程中由于高温的作用而软化,这些微粒在碾压过程中热成型,相当于具有高粘附性的单一粒径细集料填充嵌挤到了集料骨架中的空隙,增加了沥青混合料结构的骨架作用,加强了混合料之间的相互作用力,使混合料之间更加紧密,降低了成型路面的渗透性.同时增加了沥青混合料承受荷载的能力。
3.2加筋作用
由于抗车辙剂中聚合物形成的微结晶区具有相当的劲度,它在拌和过程中部分拉丝成塑料纤维,在集料骨架内搭桥交联而形成纤维加筋作用.由于聚合物纤维的存在,它在胶结料中形成网状,加强了沥青矿粉胶结料体系相互作用和整体性。
3.3胶结作用
抗车辙剂投入沥青混合料的拌和锅中,在170~180°C的温度下,首先通过与矿料干拌,使它软化,继续加入沥青拌和,抗车辙剂颗粒与沥青形成胶结作用,使沥青性能得到改善.提高了沥青的软化点;降低了对温度的敏感性;增加了沥青与矿料的粘附能力。
3.4变形恢复作用
抗车辙剂的弹性成分在较高温度时具有使路面的变形部分弹性恢复的功能,因而降低了成型沥青路面的永久变形。
四、添加抗车辙剂的注意事项
在以上讨论中添加抗车辙剂具有明显的效果,然而在添加中也要注意很多问题,如下:
1、拌合时一定要注意温度的控制,抗车辙剂对温度要求比较高,以免由于温度不适合,造成试验失败。
2、拌合时间的控制也要引起大的重视,因为拌合不充分时,抗车辙剂附着在石料表面,将会造成试验失败,大大降低使用效果。
3、严格掌握配比率,配比原则是经济适用高效。
五、抗车辙剂机理分析
抗车辙剂对沥青混凝土性能的提高之所以这么明显,主要体现在以下几个方面:
1、添加抗车辙剂增大沥青的粘度,提高软化点,以便降低了沥青的感温性,提高了抗高温变形能力。
2、抗车辙剂的加入吸附了一部分轻质油份使沥青粘度增大,矿料与沥青的粘附性得到改善,加强了混合料的抗开裂能力。
3、抗车辙剂中的弹性成分在较高温度时可兼具使路面发生弹性恢复的功能,降低了沥青路面的永久变形。
4、少量抗车辙剂在搅拌中临时软化但未熔化,这些颗粒在碾压过程中热成型,相当于具有高粘附性的单一粒径细集料填充了集料骨架中的空隙,增加了沥青混合料结构的骨架作用。
六、施工工艺要求
1、抗车辙沥青路面施工的最低气温应不低于15℃,路表温度不低于10℃。当最低温度低于该温度时应采取必要的技术措施。寒冷季节、大风降温应严禁施工。
2、为了保证沥青路面各结构层间的连续,沥青层与半刚性基层间应喷洒透层油,各沥青层间均应喷洒粘层油,并保证透层油和粘层油洒布均匀。
3、间歇式拌和机的振动筛规格应与矿料规格相匹配,最大筛孔略大于混合料的最大粒径,其余筛的设计应考虑混合料的级配稳定,并尽量使热料仓大体平衡。
4、如在抗车辙沥青混合料中掺加外掺剂,应在混合料的拌合过程中准确称量所需外掺剂的剂量,延长干拌时间,一般干拌10~15秒左右,以保证矿料与外掺剂的均匀拌和。并应严格控制沥青混合料的质量,在施工中按规定频率、项目进行抽检。
5、抗车辙沥青混合料出厂温度为180~190℃,废弃温度为195℃,混合料到场温度应在170℃以上。
6、摊铺机械采用具有自动找平装置的摊铺机,混合料摊铺温度控制在165~175℃,摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,摊铺速度控制在1~3m/min。
7、沥青混合料的碾压采用胶轮碾加钢轮压路机联合作业,初压采用钢轮压路机,然后采用胶轮压路机和钢轮压路机复压,复压遍数经试验段验证后确定,最后终压采钢轮压路机静压。
8、压路机应紧跟摊铺机进行碾压,做到“紧跟、有序、慢压、高频、低幅”,应尽量保证沥青混合料在高温条件下完成碾压,要求初压温度160~170℃,终压温度110~120℃。
9、碾压遍数应严格按照试验路段确定的碾压程序进行碾压,现场设专人指挥碾压,记录碾压次数。
10、碾压中,应注意严格控制压路机的洒水量,以沥青不粘轮为原则。
11、沥青路面完全自然冷却、混合料表面温度低于50℃方可开放交通,尽量保持24小时后开放交通。
12、在施工中,应严格控制施工压实度,要求路面各沥青层的压实度均不低于98%。
结语
车辙在沥青路面的病害中不仅占了很大比例,而且由于交通量与轴载的不断增加,车辙出现得越来越早,数量也越来越多,程度越来越严重。如何在设计、施工、养护各个环节严密控制确保减少道路病害,增加其使用寿命将是每一个参与公路建设的技术人员应该思考并注意的问题。在车辙处理中,寻求一种合适的试验检测方法,预测路面各层位的变形趋势,并针对问题的根源进行车辙处理显得非常重要。各种新技术、新材料、新设备、新工艺的应用,必然回推动我国沥青路面养护技术向高科技、现代化方向发展。
参考文献:
[1] 曾志威. 掺抗车辙剂沥青混合料路用性能研究[D]长沙理工大学,2009
[2] 李萍,吴会荣,路明周. 沥青混合料车辙试验前后其体积参数变化规律分析[J]四川建筑科学研究,2010,(01)
[3]谈俊卿.抗车辙剂沥青混合料在养护工程中的应用与评价[J].工程建设与设计,2011(11).
