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        瀝青路面抗車轍施工技術(shù)應(yīng)用分析

        2021-04-14 20:38:18楊紅艷劉朋朋
        卷宗 2021年11期
        關(guān)鍵詞:車轍面層瀝青路面

        楊紅艷 劉朋朋

        (濟(jì)源市公路工程有限公司,河南 濟(jì)源 454650)

        自上世紀(jì)80年代后,我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,高等級(jí)公路建設(shè)投資力度越來越大。瀝青路面作為高等級(jí)公路路面的主要路面結(jié)構(gòu)形式,在公路建設(shè)施工中得到了廣泛應(yīng)用。但因交通量的持續(xù)上漲、汽車軸載的不斷增加,超載、超重現(xiàn)象日趨嚴(yán)重,進(jìn)而導(dǎo)致瀝青路面病害問題頻發(fā)。車轍是瀝青路面最常見、破壞較大的病害形式,不僅會(huì)影響汽車運(yùn)行的舒適性,更會(huì)減短路面使用壽命。為此,對(duì)瀝青路面車轍損害形成原因進(jìn)行研究對(duì)控制車轍病害具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

        1 車轍形成機(jī)理

        作為一種多相分散體,瀝青混合料的主要構(gòu)成成分為石質(zhì)骨料與瀝青膠結(jié)料,其是通過松散礦料顆粒本身互相嵌擠構(gòu)成骨架,且利用瀝青結(jié)合料膠結(jié)作用形成的混合體。瀝青混合料在外荷載作用下,具有較為復(fù)雜的應(yīng)力及應(yīng)變特點(diǎn),其彈性變形在低溫或瞬時(shí)荷載影響下起關(guān)鍵作用,絕大多數(shù)情況下,粘彈性為其變形主要狀態(tài)。一般瀝青混合料變形特性可通過蠕變?cè)囼?yàn)進(jìn)行直觀、形象地表述,在加載瞬間將有瞬時(shí)彈性應(yīng)變與塑性應(yīng)變?cè)诨旌狭蟽?nèi)產(chǎn)生,同時(shí)在不斷增加荷載作用時(shí)間的過程中,材料應(yīng)變也會(huì)隨之增加,但該增加應(yīng)變部分可看做是粘彈性應(yīng)變,可通過荷載作用將其荷載卸除,此時(shí)材料能夠迅速恢復(fù)彈性,但其應(yīng)變卻無法徹底恢復(fù),塑性應(yīng)變與粘塑性應(yīng)變則為剩余應(yīng)變,也可看做是永久變形。在行車荷載長(zhǎng)期作用下,路面永久變形將逐步增多,宏觀上可稱為車轍。

