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        淺析瀝青混合料使用性能及改善措施

        2012-08-15 00:46:05郭彥偉
        黑龍江交通科技 2012年7期
        關(guān)鍵詞:使用性能寒區(qū)車轍

        郭彥偉

        (黑龍江省農(nóng)墾綏化管理局肇源農(nóng)場交通科)

        1 前 言

        瀝青路面是我國目前公路的最主要結(jié)構(gòu)型式,我國高等級公路中有接近90%是瀝青路面,因其有著較好的使用性能,受到廣大建設(shè)和使用者青睞,但裂縫、車轍等病害嚴(yán)重影響著公路服務(wù)水平。SBS 改性瀝青的應(yīng)用有效解決了高溫車轍及變形、低溫裂縫等路面損害問題,可極大的提高瀝青混合料的使用性能。

        2 瀝青混合料的使用性能分析

        一般瀝青混合料具有如下性能:

        (1)結(jié)構(gòu)性使用性能,包括:車轍、低溫開裂、水損害等

        (2)功能性使用性能;(平整度、構(gòu)造深度、車轍、摩擦系數(shù)等)。

        瀝青路面大都性能均是由瀝青混合料自身性質(zhì)決定的,而混合料的使用品質(zhì),又直接決定著瀝青混合料乃至路面的使用性能。

        2.1 瀝青混合料的特點(diǎn)及影響因素

        瀝青混合料是一種典型的粘彈性材料,影響其路用性能的因素可分為材料內(nèi)在性能與外部環(huán)境條件。不同的外部環(huán)境條件對瀝青混合料內(nèi)在性能的要求也不同。瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)是一個(gè)科學(xué)的而具指導(dǎo)意義的工作,首要充分考慮外部環(huán)境條件,使設(shè)計(jì)的材料內(nèi)在性能可以適應(yīng)其所處外部環(huán)境的實(shí)際需求,主要包括高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性以及抗水損害性能等指標(biāo)的要求。

        瀝青混合料在溫度過高或受力作用影響較大且時(shí)間較長時(shí),瀝青混合料便會(huì)產(chǎn)生明顯變形,其中不能恢復(fù)的部分成為永久變形,車轍便是其典型代表。日本公路路面破壞的主要形式中有80%以上是車轍病害。在一些發(fā)達(dá)國家,已經(jīng)對此項(xiàng)技術(shù)開展了相關(guān)研究,已經(jīng)開展了部分研究預(yù)測技術(shù),一致認(rèn)為將動(dòng)穩(wěn)定度提上較重要地位進(jìn)行檢測和研究。

        2.2 黑龍江的氣候特點(diǎn)及交通運(yùn)行狀況

        (1)黑龍江的氣候特點(diǎn)

        黑龍江省屬于寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候??偟奶攸c(diǎn)是四季分明,寒暑俱烈,早、午、晚溫差較大。部分區(qū)域極端最低氣溫低于-37 ℃。最熱月份(7月份)平均氣溫為30 ℃,最熱時(shí)路表溫度接近70 ℃,最大氣溫溫差達(dá)60 ℃以上,在這種條件下,瀝青路面冬季開裂嚴(yán)重,夏季,在重載條件下,瀝青路面易產(chǎn)生車轍。嚴(yán)峻的使用狀況考驗(yàn)著瀝青混合料的合項(xiàng)性能指標(biāo)。

        (2)黑龍江省部分主要道路的交通運(yùn)行狀況

        黑龍江省“公路三年決戰(zhàn)”已經(jīng)告捷,修建及改擴(kuò)建了多條高等級公路,其中有80%以上是瀝青路面,如哈同高速公路,哈雙高速公路,哈大高速公路、哈五高速公路、齊泰高速公路、大齊高速公路、北黑高速公路等。公路建設(shè)的突飛猛進(jìn)催生運(yùn)輸領(lǐng)域中公路運(yùn)輸業(yè)的比重大幅度增長,即交通量急劇增加,重載車、超載車的比重逐漸增大以及日益嚴(yán)重的交通渠化。在此情況下,路面使用性能顯得明顯不足,很多路面出現(xiàn)了早期破壞,可見,在寒區(qū)氣候以及日益增大的交通量雙重考驗(yàn)下,以往瀝青路面的混合料急需改善。

