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【摘 要】 改性沥青具有很好的弹性、高温稳定性、耐久性、舒适性等性能,以被市政道路的施工普遍使用。SBS改性沥青是使用最为广泛一种,由于其特殊性能,在施工工作中,应制定完善的施工方案,才能确保改性沥青发挥应有的性能。本文依据多年的工程经验,针对SBS改性沥青的性能特点,对施工中容易出现的问题,提出了预防措施和质量控制方法,研究成果可为市政道路施工提供参考价值。
【关键词】 市政道路;改性沥青;道路施工;质量控制
一、改性沥青的性能介绍
1、高温稳定性
改性沥青混凝土的高温稳定性指的是沥青混合料在荷载的作用下,能够抵抗永久性变形的特性。这里的“高温”主要是指在行车荷载的反复作用下,使路面出现永久性变形的温度范围,而永久性变形,主要是指车辙、推移、拥包等现象。车辙的现象容易在高温季节发生,直接影响路面的安全性和车辆行驶的舒适度。然而,如果在道路施工中使用改性沥青,可以很好的解决这类问题,因为它不仅具有很好的耐高温的能力,且具有一定的弹性和韧性以及抗车辙能力。
2、低温抗裂性能
路面在低温环境下,极易出现龟裂、块裂以及裂缝等现象。通过向沥青中添加高分子聚合材料来提高沥青的低温性能,可以有效克服路面因低温而开裂的问题。
3、耐老化性能
改善沥青混凝土本身的耐老化能力是提高路面耐久性的重点。路面的老化,实质上是沥青混凝土的老化,所以可使用改性沥青就来提高路面的抗疲劳能力,减少路面沥青老化现象。
4、舒适性
路面的平整度决定了车辆行驶的舒适性,而影响路面平整度的因素众多,这就需要针对实际情况,合理利用改性沥青,使其达到道路施工的需要,提高路面的平整度,确保车辆行驶的舒适。
二、改性沥青在道路修复中的应用
某公路是一条南北向快速道路,设计用途是汽车专用道。路面宽度12m,路基宽度15m。路基以上结构层分别是:基层30cm,底层15cm,沥青混凝土面层6cm,其中有部分路基在高填土路段为弱膨性土壤,每天车流量约2600车次。
经过对该路段损坏分析,发现雨水的破坏力同时表现在道路的面层,长期的水份磨损使得以沥青为黏结料的沥青面层失去沥青的保护而使含水量到达饱和状态,进而产生疏油性,加上沥青面层滚压密实性如果有问题,就会造成面层剥落形成开裂以至坑洞形成。总之,无论从防水或改善路面现状来讲,都应该为该路面提供一个密实的表面来做为它的防护层。综合分析,我们养护人员先后提出三种方案,做为改善措施:第一,热拌沥青混合料填补法;第二,喷雾封层;第三,道路表面细微处理。但是即使按热拌沥青最小施工厚度来做也是一笔很大的投资,经济条件不允许。细微处理是依据专用设备进行施工,设备本身装载各种物料有如粒料、水泥、改质乳液沥青、水、添加剂等。各物料通过乳液层机精确地计量设备进行,按比例配料与化学添加剂调配,然后经过双轴强力拌合器制成均匀的混合浆体,注入铺装机尾部的铺筑槽,在设置厚度与铺筑槽平面控制条件下进行铺筑,因细微处理兼具有灌缝和调整路面平整度的功能。它的施工速度很快,以美国产HD10型砂浆封层铺装机为例:每车载料10m3,铺筑只需要10~15min。由于细微处理使用的是乳化沥青,特别适应在潮湿的路面上施工。
细微处理的技术的控制主要表现于以下几个方面:①材料准备。包括改质乳化沥青的生产,级配粒料筛分析与化學添加剂调配。生产的改质乳化沥青各组分比例,应符合制浆拌合性,保存稳定性以及温度等方面的要求。粒料筛分析级配则应按照实际用途参考国际乳液封层组织推荐的三个级配型号进行.②施工铺筑。首先要调制出符合配合比设计与铺筑要求的混合料浆体,这个过程也是化学调配的过程,是决定细微处理内在质量良劣的关键,所谓“慢裂快凝”就是经过这个过程所呈现的。
三、改性沥青路面施工的配合比设计
1、要明确区分集料最大粒径和公称最大粒径
a.集料最大粒径:指集料的100%都要求要通过最小的标准筛筛孔尺寸;
b.集料公称最大粒径:指集料可能全部通过或允许有少量不通过(一般容许筛余不超过10%)的最小标准筛筛孔尺寸。通常比集料最大粒径小一个粒级。沥青面层集料的最大粒径宜从上到下逐渐增大,并应该与压实层厚度相匹配。