        2 瀝青路面車轍病害產(chǎn)生原因

        1)瀝青混合料?,F(xiàn)行的瀝青路面設(shè)計(jì)的主要依據(jù)指標(biāo)是瀝青混合料的強(qiáng)度,其取決于混合料的粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角的影響;粘結(jié)力又取決于瀝青材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、膠體結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)、稠度、瀝青膜的厚度、瀝青礦料比、瀝青與礦粉系的分散結(jié)構(gòu)特征以及瀝青與礦料的相互作用。2)路面結(jié)構(gòu)組成。瀝青路面的抗車轍能力還與路基類型和路面厚度有關(guān)。當(dāng)其路基為砂土材料時(shí),面層厚度對(duì)車轍影響很大,面層瀝青混合料較薄時(shí)車轍較深,而且較大部分來自路基的形變;而當(dāng)面層較厚時(shí),路基基本上不產(chǎn)生車轍。在當(dāng)路基為剛性或半剛性材料時(shí),車轍的深度隨瀝青混合料面層厚度的增大而增加,這時(shí)的車轍總量90%來自瀝青混合料面層本身。由此認(rèn)為,當(dāng)路基和基層強(qiáng)度較高時(shí),采用薄瀝青混合料面層可以有效地控制車轍深度,而當(dāng)路基基層強(qiáng)度較弱時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加面層厚度,但這樣構(gòu)筑的道路,往往由于路面回彈模量與路基回彈模量之間的比值過大,帶來不盡合理的結(jié)構(gòu)組合,而且也不夠經(jīng)濟(jì)。平鐘高速路基地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,車轍病害的成因與結(jié)構(gòu)密不可分。3)交通荷載及環(huán)境條件。(1)渠化交通。由于城市道路交通組織的渠化,導(dǎo)致瀝青路面車轍破壞的情況日漸突出。在同一結(jié)構(gòu)、同一條道路上,劃分出不同交通形式的兩段道路進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果證明:渠化交通路段的車轍顯著增長(zhǎng),混合交通路段車轍增加較慢,其原因是混合交通時(shí)荷載作用范圍較寬,變形面較大,同一位置的車轍累積較小,而渠化交通同一位置處的車轍累積量大。(2)荷載。試驗(yàn)研究證明:車輛超載加快路面的病害。在不同的軸載作用下,重軸載作用產(chǎn)生的車轍較輕軸載大得多;道路交叉口和停車點(diǎn)的車轍通常為正常行駛路段的2~5倍。4)環(huán)境氣候條件。溫度升高時(shí)瀝青粘度變小,其抵抗蠕變的能力下降,在受到外力時(shí)很容易產(chǎn)生永久剪切變形導(dǎo)致瀝青材料橫向流動(dòng)而產(chǎn)生車轍。當(dāng)路面積水或路面結(jié)構(gòu)含水量增加時(shí),瀝青和礦料之間的粘結(jié)力在潮濕條件下會(huì)被削弱或破壞,在行車荷載和水分的聯(lián)合作用下,這種病害會(huì)明顯加劇,導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生較大的車轍。

        3 瀝青路面車轍病害防治措施

        1)合理的結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)。面層直接承受車輪荷載反復(fù)作用和自然因素影響,因此要有足夠的承載力,以承擔(dān)設(shè)計(jì)期內(nèi)累計(jì)軸載次數(shù),限定車轍發(fā)展深度。合理選用技術(shù)參數(shù),各結(jié)構(gòu)層模量不宜相差太大,特別是中間層的級(jí)配要合理,表面層最佳油石比可以彌補(bǔ)第二層抗車轍能力。2)材料的合理選用。集料強(qiáng)度、形狀、表面性狀、清潔狀態(tài)、瀝青性能與集料相容性,注重材料的協(xié)同性和料源特性,保證所用材料的高品質(zhì)。改善礦料級(jí)配同時(shí)適當(dāng)增加粗集料用量和控制剩余空隙率,使粗細(xì)集料形成骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)??蛇m當(dāng)采用高粘度的瀝青。3)最優(yōu)配合比設(shè)計(jì)。重視級(jí)配范圍對(duì)抗車轍能力的影響,關(guān)鍵是確定適宜的篩孔通過率、孔隙率、油石比。選用溫度敏感性低、稠度較高的瀝青或改性瀝青,同時(shí)嚴(yán)格控制瀝青的用量。嚴(yán)格準(zhǔn)確地控制混合料配合比,設(shè)法加足礦粉,嚴(yán)格控制運(yùn)輸車輛便于卸料,涂抹油料;采用透層油與粘層時(shí)也要嚴(yán)格控制用油量。4)使用改性添加劑。積極引進(jìn)并采用新的改性劑如橡膠、樹脂、塑料、無機(jī)物改性劑、抗車轍劑、纖維等改性混合料添加劑,適當(dāng)提高粉膠比,提高膠結(jié)料粘附性,降低溫度敏感性。

