高性能沥青混凝土路面关键技术.pdf
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1、S HAN GHAI H - 一s 高性能 沥青 混凝 土路 面关键 技 术 侯 芸 。 ( 1 中国公路 工程 咨 询集 团有 限公 司 , 北 京 1 0 0 0 9 7 ; 2 中咨公 路养 护检 测 技术 有 限公 司 , 北京 1 0 0 0 8 3 ) 候芸( 1 9 7 5 ) , 男 , 教 授 级 高 工 , 从事 路 基 路 面 相 关研究 摘要 : 介绍 了现有 的材料 和技术水 平下铺筑高性能沥青混凝土路 面的关键技术 , 这些关 键技术贯穿 于诸如原 材料质量控 制、 配合 比设计 、 施工过程控制等工程建设 中的重要环节 , 可 以提 高路 面的使用 性能和耐久性
2、, 具有非常重要 的经济意义和社会 意义。 关键词 : 沥青路面 ;最小沥青用量 ; 关键 技术 ; 材料 ;沥青混合料 0 引 言 随着 国民经 济 的发展 , 交通 量 持续增 大 , 重 载交 通 以及 渠化 交通 成 为 公 路交 通 的显 著 特 点 , 因此 对 沥 青 路面性能提出了更高的要求 。如何在现有材料 、 设备、 技术 水平 条件 下 , 通 过 工 程 各 方 对工 程 各 项 关 键 技 术 环节 加强 理解 与 质 量 控制 , 铺 筑 出 高性 能 的沥 青 混 凝 土路面, 提高沥青路面的使用性能与耐久性 , 降低路面 病 害 , 具有 非 常重要 的经 济
3、意义 与社 会意 义 。 1材 料 1 1 沥青 沥青对沥青混凝土性能的重要性不言而喻, 5 左 右 的 沥 青 含 量 对 沥 青 混 凝 土 整 体 性 能 起 到 了 超 过 3 O 的作 用 , 直 接 影 响 沥青 混 合 料 的 品质 和 沥 青路 面 的整体性能 ; 因此, 严格控制沥青材料的质量对于铺筑 高性 能 沥青 混凝 土路 面 至关重 要 。 根 据 目前 沥青 生产 的现 状 , 经 常 出现 使 用 低 标 号 的基质沥青添加其他石油、 煤化工行业副产品调配到 所需 要标 号 沥 青 的现 象 。在基 质 沥 青 调 配 过 程 中 , 由 于所 添加 的调 配 物
4、本 身特性 以及 其 与原 沥青 相 容性 的 差异 , 造 成调 配 出的 沥青 产 品性 能 参 差 不 齐 。经 常 出 现 的现 象 包括 : 调 配 出 的沥 青 针 人度 、 软化 点 、 延 度 几 种 施 工 中常规 检 测 指标 合 格 , 但 由于所 添加 的调 配 物 中易挥发或热稳定性差 的成分含量过高 , 造成沥青产 品老 化性 能不 合格 ; 或 由于 添加 物 中低分 子成 分 过 高 , 造成产品沥青高 温黏稠度 低, 6 0动力 黏度不合 格 等 。这两 种现 象会 严重 影 响沥青 混凝 土 的耐 久性 与 高 收 稿 日期 : 2 0 1 3 0 8 1
5、8 温稳 定 性 ; 因此 , 为保 证 沥青 质 量 , 必 须 在施 工 过 程 中 按 一定 频率 对基 质沥 青 老 化性 能与 6 O动 力 黏 度 进 行 检测 。 对于改性沥 青 , 目前 在高 等级公 路 中 已经 普遍 应 用 ; 但 是 , 随 着 改 性 沥 青 生 产 技 术 的 不 断 进 步 , 现 行沥青路面施工技术规范对改性沥青技 术指标在一 定 程 度 上 已经 不 再 适 应 高 性 能 沥 青 路 面对 材 料 的 要 求 ; 因此 , 在 具 体 项 目 中一 般 都 会 将 改 性 沥 青 指 标 在 现行规范的基础 上适 当提高 。以 I c型 S