        2.3 應(yīng)對傳統(tǒng)瀝青混合料使用性能不足的對策

        (1)多年來的生產(chǎn)實(shí)踐使我們深深地感到瀝青混合料的級配調(diào)整可以取得很好地效果,筆者曾做過AC -16 及AC-20 寒區(qū)調(diào)整型級配的跟蹤觀測及完善,根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)來看,混合料內(nèi)部的空隙率在3.9 ~4.2%左右,而表面的構(gòu)造深度控制在1 ~3 mm 最為適宜,目前在寒冷地區(qū)還很少開展關(guān)于AC-25 底面層調(diào)整的研究。

        (2)改善瀝青結(jié)合料,使用SBS 改性瀝青可全面提升公路瀝青路面的使用性能和抵抗早期破壞能力。同時(shí),為有效提高瀝青路面的使用性能,表面層瀝青混合料一方面要滿足泌水條件,另一方面,又要防止出現(xiàn)超密現(xiàn)象,必須對瀝青混合料的體積指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格控制。

        3 改性瀝青在寒冷地區(qū)的應(yīng)用

        近年來,由于SBS 的改性應(yīng)用效果明顯,寒冷地區(qū)陸續(xù)開始廣泛采用。SBS 改性瀝青在寒冷地區(qū)的應(yīng)用研究始于遼寧省交通運(yùn)輸廳。他們認(rèn)為:SBS 改性瀝青的使用,可使針入度指數(shù)明顯增加,明顯改善軟化點(diǎn)、溫度敏感性、及抗老化能力等方面的性能。針對于寒冷地區(qū),添加4 -4.2%劑量的SBS 改性劑摻配比例最為經(jīng)濟(jì)、有效,可有效改善高低溫穩(wěn)定性及耐久性能。

        黑龍江省的哈爾濱-同江高速公路、呼蘭-綏化高速公路、哈爾濱機(jī)場高速公路等均采用了SBS 改性瀝青,通過SBS 改性瀝青及其混合料的使用效果分析,應(yīng)用效果明顯優(yōu)于PE 等其他材料。SBS 改性瀝青在寒區(qū)的應(yīng)用,可有效解決目前常見的病害,不但可以起到預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的作用,同時(shí)為我省公路鋪筑積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

        寒區(qū)瀝青混合料的研發(fā)與應(yīng)用,重點(diǎn)在于選取合適于我省瀝青路面的材料(集料和瀝青),根據(jù)我國現(xiàn)行《公路瀝青路面施工設(shè)計(jì)規(guī)范》中AC -25、AC -20、AC -16 和AC -13 的級配范圍進(jìn)行調(diào)整,因地制宜,找出適合于我省路用性能的級配范圍。根據(jù)級配范圍進(jìn)行瀝青混合料配比設(shè)計(jì),并進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和試驗(yàn)路的修筑,最終確定黑龍江省簡單易行的施工指南或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

        4 結(jié) 論

        改性瀝青在寒冷地區(qū)應(yīng)用起步較晚,目前開展了許多相關(guān)研究,但各地區(qū)水平不一,積累的經(jīng)驗(yàn)也有所不同。SBS改性瀝青在改善瀝青混合料使用性能,應(yīng)對車輛渠化及災(zāi)害性氣候所造成的車轍、溫縮裂縫等病害方面有著巨大的應(yīng)用價(jià)值,在已有成形經(jīng)濟(jì)與理論指導(dǎo)基礎(chǔ)上,建議在我國寒區(qū)高等級公路建設(shè)中積極開展此方面相關(guān)研究,并早日應(yīng)用于工程實(shí)踐中,相信通過系統(tǒng)地試驗(yàn)研究,會(huì)提出適合我國及各地域的更合理的級配范圍,通過材料、工藝的完善更好的改善瀝青混合料的使用性能。

        [1]沈金安. 改性瀝青與SBS 路面[M]. 人民交通出版社.

        [2]沙慶林. 高速公路瀝青路面早期破壞現(xiàn)象預(yù)防[M]. 人民交通出版社.

        [3]沈金安. 美國的SMA 配合比設(shè)計(jì)方法[J]. 國外公路,1998,(10).

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