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高模量沥青混凝土在高速公路长上坡路段中的应用研究

 GXF360 2019-09-21

1 依托工程概述

山东省胶东地区某高速公路建设项目,其路线按双向四车道高速公路设计,设计速度120 km/h。项目所在区域总体地貌为剥蚀丘陵及山间河谷冲积平原,属沿海气候,因受海洋气候的调节,具有温度适中、空气湿润等特点。春秋季多风少雨,夏季较为炎热、雨水较多,冬季雨雪较多。项目连续长上坡路段采用长寿命路面结构,中面层采用掺加高模量改性剂的高模量沥青混凝土。

2 高模量沥青混合料设计

2.1 原材料

(1)项目采用的原材料为当地购买的石灰岩集料,矿粉采用石灰岩矿粉,沥青采用SBS改性沥青,原材料试验结果见表1~表4,所用原材料相关检测结果满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)的要求。

“可我们还在原地,哪也没去呀!难道我们不是壶天晓的同伴,所以到不了那个远方?我们真的……真的被壶天晓抛弃了吗?”摔落在地上的机器人橙橙沮丧地说着,开始打量周围新奇的世界,试图摸摸不存在的泡泡,“壶天晓刚才告诉我们说有泡泡裹在外面,泡泡呢?”

表1 细集料基本性能

指标 检测结果 技术要求砂当量(%) 79 ≥60

表2 粗集料基本性能

指标 检测结果(mm) 技术要求10~20 10~15 5~10 3~5石料压碎值(%) 21.9 21.4 ≤28与沥青的黏附性(级) 5 5 ≥4<0.075含量(%) 0.2 0.3 0.5 0.9 ≤1

表3 矿料原材料密度

材料规格(mm) 表观相对密度 毛体积相对密度 吸水率(%)10~20 2.755 2.732 0.31 10~15 2.761 2.728 0.44 5~10 2.761 2.721 0.53 3~5 2.742 2.690 0.67 0~3 2.704 2.588 1.66矿粉 2.65 — —

表4 沥青性能指标

指标 试验结果 技术要求针入度(25℃,100 g,5 s)(0.1 mm) 52 40~60针入度指数PI 0 ≮0延度5℃,5 cm/min(cm) 34 ≮20软化点(℃) 76.5 ≮60闪点(℃) 326 ≮230运动粘度(135℃)(Pa·s) 2.0 ≯3溶解度(%) 99.8 ≮99弹性恢复(25℃)(%) 93 ≮75离析(48 h软化点差)(℃) 2.4 ≯2.5薄膜加热试验质量变化(%) —0.079 ≯±1.0针入度比(%) 84 ≮65延度(5℃)(cm) 17 ≮15

2.2 矿料配合比

采用《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)中的级配范围,参考相关设计文件提供的级配及山东省交通科学研究院推荐的工程级配范围进行设计,设计共调试了三个级配进行马歇尔试验,双面击实各75次,沥青用量为4.3%,ZQ—2高模量剂的掺量为混合料质量的0.3%。根据体积指标的结果,结合级配及原材料的特性,确定级配为(10~20 mm碎石:5~10 mm碎石:3~5 mm碎石:机制砂0~3mm:矿粉=43∶22.5∶6∶26∶2.5),HMAC—20混合料的矿料配合比见图1。

图1 HMAC—20矿料配合比

2.3 最佳沥青含量

根据室内试验确定的矿料组成,分别采用五个沥青含量对调试级配进行马歇尔试验,确定最佳沥青用量,得到HMAC—20沥青混合料最佳沥青用量为4.3%。

3 试验路施工

3.1 清理下承层

在铺筑中面层HMAC前需要用清理下承层,必须保证下承层洁净、干燥、无污染。

表5 确定沥青含量试验结果

试验指标 试验结果 规范要求沥青含量(%) 4.3 —毛体积相对密度 2.437 实测空隙率VV(%) 4.3 3~6矿料间隙率VMA(%) 13.2 ≥13.0沥青饱和度VFA(%) 69.1 65~75稳定度MS(kN) 10.7 ≥8流值FL(mm) 3.6 1.5~4