关键词:沥青路面;道路通病 ;抗车辙剂
中图分类号:U416文献标识码: A
引言
我国绝大部分的高等级公路都是沥青路面,随着近年来交通量的快速增大,特别是重载交通量的增大,导致路面车辙病害十分突出,给高速行车带来严重的安全隐患。近年来,我国大多数高速公路路面返修或罩面都是由于车辙的原因。为减少路面车辙造成的经济损失,长期以来,国内外都在研究各种方法来增强路面的高温稳定性及其他路用性能。主要有采用改性沥青,改变路面结构及添加抗车辙剂等一系列方法。但是改性沥青在运输和储存过程中容易离析;在沥青混合料中外掺纤维或采用SMA结构层时,工程造价过于昂贵,造成成本大幅度提高。目前,国内外研究开发出了多种专用的抗车辙改性剂来提高沥青混合料动稳定度,能够有效地提高沥青混合料的高温稳定性,且施工方便、价格适中、效果显著。
一、定义
抗车辙剂指以预防沥青路面车辙病害为主要应用目的的沥青改性剂。因此,它是一种功能上的定义,凡是以抗车辙为目的应用的相关沥青改性剂均为广义上的抗车辙剂。
二、沥青路面车辙产生的原因及其类型
2.1道路交通条件
由于高等级公路的修建及交通管制趋于成熟,车辆速度逐渐提高,并且大量重机型车在公路上驰骋,交通量增加,重载车、超载车比例的提升,因而路面破损现状有逐步加重的趋势。城市道路公交港湾附近和十字路口附近,由于经常有车辆刹车和启动, 因而常容易产生严重的辙槽、涌包。车辙的产生受内因和外因的综合影响,内因包括路面结构层次及材料组成,外因包括设计、施工、交通条件和气象条件等。
2.2 气象条件
由于各地区的气侯不同,在高温地区的道路表面,路面温度对车辙的产生有很大的影响。在寒冷的地区,不易产生车辙,但在较差气候影响高温受热的路面,最容易导致车辙的产生,因此我们通常看见的南方易于发生车辙,而北方在冬天时车辙现象并不严重,但在夏天却相对来说严重的很多。
2.3车辙的类型
沥青路面的车辙分为结构性车辙、流动性车辙、磨耗磨损型车辙、压密型车辙四种类型。在各地区目前所见到的车辙基本上都属于第二种类型,因而大家最熟悉的就是失稳型车辙。大部分沥青路面建筑维修在半刚性基层上,并且在施工运行中对路面的压力实度要求严格,所有的基层强度及整体性好、弯曲变形微小,除了某些基层施工不完善的路段外,结构型车辙一般发生的概率很小,而磨损性车辙在我国的概率也几乎是微乎其微。
三、主要作用
3.1嵌挤作用
抗车辙剂在施工过程中由于高温的作用而软化,这些微粒在碾压过程中热成型,相当于具有高粘附性的单一粒径细集料填充嵌挤到了集料骨架中的空隙,增加了沥青混合料结构的骨架作用,加强了混合料之间的相互作用力,使混合料之间更加紧密,降低了成型路面的渗透性.同时增加了沥青混合料承受荷载的能力。
3.2加筋作用
由于抗车辙剂中聚合物形成的微结晶区具有相当的劲度,它在拌和过程中部分拉丝成塑料纤维,在集料骨架内搭桥交联而形成纤维加筋作用.由于聚合物纤维的存在,它在胶结料中形成网状,加强了沥青矿粉胶结料体系相互作用和整体性。
3.3胶结作用
抗车辙剂投入沥青混合料的拌和锅中,在170~180°C的温度下,首先通过与矿料干拌,使它软化,继续加入沥青拌和,抗车辙剂颗粒与沥青形成胶结作用,使沥青性能得到改善.提高了沥青的软化点;降低了对温度的敏感性;增加了沥青与矿料的粘附能力。
3.4变形恢复作用
抗车辙剂的弹性成分在较高温度时具有使路面的变形部分弹性恢复的功能,因而降低了成型沥青路面的永久变形。
四、添加抗车辙剂的注意事项
在以上讨论中添加抗车辙剂具有明显的效果,然而在添加中也要注意很多问题,如下:
1、拌合时一定要注意温度的控制,抗车辙剂对温度要求比较高,以免由于温度不适合,造成试验失败。
