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        加入德蘭尼特纖維的高速公路車(chē)轍處治技術(shù)應(yīng)用探討

        2010-10-17 11:04:34金雙慶
        科技傳播 2010年15期
        關(guān)鍵詞:高速公路

        金雙慶,李 鵬

        浙江順暢高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)有限公司,浙江杭州 310051

        加入德蘭尼特纖維的高速公路車(chē)轍處治技術(shù)應(yīng)用探討

        金雙慶,李 鵬

        浙江順暢高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)有限公司,浙江杭州 310051

        當(dāng)前,瀝青路面車(chē)轍病害已成為國(guó)內(nèi)高速公路路面主要病害之一,是養(yǎng)護(hù)行業(yè)難以有效解決的一大課題。加德蘭尼特纖維處治的車(chē)轍技術(shù)比一般采用的處治技術(shù)銑刨?gòu)U料均大幅下降,減輕了環(huán)境污染的壓力,充分體現(xiàn)了資源節(jié)約、環(huán)境友好及高速公路安全暢通等良好的社會(huì)效益,為國(guó)內(nèi)的高速公路車(chē)轍處提供一種新的工藝。

        高速公路;瀝青路面養(yǎng)護(hù);德蘭尼特纖維

        0 引言

        杭金衢高速公路金華段全長(zhǎng)99.242km,是國(guó)家規(guī)劃中的國(guó)道主干線(xiàn)“五縱七橫”之一橫——上海至云南瑞麗高速公路浙江省段的重要組成部分,為雙向四車(chē)道路面,于2002年底正式開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。經(jīng)過(guò)兩年多的運(yùn)營(yíng),在行車(chē)荷載、氣候環(huán)境的作用下,車(chē)轍成位該路段的典型病害之一,為探尋科學(xué)有效的車(chē)轍病害處治方法,確保高速公路安全暢通,并力求處治車(chē)轍病害簡(jiǎn)易方便、施工工期短、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低。杭金衢高速公路K152+040~K152+820杭向段采用了加德蘭尼特纖維AC-13改性瀝青混凝土處理車(chē)轍病害試驗(yàn),取得了良好的效果。

        1 試驗(yàn)段概況

        經(jīng)實(shí)地路況調(diào)查, K162+658~K163+037.3杭向段位于金華江大橋,橋梁上部主要為長(zhǎng)35m的T形簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu),其橋面車(chē)轍平均深度達(dá)2.3cm,最深處達(dá)4.1cm,即金華江大橋橋橋面的瀝青砼鋪裝層出現(xiàn)了嚴(yán)重車(chē)轍病害。該橋面基本無(wú)坑槽、裂縫等病害;根據(jù)對(duì)取芯芯樣分析,各結(jié)構(gòu)層穩(wěn)定、密實(shí),變形明顯,且層間粘結(jié)良好,但各瀝青砼結(jié)構(gòu)層厚度發(fā)生了明顯的、不同程度的形變,是一種結(jié)構(gòu)型車(chē)轍和失穩(wěn)型車(chē)轍并存的綜合型車(chē)轍。其中K162+800處車(chē)轍深度和各結(jié)構(gòu)層厚度及變形如下表:

        芯樣樁號(hào) 芯樣總厚度 (cm)上面層厚度(cm)下面層厚度(cm)K162+800(凸處) 10.6 4.6 6.0 K162+800(凹處) 8.7 3.6 5.1 K162+800(硬路肩) 10.1 4.0 6.1

        2 車(chē)轍產(chǎn)生原因分析

        2.1 行車(chē)荷載影響

        本試驗(yàn)路段處于金華江大橋橋面,其行車(chē)車(chē)速慢、流量大、重荷載多,并且橋面采用大量的砼型鋼伸縮縫,致使橋面行車(chē)產(chǎn)生的應(yīng)力傳遞不連續(xù),伸縮縫位置存在跳車(chē)現(xiàn)象,對(duì)瀝青砼鋪裝層產(chǎn)生較大的沖擊力。故此瀝青砼橋面鋪裝層在車(chē)輛荷載作用下處于復(fù)雜應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài),在水平力、豎向力共同作用下,引起了面層結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)凹凸變形,特別在渠化交通和大超負(fù)荷的軸載頻繁作用下,加快瀝青混凝土路面車(chē)轍的形成。

        2.2 環(huán)境

        瀝青路面結(jié)構(gòu)完全處在自然環(huán)境中,承受著氣溫、日照、熱流、輻射、風(fēng)、雨水等各種環(huán)境因素的直接作用,路面車(chē)轍的形成與溫度有極其重要的關(guān)系。近年來(lái),浙江夏季高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),氣溫高達(dá)38℃以上的罕見(jiàn)天氣增加,路表溫度常處于55~65℃之間,瀝青砼路面在高溫下,彈性降低,粘性、塑性增強(qiáng),在外部荷載反復(fù)作用下就很容易產(chǎn)生流動(dòng)變形,產(chǎn)生永久變形和塑性流動(dòng),從而形成擁包和車(chē)轍,這種車(chē)轍和擁包尤其在重軸載或大交通量較高軸載作用次數(shù)條件下表現(xiàn)得更為嚴(yán)重。