6、B S改 性沥 青为例 , 多数 高等级公 路项 目已将软 化点要 求 提高 至 7 5 , 延 度 提 高 至 3 5 c m; 老 化 后 延 度 提 高 至 2 3 c m, 以获 得 更 好 的 高 低 温 性 能 ; 同 时 考 虑 到 黏 度 对 沥青 路 面 抗 车 辙 能 力 的 影 响 , 对 改 性 沥 青 1 3 5 运 动 黏度 提 出 了不 低 于 1 P a s 的下 限要 求 。 很 多 建 设 项 目除对 改 性 沥 青 要 求 满 足 规 范 规 定 的 指 标 外 , 还 引入 了美 国 S u p e r p a v e 体 系 中 沥青 结合 料 P G
7、 分 级 要 求 , 这 是一 个 很 好 的 趋 势 , 有 助 于将 沥 青 的 指 标 和路 面实 际使 用性 能 对 应 起 来 , 针 对 性 强 , 有 助 于 改 善 沥 青 混 合 料 的高 温 和 低 温 性 能 。 目前 P G分 级 相 关 试 验 规 程 已经 引 入 到 了 2 0 1 1版 的 沥 青 与 沥 青 混 合 料 试 验 规 程 中 。 改性沥 青规 模 化 生产 是 改 性 沥 青 品 质 的保 证 , 优 质 的 改性 沥 青 应保 证 生 产 、 储存 、 施 工 后 结 构不 变 ; 因 此 , 改性沥青在存储罐 中需要搅拌或循环 , 以防止产生
8、 离析现象。不离析是保证路面质量的前提 。改性沥青 的存 储 温度 , 应 调 节 到便 于泵 送 的状 态 。通 常改 性 沥 青的存储时间不宜过长, 如果储存时间较长 , 应适 当降 低 温度 , 以 防止改性 剂 的热 降解 。 N 。 3 2 0 1 3上冯 么姥 1 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 一s 1 2 集 料 沥青 混合 料 9 0 以上 的组 成 成 分是 骨 料 , 因此集 料性 质 、 级 配组 成 对 沥青 混 合 料 体 积指 标 以及 路用 性 能有 着重要 的影 响 。 集料质量控制的关键在于料场的优选与集料生产 过程 控制
9、 。为保 证集 料质 量 , 应 加强 碎石 场 的管 理 , 雨 天不 能 开 山炸 石 ; 严 格控 制 杂 岩含 量 , 水 锈 岩 、 风 化岩 等必 须剔 除 ; 片石必 须剥 除泥 土 , 禁 止含 泥石料 进 人破 碎机 ; 碎 石 场 宜配 备 除 尘设 备 , 并 定 期检 查 , 保 证 其正 常工作 , 以确保 集 料 含 泥 量符 合 要 求 。集 料 应 有 良好 的颗 粒形 状 , 严 格 控 制 针 片 状含 量 。碎 石 至 少 经 过两 级破碎 , 初 破宜 为颚 式破碎 , 最 终破碎 宜 为反 击破 。集 料生产 应根 据破 碎机 不 同的破碎 工艺 进行
10、 有针 对 性 的 组合破 碎 以利 于控制 集料 的颗 粒形状 。 1 3 矿粉 在沥青混合料体系中, 真正起胶结作用 的不仅是 沥青 , 还 有 由沥青 和矿 粉组 成 的胶浆 , 与粗 细集 料 一起 组成沥青混合料三维分散体系, 由此可见矿粉在沥青 混 合料 中的重要 性 。 施 工技 术规 范 中 明确 规 定 : 矿 粉 必 须采 用石 灰 岩 或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的 矿 粉 , 原 石 料 中 的泥 土 杂 质应 除 净 。该 条 文 明 确规 定 用 于生 产矿 粉 的原 石 种类 。我 国矿粉 生产 多采 用 条文 中规定的石灰岩 , 但在实际生产 中
