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        超薄磨耗層在隧道路面加鋪中的應(yīng)用

        2021-06-12 07:19:26
        黑龍江交通科技 2021年5期
        關(guān)鍵詞:設(shè)計(jì)

        李 嬌

        (山西省長(zhǎng)治市協(xié)成公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司,山西 長(zhǎng)治 047500)

        1 原材料的選用

        1.1 膠結(jié)料

        此隧道路面工程中超薄磨耗層選擇的膠結(jié)料是SBS改性瀝青,相關(guān)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

        表1 SBS瀝青技術(shù)性能指標(biāo)

        根據(jù)表1試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果可知,SBS改性瀝青相關(guān)技術(shù)性能指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

        1.2 集料

        為了提高超薄磨耗層抗滑性與耐磨性,選擇的粗集料是輝綠巖,具體規(guī)格范圍是5~10 mm;細(xì)集料選擇的是石灰?guī)r,具體規(guī)格范圍是0~3 mm。其中粗集料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)詳見(jiàn)表2。

        表2 粗集料各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果

        根據(jù)表2中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果可知,粗集料的相關(guān)技術(shù)性能指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

        1.3 填料

        選擇的礦粉類(lèi)型是石灰?guī)r。設(shè)計(jì)的礦粉技術(shù)指標(biāo)基本要求是:含水量≤1,親水系數(shù)<1,塑性指數(shù)系<4,而試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果分別是:含水量是0.56%,親水系數(shù)是0.42%,塑性指數(shù)是2.3。由此可知,礦料各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)基本要求。

        2 配合比設(shè)計(jì)與性能試驗(yàn)

        2.1 級(jí)配設(shè)計(jì)

        為了能夠增強(qiáng)超薄磨耗層的相關(guān)性能,需要結(jié)合原材料選用進(jìn)行科學(xué)的級(jí)配設(shè)計(jì),級(jí)配曲線如圖1所示。

        圖1 級(jí)配曲線

        分析圖1可知,混合料中粒徑范圍在0.075~4.75 mm的集料含量是30.4%,粒徑范圍在4.75~9.5 mm的集料含量是61.2%,這充分表現(xiàn)出了超薄磨耗層的小粒徑、多碎石與斷級(jí)配的鮮明特點(diǎn)。將粒徑>4.75 mm的集料作為瀝青混合料的骨架,然后石料以摩擦的方式嵌入,從而產(chǎn)生高強(qiáng)度的混合料基礎(chǔ)。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),把粒徑范圍在2.36~4.75 mm的集料含量提高至6.2%,用其填充骨架空隙,能夠使混合料體積特性達(dá)到設(shè)計(jì)基本要求。

        2.2 瀝青用量

        通過(guò)總結(jié)與分析工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),分別選擇4.5%、5.0%、5.5%的油石比制作馬歇爾試件,而試件的具體尺寸是φ101.6 mm×63.5 mm,同時(shí)對(duì)馬歇爾試件的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn),具體數(shù)據(jù)結(jié)果詳見(jiàn)表3。

        表3 馬歇爾試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果

        根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果可知,選擇的油石比在空隙率、礦料間隙率與穩(wěn)定度方面都滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)基本要求。而油石比是5.5%時(shí),飽和度與流值都沒(méi)有滿(mǎn)足設(shè)計(jì)基本要求。通過(guò)綜合分析隧道路面工程實(shí)際情況,并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),最后決定選擇的油石比是4.9%。

        2.3 性能試驗(yàn)

        將超薄磨耗層作為隧道路面的表層,其暴露在了自然環(huán)境下,而且直接承受車(chē)輛的荷載,所以超薄磨耗層必須具備良好的防水性、承載力、高溫穩(wěn)定性以及高強(qiáng)度等。

        (1)瀝青用量檢驗(yàn)

        結(jié)合設(shè)計(jì)指標(biāo)中的最小油膜厚度基本要求,并通過(guò)開(kāi)級(jí)配瀝青混合料油膜厚度計(jì)算公式,得出的結(jié)果是9.77 μm,達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的≥9 μm。隧道路面選擇超薄磨耗層,就必須保證超薄磨耗層具備良好的抗滑性能,而這就需要科學(xué)控制瀝青摻入量。若是瀝青用量比較多,處在高溫條件下就會(huì)發(fā)生泛油問(wèn)題,從而嚴(yán)重影響路面抗滑性能。

        (2)高溫穩(wěn)定性

        本文選擇的油石比是4.9%,在此條件下進(jìn)行車(chē)轍試件制作,試驗(yàn)的溫度是600 ℃,荷載壓強(qiáng)是0.7 MPa,具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表4。