2、拌合时间的控制也要引起大的重视,因为拌合不充分时,抗车辙剂附着在石料表面,将会造成试验失败,大大降低使用效果。
3、严格掌握配比率,配比原则是经济适用高效。
五、抗车辙剂机理分析
抗车辙剂对沥青混凝土性能的提高之所以这么明显,主要体现在以下几个方面:
1、添加抗车辙剂增大沥青的粘度,提高软化点,以便降低了沥青的感温性,提高了抗高温变形能力。
2、抗车辙剂的加入吸附了一部分轻质油份使沥青粘度增大,矿料与沥青的粘附性得到改善,加强了混合料的抗开裂能力。
3、抗车辙剂中的弹性成分在较高温度时可兼具使路面发生弹性恢复的功能,降低了沥青路面的永久变形。
4、少量抗车辙剂在搅拌中临时软化但未熔化,这些颗粒在碾压过程中热成型,相当于具有高粘附性的单一粒径细集料填充了集料骨架中的空隙,增加了沥青混合料结构的骨架作用。
六、施工工艺要求
1、抗车辙沥青路面施工的最低气温应不低于15℃,路表温度不低于10℃。当最低温度低于该温度时应采取必要的技术措施。寒冷季节、大风降温应严禁施工。
2、为了保证沥青路面各结构层间的连续,沥青层与半刚性基层间应喷洒透层油,各沥青层间均应喷洒粘层油,并保证透层油和粘层油洒布均匀。
3、间歇式拌和机的振动筛规格应与矿料规格相匹配,最大筛孔略大于混合料的最大粒径,其余筛的设计应考虑混合料的级配稳定,并尽量使热料仓大体平衡。
4、如在抗车辙沥青混合料中掺加外掺剂,应在混合料的拌合过程中准确称量所需外掺剂的剂量,延长干拌时间,一般干拌10~15秒左右,以保证矿料与外掺剂的均匀拌和。并应严格控制沥青混合料的质量,在施工中按规定频率、项目进行抽检。
5、抗车辙沥青混合料出厂温度为180~190℃,废弃温度为195℃,混合料到场温度应在170℃以上。
6、摊铺机械采用具有自动找平装置的摊铺机,混合料摊铺温度控制在165~175℃,摊铺机必须缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,摊铺速度控制在1~3m/min。
7、沥青混合料的碾压采用胶轮碾加钢轮压路机联合作业,初压采用钢轮压路机,然后采用胶轮压路机和钢轮压路机复压,复压遍数经试验段验证后确定,最后终压采钢轮压路机静压。
8、压路机应紧跟摊铺机进行碾压,做到“紧跟、有序、慢压、高频、低幅”,应尽量保证沥青混合料在高温条件下完成碾压,要求初压温度160~170℃,终压温度110~120℃。
9、碾压遍数应严格按照试验路段确定的碾压程序进行碾压,现场设专人指挥碾压,记录碾压次数。
10、碾压中,应注意严格控制压路机的洒水量,以沥青不粘轮为原则。
11、沥青路面完全自然冷却、混合料表面温度低于50℃方可开放交通,尽量保持24小时后开放交通。
12、在施工中,应严格控制施工压实度,要求路面各沥青层的压实度均不低于98%。
结语
车辙在沥青路面的病害中不仅占了很大比例,而且由于交通量与轴载的不断增加,车辙出现得越来越早,数量也越来越多,程度越来越严重。如何在设计、施工、养护各个环节严密控制确保减少道路病害,增加其使用寿命将是每一个参与公路建设的技术人员应该思考并注意的问题。在车辙处理中,寻求一种合适的试验检测方法,预测路面各层位的变形趋势,并针对问题的根源进行车辙处理显得非常重要。各种新技术、新材料、新设备、新工艺的应用,必然回推动我国沥青路面养护技术向高科技、现代化方向发展。
参考文献:
[1] 曾志威. 掺抗车辙剂沥青混合料路用性能研究[D]长沙理工大学,2009
[2] 李萍,吴会荣,路明周. 沥青混合料车辙试验前后其体积参数变化规律分析[J]四川建筑科学研究,2010,(01)
[3]谈俊卿.抗车辙剂沥青混合料在养护工程中的应用与评价[J].工程建设与设计,2011(11).