c.实践证明,我国通行的中下面层的层厚在只有50~60mm的较薄的情况下,采用的25~30mm的公称最大集料粒径与厚度不匹配,导致最大粒径相对过大。最大粒径相对层厚过大的缺点是混合料离析严重(全幅摊铺离析更甚);压实不足,达不到提高抗车辙性能的目的;不能形成一定的压实层,导致沥青层透水,并导致早期水损害破坏。
2、各种沥青混合料类型的适用范围
多年来,我国的设计文件对路面的结构层和沥青混合料类型都有所规定。但是多年来,各工程建设单位在审查设计文件时,经常有异议,且经常要通过专家论证提出进行修改,施工单位也经常有不同的看法。因此,作为施工的一环,工程建设单位、监理、施工单位需对路面结构的合理性予以认可,如发现设计明显不适合工程的交通条件时,可提出意见要求修改,这是施工阶段的一项重要工作,这样做能避免许多由于设计不合理造成的早期破坏。
沥青混合料配合比设计时,最重要的指标莫过于空隙率了,但对于如何确定设计空隙率各国都有不同的做法,大部分国家是规定一个范围,而且普遍为3%~5%,或3%~6%,美国以前采用马歇尔方法设计时也是这样规定的。后来采用Superpave方法后,统一采用空隙率4%。结合我国实际情况,应根据路面施工的实践经验以及公路等级、气候条件、交通情况,调整确定最佳的沥青用量OAC。
对炎热地区公路以及高速公路、一级公路的重载交通路段,山区公路的长大坡度路段,预计有可能产生较大车辙时,宜在空隙率符合要求的范围内将计算的最佳沥青用量减小0.1%~0.5%作为设计沥青用量。施工时的密度或压实度不低于未减小沥青用量时的水平,且渗水系数符合要求。如果试拌试铺达不到此要求时,宜调整所减小的沥青用量的幅度。
对寒区公路、旅游公路,最佳沥青用量可以在OAC的基础上增加0.1%~0.3%,以适当减小设计空隙率,但不得降低压实度要求。
参考文献:
[1]沈金安.90年代道路沥青研究的热门课题[J].中国公路学报,1995,(S1).
[2]林贤福,陈志春.沥青的纤维增强改性及其改性剂的研究[J].公路,1999,(1).
[3]刘治军,赵济民,李海泉等.EPS改性沥青的性能[J].华东公路,1995,(4).
[4]傅鑫.浅谈沥青混凝土路面的施工质量控制[J].广东交通职业技术学院学报,2010,09(4).
[5]杨爱敏.浅谈如何提高SBS改性沥青砼路面质量[J].中小企业管理与科技,2009,(31).
[6]王冰.SBS改性沥青配合比优化设计及施工技术要求[J].山西建筑,2009,35(24).
【关键词】 市政道路;改性沥青;道路施工;质量控制
一、改性沥青的性能介绍
1、高温稳定性
改性沥青混凝土的高温稳定性指的是沥青混合料在荷载的作用下,能够抵抗永久性变形的特性。这里的“高温”主要是指在行车荷载的反复作用下,使路面出现永久性变形的温度范围,而永久性变形,主要是指车辙、推移、拥包等现象。车辙的现象容易在高温季节发生,直接影响路面的安全性和车辆行驶的舒适度。然而,如果在道路施工中使用改性沥青,可以很好的解决这类问题,因为它不仅具有很好的耐高温的能力,且具有一定的弹性和韧性以及抗车辙能力。
2、低温抗裂性能
路面在低温环境下,极易出现龟裂、块裂以及裂缝等现象。通过向沥青中添加高分子聚合材料来提高沥青的低温性能,可以有效克服路面因低温而开裂的问题。
3、耐老化性能
改善沥青混凝土本身的耐老化能力是提高路面耐久性的重点。路面的老化,实质上是沥青混凝土的老化,所以可使用改性沥青就来提高路面的抗疲劳能力,减少路面沥青老化现象。
4、舒适性
路面的平整度决定了车辆行驶的舒适性,而影响路面平整度的因素众多,这就需要针对实际情况,合理利用改性沥青,使其达到道路施工的需要,提高路面的平整度,确保车辆行驶的舒适。
二、改性沥青在道路修复中的应用
某公路是一条南北向快速道路,设计用途是汽车专用道。路面宽度12m,路基宽度15m。路基以上结构层分别是:基层30cm,底层15cm,沥青混凝土面层6cm,其中有部分路基在高填土路段为弱膨性土壤,每天车流量约2600车次。