3.2 洒布粘层

粘层油采用SBS改性乳化沥青,粘层乳化沥青用智能沥青洒布车洒布,建议按照0.4~0.6 kg/m2的用量洒布,具体洒布量通过试洒确定。洒布时沥青洒布车应匀速前进,在整个宽度内喷洒均匀。对局部不均匀的地方,人工进行涂刷,并清理均匀。

3.3 拌和

按照普通改性沥青混合料拌和方式进行拌和,但在拌和过程中要注意高模量添加剂应分散均匀,其中掺拌ZQ—2石料的拌和温度应为190~200℃,沥青温度应为160~170℃,混合料出料温度为170~180℃。高模量添加剂的掺加方法为将添加剂与集料在拌锅内干拌15 s,然后喷入矿粉和沥青搅拌,最后应使沥青混合料搅拌均匀、所有集料表面应全部裹覆沥青。

掺加高模量添加剂应注意,添加剂投放前,为确保质量计量准确,保证高模量添加剂分散均匀,应先将添加剂分装成小袋。投放须注意时间及温度控制,投放速度应快,保证足够的干拌时间。施工人员应注意个人安全,工作时须佩戴防尘口罩。

排水工程是城市基础设施,对城市居民日常生活与工作等产生的影响较大。在城市排水工程建设方面,需要对管道功能及结构稳定性进行控制,保障排水系统能够正常投入使用。然而城市排水工程管线较多,埋设点较深,管道维护管理过程中面临的困难较多。在城市排水工程管道检测方面,传统检测技术已经无法满足管道内检测需求。而闭路电视系统检测技术仪器设备比较先进,可以在摄像机、镜头、灯光等设备辅助下将管道内部情况记录下来,为技术人员采集资料提供精确图像、数据等。

同时,混合料生产过程中宜加入占混合料总重1.3%±0.3%生石灰粉或石灰粉作为抗剥落剂,以提高沥青混合料的抗水损害能力;并且在生产过程中不得使用回收粉代替矿粉作为填充料。

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3.4 运输

高模量沥青混合料的运输既要保证沥青混合料的温度符合要求,也要保证混合料不发生离析。混合料到达现场的温度应高于160℃。如果混合料温度达不到要求,则不得铺筑。其他要求与普通沥青混合料的运输相同。

3.5 摊铺

摊铺时应保持缓慢、均匀、连续不间断。摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿,以提高平整度,减少混合料的离析。摊铺速度宜控制在1~3 m/min范围内,并满足规范中初始压实度不得小于85%的要求。正常施工时,由专人随时检查混合料温度及摊铺厚度,混合料摊铺温度不低于160℃。

“家和计划”项目立足辖区,以体系规范化为关键点,以管理科学化为着力点,以队伍专业化为结合点,以宣传效能化为突破口,着力打造品牌化项目。项目的实施完善了重庆市婚姻家庭社会工作内容,提高了社会工作机构管理和服务能力,推进了重庆市婚姻家庭社会工作标准化建设,其服务成效影响颇深。

3.6 压实

高模量沥青混合料需要在较高温度时充分振动压实,压路机应紧跟摊铺机碾压,碾压时必须遵循高温、高频、低幅、慢压、少水的原则,匀速缓慢碾压。初压采用双钢轮振动压路机振动碾压3~4遍,行驶速度为3~4 km/h,初压温度为150~160℃,不应低于150℃。

复压采用胶轮压路机,胶轮压路机的压实遍数不少于2遍,复压段落不宜过长,长度可在30~50m左右。复压完成,即可以进行终压赶光,赶光可采用7~11 t钢轮压路机,速度可控制在3~4 km/h,直至轮迹消除。碾压终了温度不低于90℃。待混合料完全自然冷却,混合料表面温度低于50℃并稳定24 h后,方可开放交通。

4 高模量沥青混凝土现场检测

4.1 现场取芯试验结果

对高模量沥青混凝土路面进行钻芯取样,实测芯样的体积指标,试验结果见表7。从现场芯样结果来看,其空隙率在4.6%~5.3%之间,芯样的压实度均大于实验室标准密度的98%,试验结果符合规范要求。