        4 工程概況

        某公路工程存在較為嚴(yán)重的超載超限現(xiàn)象,局部路段路面結(jié)構(gòu)甚至產(chǎn)生了各類病害問題,其中最為嚴(yán)重的病害為車轍。為確保行車舒適度及安全性,需及時(shí)維修處理路面,進(jìn)而提升其路面性能,延長(zhǎng)使用年限。本文選取薄層罩面技術(shù)對(duì)瀝青混凝土車轍病害進(jìn)行處理。具體施工方案如下:銑刨行車道2.5m,隨后進(jìn)行場(chǎng)地清理,并將高粘度乳化瀝青均勻?yàn)⒉嫉氖┕ざ?,且選取ECA-10密實(shí)瀝青混凝土填補(bǔ)作業(yè)。

        1)混合料拌和。為達(dá)到拌和溫度有效減少、混合料攤鋪效果增強(qiáng)的目的,可將ECA-201易密實(shí)添加劑摻加到混合料內(nèi),選取專門輸送設(shè)備進(jìn)行施工。利用延時(shí)繼電器進(jìn)行噴灑量控制,根據(jù)施工規(guī)范規(guī)定比例,將易密實(shí)添加劑、瀝青材料一起向拌缸內(nèi)噴入,且在噴灑3s后將瀝青噴入,且在10s內(nèi)控制噴入時(shí)間,要求在完成噴灑瀝青作業(yè)前,結(jié)束噴灑易密實(shí)添加劑施工。拌和混合料后,需在60s以上控制單盤料拌和周期,其中3s為干拌時(shí)間,且在13s內(nèi)控制瀝青、易密實(shí)添加劑噴灑時(shí)間,隨后進(jìn)行6s添加礦粉濕拌施工及30s濕拌施工,以此避免花白料存于易密實(shí)瀝青混合料內(nèi)。2)路面銑刨。銑刨前需做好劃線施工,要求銑刨線應(yīng)具有平順特點(diǎn),且與路線走向相同。因具有較薄銑刨厚度,為提高施工質(zhì)量,應(yīng)保證銑刨機(jī)施工精度、線性滿足施工規(guī)定。除此之外,還應(yīng)對(duì)用水量加以嚴(yán)控,避免出現(xiàn)浮漿問題。3)坑槽清理。在施工設(shè)備清理前,可選取人工方式利用掃帚向坑槽內(nèi)掃入銑刨料,防止污染車道現(xiàn)象產(chǎn)生,清掃時(shí)可選取小型清掃車施工,施工時(shí)盡可能減少灑水量,避免浮漿產(chǎn)生,增加清掃難度,避免對(duì)粘層油施工質(zhì)量造成嚴(yán)重影響,或出現(xiàn)粘輪問題。因坑槽兩個(gè)立面不易發(fā)現(xiàn),可選取鋼絲刷通過人工方式反復(fù)刷除,隨后再選取機(jī)械進(jìn)行清理。4)攤鋪及碾壓。相比普通瀝青混凝土,薄層罩面瀝青混合料攤鋪、碾壓施工具有一致性,但需做好溫度控制工作,如瀝青加熱溫度控制在165-175℃;礦料加熱溫度控制在160-165℃;運(yùn)輸溫度控制在140-150℃;攤鋪溫度控制在130-150℃;碾壓溫度控制在100-150℃;碾壓后溫度控制在70℃。根據(jù)施工要求,必須合理控制粘層油灑布量,一般每平方米粘層油灑布量控制在0.4-0.6kg之間,如小于該值,則會(huì)產(chǎn)生花白問題,無法達(dá)到粘結(jié)層的功效。如高于該值,攤鋪施工中極易產(chǎn)生粘輪、打滑問題,尤其是在施工當(dāng)天氣溫較高的情況下,將大大增加施工困難程度。

        5 結(jié)束語

        總之,車轍是瀝青路面最常見的病害之一,合理選用處置措施,可有效遏制病害程度加深,提高工程使用性能。在具體施工中,應(yīng)充分了解原有路面結(jié)構(gòu)性能,掌握病害原因,提高處置質(zhì)量。

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