经过对该路段损坏分析,发现雨水的破坏力同时表现在道路的面层,长期的水份磨损使得以沥青为黏结料的沥青面层失去沥青的保护而使含水量到达饱和状态,进而产生疏油性,加上沥青面层滚压密实性如果有问题,就会造成面层剥落形成开裂以至坑洞形成。总之,无论从防水或改善路面现状来讲,都应该为该路面提供一个密实的表面来做为它的防护层。综合分析,我们养护人员先后提出三种方案,做为改善措施:第一,热拌沥青混合料填补法;第二,喷雾封层;第三,道路表面细微处理。但是即使按热拌沥青最小施工厚度来做也是一笔很大的投资,经济条件不允许。细微处理是依据专用设备进行施工,设备本身装载各种物料有如粒料、水泥、改质乳液沥青、水、添加剂等。各物料通过乳液层机精确地计量设备进行,按比例配料与化学添加剂调配,然后经过双轴强力拌合器制成均匀的混合浆体,注入铺装机尾部的铺筑槽,在设置厚度与铺筑槽平面控制条件下进行铺筑,因细微处理兼具有灌缝和调整路面平整度的功能。它的施工速度很快,以美国产HD10型砂浆封层铺装机为例:每车载料10m3,铺筑只需要10~15min。由于细微处理使用的是乳化沥青,特别适应在潮湿的路面上施工。
细微处理的技术的控制主要表现于以下几个方面:①材料准备。包括改质乳化沥青的生产,级配粒料筛分析与化學添加剂调配。生产的改质乳化沥青各组分比例,应符合制浆拌合性,保存稳定性以及温度等方面的要求。粒料筛分析级配则应按照实际用途参考国际乳液封层组织推荐的三个级配型号进行.②施工铺筑。首先要调制出符合配合比设计与铺筑要求的混合料浆体,这个过程也是化学调配的过程,是决定细微处理内在质量良劣的关键,所谓“慢裂快凝”就是经过这个过程所呈现的。
三、改性沥青路面施工的配合比设计
1、要明确区分集料最大粒径和公称最大粒径
a.集料最大粒径:指集料的100%都要求要通过最小的标准筛筛孔尺寸;
b.集料公称最大粒径:指集料可能全部通过或允许有少量不通过(一般容许筛余不超过10%)的最小标准筛筛孔尺寸。通常比集料最大粒径小一个粒级。沥青面层集料的最大粒径宜从上到下逐渐增大,并应该与压实层厚度相匹配。
c.实践证明,我国通行的中下面层的层厚在只有50~60mm的较薄的情况下,采用的25~30mm的公称最大集料粒径与厚度不匹配,导致最大粒径相对过大。最大粒径相对层厚过大的缺点是混合料离析严重(全幅摊铺离析更甚);压实不足,达不到提高抗车辙性能的目的;不能形成一定的压实层,导致沥青层透水,并导致早期水损害破坏。
2、各种沥青混合料类型的适用范围
多年来,我国的设计文件对路面的结构层和沥青混合料类型都有所规定。但是多年来,各工程建设单位在审查设计文件时,经常有异议,且经常要通过专家论证提出进行修改,施工单位也经常有不同的看法。因此,作为施工的一环,工程建设单位、监理、施工单位需对路面结构的合理性予以认可,如发现设计明显不适合工程的交通条件时,可提出意见要求修改,这是施工阶段的一项重要工作,这样做能避免许多由于设计不合理造成的早期破坏。
沥青混合料配合比设计时,最重要的指标莫过于空隙率了,但对于如何确定设计空隙率各国都有不同的做法,大部分国家是规定一个范围,而且普遍为3%~5%,或3%~6%,美国以前采用马歇尔方法设计时也是这样规定的。后来采用Superpave方法后,统一采用空隙率4%。结合我国实际情况,应根据路面施工的实践经验以及公路等级、气候条件、交通情况,调整确定最佳的沥青用量OAC。
对炎热地区公路以及高速公路、一级公路的重载交通路段,山区公路的长大坡度路段,预计有可能产生较大车辙时,宜在空隙率符合要求的范围内将计算的最佳沥青用量减小0.1%~0.5%作为设计沥青用量。施工时的密度或压实度不低于未减小沥青用量时的水平,且渗水系数符合要求。如果试拌试铺达不到此要求时,宜调整所减小的沥青用量的幅度。
对寒区公路、旅游公路,最佳沥青用量可以在OAC的基础上增加0.1%~0.3%,以适当减小设计空隙率,但不得降低压实度要求。
参考文献:
[1]沈金安.90年代道路沥青研究的热门课题[J].中国公路学报,1995,(S1).
[2]林贤福,陈志春.沥青的纤维增强改性及其改性剂的研究[J].公路,1999,(1).
[3]刘治军,赵济民,李海泉等.EPS改性沥青的性能[J].华东公路,1995,(4).
[4]傅鑫.浅谈沥青混凝土路面的施工质量控制[J].广东交通职业技术学院学报,2010,09(4).
[5]杨爱敏.浅谈如何提高SBS改性沥青砼路面质量[J].中小企业管理与科技,2009,(31).
[6]王冰.SBS改性沥青配合比优化设计及施工技术要求[J].山西建筑,2009,35(24).