        2.3 路面材料

        車(chē)轍的嚴(yán)重程度與瀝青面層的結(jié)構(gòu)組成和混合料配合比有極大關(guān)系。在高溫下處于半固態(tài)的瀝青混合料,由于瀝青及膠漿在荷載的作用下首先流動(dòng),粗細(xì)集料骨料組成的骨架成為荷載主要承擔(dān)者,再加上瀝青潤(rùn)滑作用,硬度較大的礦料在荷載的直接作用下會(huì)沿礦料間接觸面滑動(dòng),產(chǎn)生瀝青混凝土的剪切流動(dòng)變形。在杭金衢高速公路建設(shè)期時(shí)期,瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)不合理,瀝青含量偏高(超過(guò)4.8%),減小了礦料之間的內(nèi)摩阻力;還有從車(chē)轍處取的芯樣看,石屑及礦粉用量過(guò)多,礦料級(jí)配未能形成良好的嵌鎖結(jié)構(gòu)。

        3 德蘭尼特纖維的技術(shù)特性和路用性能

        3.1 技術(shù)特性

        纖維吸附能力大小與纖維表面的粗糙程度、比表面積的大小、纖維的組成結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。纖維的增強(qiáng)或增韌效果主要取決于纖維的長(zhǎng)纖比、強(qiáng)度與韌性、密度以及纖維在材料中分散的取向性和其它物理力學(xué)特性。一般,纖維長(zhǎng)度與截面尺寸比例越大,纖維的增強(qiáng)效果越為明顯;在相同的用量下,密度越小的纖維具有比較高的分散度。

        3.2 路用性能

        德蘭尼特纖維有其良好的吸附和吸收瀝青的作用、分散作用、增粘作用、穩(wěn)定作用及對(duì)路面起到明顯的加筋和橋接作用,極大地提高了路面的柔韌性,從而很好地提高的瀝青路面的高溫抗車(chē)轍能力;有提高低溫抗裂性、抗疲勞性能以及抗水害性能等路用性能。經(jīng)測(cè)試,加德蘭尼特纖維AC-13C改性瀝青砼的動(dòng)穩(wěn)定度為6342次/mm,比AC-13C改性瀝青砼的動(dòng)穩(wěn)定度4230次/mm提高了50%。

        4 試驗(yàn)方案及施工要點(diǎn)

        4.1 方案確定

        4.1.1 提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性

        提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性是解決瀝青路面車(chē)轍的關(guān)鍵,瀝青混合料在高溫條件下的強(qiáng)度由兩部分組成,即礦料之間的嵌擠力與內(nèi)摩阻力、瀝青與礦料之間的粘聚力。根據(jù)庫(kù)侖的內(nèi)摩擦理論(τ≤C+σtgφ),在交通荷載正應(yīng)力一定的情況下,要提高瀝青混合料的剪應(yīng)力,主要通過(guò)提高混合料的粘聚力和內(nèi)摩擦角,改進(jìn)和提高瀝青混合料中瀝青結(jié)合料的性質(zhì)和集料的級(jí)配可以滿(mǎn)足以上要求。鑒于德蘭尼特纖維良好的特性和路用性能,為增強(qiáng)瀝青混合料的粘聚力,在瀝青混合料中摻入一定量的德蘭尼特纖維以增強(qiáng)混合料的高溫穩(wěn)定性。

        4.1.2 銑刨厚度的控制

        為了盡可能減少銑刨面積,對(duì)此試驗(yàn)段的車(chē)轍位置進(jìn)行了測(cè)設(shè),車(chē)轍主要出現(xiàn)在主車(chē)道的輪跡帶上。經(jīng)測(cè)量,此段該路段的平均車(chē)轍為2.3cm,從芯樣看,車(chē)轍位置上面層的厚度為3.6cm,為合理控制銑刨數(shù)量,避免銑刨過(guò)程中存在夾層和控制下面層的厚度,銑刨厚度以平均4.9cm控制,銑刨寬度為3.5m。

        4.2 配合比的設(shè)計(jì)

        加德蘭尼特纖維AC-13C改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)按馬歇爾試驗(yàn)方法進(jìn)行,其技術(shù)指標(biāo)要求同規(guī)范。添加德蘭尼特纖維不影響混合料的配合比設(shè)計(jì),德蘭尼特纖維用量為0.2%,其配合比中SBS改性瀝青的用量為4.4%(瀝青用量比不加纖維時(shí)增加0.2%)。

        4.3 施工要點(diǎn)

        混合料生產(chǎn)中要嚴(yán)格控制纖維用量,纖維對(duì)瀝青有較強(qiáng)的吸附力,過(guò)多或過(guò)少加入纖維均會(huì)影響混合料的最佳瀝青油石比。

        加德蘭尼特纖維改性瀝青AC-13C的正常施工溫度范圍參照規(guī)范。

        混合料拌和時(shí),德蘭尼特纖維加入方式可采用人工投入,即在熱集料投入拌鍋后人工投入已稱(chēng)量好的纖維。

        5 結(jié)論

        通過(guò)采用加德蘭尼特纖維方法在杭金衢高速公路金華段結(jié)構(gòu)型車(chē)轍路段的處治應(yīng)用研究,為日后道路養(yǎng)護(hù)維修提供了新的車(chē)轍處治技術(shù),尤其是在車(chē)流量繁重的瀝青路面橋面鋪裝上,其不僅在經(jīng)濟(jì)效益方面,還是在社會(huì)效益方面都取得了雙贏的局面,具有一定的推廣價(jià)值和應(yīng)用前景,對(duì)以后的橋面車(chē)轍處治具有一定的參考價(jià)值。

        [1]張效杰.德蘭尼特纖維瀝青混凝土路面抵抗交叉路口路面 變形研究[J].北方交通,2009(3).

        [2]黃玉恩.加入德蘭尼特纖維的瀝青混凝土性能分析[J].交 通世界(建養(yǎng)機(jī)械),2008(10).

        U416

        A

        1674-6708(2010)24-0110-02

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