表6 现场芯样试验结果

空中重(g)水中重(g)表干重(g)相对密度最大理论相对密度空隙率(%)室内标准密度压实度(%)1 341.2 787.8 1 343.4 2.414 2.548 5.3 2.431 99.3 1 332.3 783.7 1 333.6 2.423 2.548 4.9 2.431 99.7 1 345.3 790.5 1 347.6 2.415 2.548 5.2 2.431 99.3 1 087.1 641.1 1 088.3 2.431 2.548 4.6 2.431 100

4.2 高温性能检验

施工过程中从现场取沥青混合料,采用车辙试验检验高模量沥青混合料的高温性能,试验结果见表8。可以看出,混合料的动稳定度平均值在10 000次/毫米以上,满足规范及设计文件规定的高模量沥青混合料动稳定度不小于6 000次/毫米的要求。

表7 车辙试验结果

动稳定度(次/毫米)平均值(次/毫米)标准差(次/毫米) 变异系数(%)10 257 10 118 599.27 5.92 9 461 10 635

4.3 水稳定性检测

同时,施工过程中现场取混合料进行浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验,检验高模量沥青混合料的水稳定性,试验结果见表9、表10。高模量沥青混合料的浸水马歇尔残留稳定度为87.2%,大于85%;冻融劈裂强度比为83.3%,大于80%,证明高模量沥青混合料的水稳定性均满足相关规范及设计要求。

表8 浸水马歇尔试验结果

试件 稳定度(kN) 平均稳定度(kN)浸水残留稳定度(%)浸水前试件12.91 11.79 87.2 11.60 10.87浸水后试件9.86 10.28 10.34 10.65

表9 冻融劈裂试验结果

试件 劈裂强度(MPa)平均劈裂强度(MPa)冻融劈裂强度比TSR(%)冻融循环前试件0.89 0.84 83.3 0.86 0.79冻融循环后试件0.64 0.70 0.73 0.75

5 结语

(1)掺加高模量改性剂的沥青混合料体积指标能够满足要求,其高温性能及水稳定性指标都有大幅提高,均能满足规范及设计的要求,可以减少车辙的产生,从而保证长陡坡路段沥青路面具有良好的使用性能。(2)掺加ZQ高模量改性剂的沥青混合料拌和过程简单,容易施工,和易性好,混合料均匀性能较好控制。(3)高模量沥青混合料由于模量较高、黏度较大,所以在施工过程中应注意加强沥青混合料温度的控制,使混合料温度在要求范围内;混合料摊铺之后应及时碾压,保证沥青路面的均匀性和压实度。

以G40沪陕高速公路在常州市某互通立交为实例工程。首先对实例工程的新建匝道需求进行计算分析。根据本文式(1)可知,实例工程应设置3×2=6条匝道。根据现状统计(图4),实例工程已建有5根转向匝道,因此需要再新建一根道路①和道路③之间的匝道。根据现状分析,k=3,n0=5,i=1,j=3,同时对可行方案数进行计算,可知可行方案为:

参考文献:

[1]董强,米峻景,宏君,等.基于抗车辙功能的高模量沥青混凝土应用研究[J]. 公路工程,2012,37(4):31—36.

[2]王飞. 高模量沥青混凝土性能评价体系研究[D]. 西安:长安大学,2011.

[3]欧阳伟,顾威,王连广. 高模量沥青混凝土路面的力学性能[J].东北大学学报(自然科学版),2009,30(4):593—596.

[4]马峰,傅珍. 硬质沥青和高模量沥青混凝土在法国的应用[J].中外公路,2008,28(6):221—223.

[5]张军齐,冀鲁,王恒. 高模量沥青混合料应用研究[J].公路,2012(6):237—241.

[6]黄新颜,沙爱民,邹晓龙,等. 高模量沥青混合料的性能及适用场合[J].公路交通科技,2016,33(12):35—41.

[7]陈历志,马峰.高模量沥青混凝土应用于沥青路面中面层研究[J].山东交通科技,2016(3):22—26.

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