        表4 車(chē)轍試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果

        根據(jù)表4中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果可知,動(dòng)穩(wěn)定度均值達(dá)到了5 404次/mm,由此表明超薄磨耗層具備良好的高溫穩(wěn)定性。

        (3)水穩(wěn)定性檢驗(yàn)

        根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求制作馬歇爾試件(數(shù)量是兩組)。一組設(shè)定的試驗(yàn)條件是在60 ℃的恒溫水浴中進(jìn)行0.5 h浸泡;另一組設(shè)定的試驗(yàn)條件是在60 ℃的恒溫水浴中進(jìn)行48 h浸泡,然后開(kāi)始馬歇爾試驗(yàn),相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果詳見(jiàn)表5,均達(dá)到了相關(guān)設(shè)計(jì)要求。

        表5 浸水馬歇爾試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果

        (4)抗滑性檢驗(yàn)

        通過(guò)制作三塊車(chē)轍板,然后選擇鋪砂方法對(duì)超薄磨耗層相應(yīng)構(gòu)造深度進(jìn)行檢驗(yàn),具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表6。

        表6 超薄磨耗層構(gòu)造深度試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果

        根據(jù)表6中的超薄磨耗層構(gòu)造深度試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果可知,其試驗(yàn)數(shù)值均達(dá)到了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。從本質(zhì)上分析,構(gòu)造深度的大小代表著路面抗滑性能的優(yōu)與劣。

        3 超薄磨耗層施工與效果

        3.1 施工工藝

        近些年來(lái),隨著交通量的不斷增多,此高速公路的原路面性能日趨減弱,尤其是隧道路段,選擇的路面類(lèi)型是水泥路面,因?yàn)槌惺艿慕煌ê奢d比較多,加之養(yǎng)護(hù)工作不到位,嚴(yán)重影響了路面平整度與抗滑性。為了進(jìn)一步增強(qiáng)水泥路面的路用性能,養(yǎng)護(hù)單位決定選擇2 cm超薄磨耗層技術(shù)實(shí)施加鋪罩面,工程長(zhǎng)度是1.36 km。

        (1)原路面處理

        為了實(shí)現(xiàn)薄層罩面與原水泥路面的有效聯(lián)結(jié),就需要完成原路面的銑刨處理,而且接縫位置應(yīng)涂刷適量的接縫料,由此能夠促進(jìn)新路面與原路面的粘結(jié)。針對(duì)發(fā)生裂縫的路面,應(yīng)該先實(shí)施灌縫處理,全面挖補(bǔ)坑槽。針對(duì)發(fā)生嚴(yán)重病害的路段,需要提前完成結(jié)構(gòu)性補(bǔ)強(qiáng),然后進(jìn)行超薄磨耗層施工。

        (2)超薄磨耗層施工

        針對(duì)超薄磨耗層的混合料,選擇間歇式拌合機(jī)完成瀝青混合料的充分拌和,然后通過(guò)同步攤鋪機(jī)進(jìn)行攤鋪,并選用鋼輪壓路機(jī)完成碾壓。一般攤鋪機(jī)的運(yùn)行速度是在3~6 m/min之間,在完成混合料攤鋪之后方可進(jìn)行碾壓施工,選擇的是12 t雙鋼輪壓路機(jī),進(jìn)行2~3遍的靜壓。壓路機(jī)的碾壓速度需要控制在3~6 km/h之間,保證緩慢、均勻碾壓。

        3.2 施工效果

        在超薄磨耗層加鋪罩面的施工前后,分別對(duì)該路段路面平整度、橫向力系數(shù)展開(kāi)了全面檢測(cè)。施工前,此路段路面平整度數(shù)值是3.2 m/km,橫向力系數(shù)是39;而施工后,此路段路面的平整度數(shù)值是1.3 m/km,橫向力系數(shù)是76。由此表明,此隧道路面在選擇超薄磨耗層施工技術(shù)后,有效提高了路面的平整度、抗滑性,保證了安全行車(chē)。

        4 總 結(jié)

        超薄磨耗層需要選擇質(zhì)地堅(jiān)硬,具有良好耐磨性的材料。優(yōu)化設(shè)計(jì)配合比,選擇油石比是4.9%進(jìn)行超薄磨耗層混合料的設(shè)計(jì),而且通過(guò)了高溫穩(wěn)定性與抗滑性等試驗(yàn)。在實(shí)際工程驗(yàn)證和跟蹤觀測(cè),隧道路面選擇加鋪厚度是2 cm的超薄耐磨層,能夠有效提高路面平整度、抗滑性,實(shí)現(xiàn)安全行車(chē)。

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