超粗型改性乳化沥青稀浆混合料表面处治技术研究_李莉.pdf
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1、第 卷第 期 河 南 城 建 学 院 学 报 年 月 收稿日期:作者简介:李 莉(),女,河南漯河人,高级工程师,长期从事公路工程技术与管理工作。通信作者:王海有(),男,河南襄城人,硕士,教授级高级工程师,长期从事公路与桥梁工程材料、技术研究以及工程管理工作。文章编号:():超粗型改性乳化沥青稀浆混合料表面处治技术研究李 莉,王海有,白 哲,刘自强,张建勋,黄建辉,余 波,彭祖胜,郭延辉,张 珏(河南光大路建工程管理有限公司,河南 平顶山;平顶山市公路事业发展中心,河南 平顶山;河南城建学院 土木与交通工程学院,河南 平顶山;河南中亚交建集团有限公司,河南 平顶山;平顶山龙泽公路工程有限公司
2、,河南 平顶山;平顶山市瑞辉公路养护工程有限公司,河南 平顶山;漯河市召陵区公路事业发展中心,河南 漯河)摘 要:稀浆表处在道路工程中的应用越来越广泛,通过探讨应用过程中存在的问题,分析稀浆表处结构和抗剪强度构成等性能的特殊性,提出稀浆表处集料颗粒排列理论、反粒子干涉理论和最佳和易性级配曲线理论,分析稀浆表处使用结合料的特殊性,提出了超粗型稀浆表处设计方法。结果表明:稀浆表处与车辙深度存在匹配关系;单层稀浆表处更适宜使用 改性乳化沥青;研究成果丰富了沥青路面的理论体系,并对工程实践具有切实的指导作用。关键词:稀浆混合料;集料颗粒排列理论;粒子干涉理论;最佳和易性;级配曲线理论中图分类号:开放科
3、学(资源服务)标识码():文献标识码:,(,;,;,;,;,;,;,):,;,:;改性乳化沥青稀浆混合料是指采用专用机械设备(稀浆封层机)将(聚合物改性)乳化沥青、集料、填料、水和添加剂等按一定比例拌和所形成的浆状混合料,简称稀浆混合料,主要用于做表面处治,包括罩面和填补车辙,称为改性乳化沥青稀浆混合料表面处治(厚度不大于 ),简称稀浆表处,用 表示,单层厚度不大于 的稀浆表处称为微表处,用 表示,现行规范中只有 和 两个型号的微表处,其中 型微表处称为粗型微表处。目前,稀浆表处的应用量很大、应用面也很广,如道路养护、道路建设,并积累了很多经验,取得了良好的效果,但也发生不少惨痛的教训,并且存
4、在不能满足工程实践需要的情况。因此,对稀浆表处进行深入研究十分必要。单层稀浆表处的特殊性单层稀浆表处是指集料最大粒径等于改性乳化沥青稀浆混合料的摊铺厚度的稀浆表处,具有特殊的结构,如图()所示。稀浆表处中,最大粒径集料竖向只有一层,形成“顶天立地”的骨架,它不同于传统沥青路面(沥青碎石路面、沥青混凝土路面和沥青玛蹄脂碎石混合料路面)结构,在传统的沥青路面中,最大粒径集料竖向至少有两层,如图()所示。()单层稀浆表处受荷载作用前后 ()多层稀浆表处受荷载作用前后图 稀浆表处受荷载作用变化示意图(实线箭头为受力方向,虚线箭头为位移方向)单层稀浆表处具有特殊的性能,是由其特殊结构所决定的,相较于传统
5、沥青路面,它的特殊性能主要表现在以下几个方面:()单层稀浆表处的抗剪性能:传统沥青路面的抗剪强度由内摩擦力和黏聚力反映,可用摩尔 库仑定律表征;单层稀浆表处的抗剪强度由“顶天立地”的最大粒径集料提供,不符合摩尔 库仑定律。()单层稀浆表处的竖向变形性能:传统沥青路面是各向同性体,各向具有相同的变形性能;单层稀浆表处在道路平面上是周向同性体,在周向具有相同的变形性能,但竖向与之异性,“顶天立地”的最大粒径集料导致竖向没有塑性变形性能。()单层稀浆表处的应力应变性能:传统沥青路面是黏、弹、塑性体,高温表现为黏塑性,中温表现出黏弹性,低温表现出线弹性;“顶天立地”的最大粒径集料决定了单层稀浆表处高温
6、、中温和低温都表现为接近线弹性。稀浆表处在应用中存在的问题使用多层稀浆表处很容易产生车辙。公路沥青路面施工技术规范()规定,深度不超过 的车辙可以用改性乳化沥青稀浆混合料直接填补,车辙深度大于 的深车辙可以用多层稀浆表处(指摊铺厚度大于集料最大碎石粒径或者二层及以上稀浆表处时的稀浆表处)填补,结果 河南城建学院学报 年 月是填补体自身很容易产生车辙,导致车辙周而复始地出现。单层稀浆表处中,最大粒径集料形成“顶天立地”的骨架,其抗剪强度远远超出实际需要,不会因为抗剪强度不足而产生车辙,如图()所示;多层稀浆表处中,由于其(如 型微表处)与沥青混凝土(如 )相比集料级配细得多,而且油石比也大得多,
7、所以很容易产生车辙,如图()所示。由此可见,只有改性乳化沥青稀浆混合料集料最大粒径等于车辙深度时,稀浆表处填补体才不会产生车辙,也就是说稀浆表处的型号与车辙深度存在匹配性。而在工程实践中,沥青路面车辙需要维修时,其深度均大于 ,所以需要开发超粗型稀浆表处。超粗型稀浆表处工程实践需要粗型稀浆表处,常用的集料最大粒径为 (型)、(型)、(型)、(型)和 (型),但公路沥青路面施工技术规范()中只给出了 型和 型微表处的级配范围,所以亟须确定粗型稀浆表处的集料级配范围。代表性的集料级配范围设计理论有最大密实度集料级配曲线理论和粒子干涉理论,它们是针对热拌热铺沥青路面的结构特点和施工方法提出的设计集料
8、级配范围的理论,然而热拌热铺沥青路面与稀浆表处有很多不同,主要表现在:热拌热铺沥青路面施工机械设备的拌和能力和摊铺能力比稀浆表处强得多,集料内摩擦力不影响施工能力,而稀浆表处则相反;热拌热铺沥青路面与稀浆表处内部结构差别巨大,在竖向,稀浆表处中最大粒径集料单层排列,而热拌热铺沥青路面中,最大粒径集料多层(层 层)排列。因此,粒子干涉理论及最大密实度集料级配曲线理论是否适用于设计稀浆混合料的集料级配范围是需要研究的问题。稀浆表处集料颗粒排列理论使用体积规则的球体替代最大粒径集料,对于排列方式和层数不同的结构状态的间隙率进行计算,结果发现:在沥青路面结构中,因最大粒径集料排列方式不同,骨架的间隙率
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