11、经常出现一个误 区, 认 为 只要 主要成 分是碳 酸钙 的岩石都 可 以用来 生 产用 于沥青混凝土的矿粉 , 实际上这里是有差异 的。 岩石分 为岩 浆岩 、 沉积 岩 和变质 岩三 种 , 其 中变质 岩是由前两种岩类在地壳运动高温高压等作用下性质 发 生改 变形 成 的 岩类 。石灰 岩 属 于 典 型 的沉 积 岩 , 可 用于生产矿粉 ; 大理岩与石灰岩的主要成分类似 , 都是 方解石 , 主要成分都是碳酸钙, 有的含有 白云石 ; 但大 理 岩是 一种 变质 岩 , 不 属 于 规 范 规定 的可 以 用 于生 产 沥 青混 凝 土用矿 粉 的母岩 , 这一 点一 定要 注意 。
12、 另外 , J T G E 4 2 2 0 0 5 公 路 工 程 集料 试 验 规 程 矿 粉 塑性指 数试 验条 文说 明 中对矿 粉塑 性指数 的作 用进 行 了解释 , 并 提 出为 了增强 沥青 与酸性 石料 的 黏结 力 , 可 以在矿 粉 掺加一 部分 消石 灰或 水泥 。如 果矿 粉 中混 入 黏土成 分 , 或者 采用火 成 岩石料 的磨 细矿 粉 时 , 塑性 指数将明显增加 。塑性指数高的石粉, 吸水性 和吸油 性较大 , 并由此发 生膨润 , 将使沥青混合 料 的强度 降 低 , 或 者在 水 的作用 下发 生 剥离 , 容 易 导致 沥青 路 面发 生损 坏 。 2上
13、踢-3咯 N 。 3 2 0 1 3 2配合 比设计 2 1 配 合 比设 计 方法 马歇 尔设计 方法 是 目前沥青 混合 料设 计最 通用 的 方法 , 采用 密度 、 空 隙率 、 稳 定度 等 的分析 , 获得 适用 的 沥青 混合 料 , 其 特 点 是 注重 沥 青 混 合料 的密 度 和 空 隙 率的特性分析 , 保证混合料有合适的体积指标 ; 但是马 歇尔方 法采 用 的 冲击 压实 不能模 拟 发生在 实 际情 况下 的沥 青路 面 的压 实度 , 而 且在 实践 中 , 随着 压 实设 备 与 施工 技术水 平 的不 断提 高 , 马 歇 尔 室 内击 实 效 果 与施 工
14、现 场压 实效果 不 匹配 的 现 象越 来 越 严 重 , 实 际 生产 中应更 关 注路 面最终 实 际施工 效果 。 近年来 从美 国引入 的高性 能沥青 路 面混合 料 设计 采用旋转压实方法 , 能较好模拟实际路面的压实特性 , 还可 避免 在长 期 交通 作 用 下 压 实 到低 空 隙 率 的 风险 。 随着 S GC 、 G TM 等 旋 转 压 实 试 验 方 法 在 试 验 规 程 中 的 引入 , 相 信在 新 一 版 的施 工 技 术 规 范 中相 关 的混 合 料设计 方法 也将 会 引入 。 2 2 空 隙率 工程实践表 明 : 现 场 空 隙率对 沥 青路 面 水
15、损 害 、 车 辙深度 和疲 劳寿命的影 响甚 大 。现场空 隙率偏 大 , 引 起 混合料内部沥青的加速老化 , 进而影响沥青路面的使用 寿命 , 也会造成 车辙 深 度增 加 ( 特 别是 压 密性 的车辙 深 度) , 同时加大 了沥 青 路 面水 损 害 的 风 险。现 场 空 隙偏 小 , 影响沥青 路面的高温稳定 性 , 极易 出现泛 油等病 害 。 基 于马歇 尔试验配 合 比设计 方法 , 对 于高速公 路和 一 级公路 , 规 范 J T G F 4 0 2 0 0 4规 定 了不 同类 型混 合 料 的设计空 隙率 如表所 1 示 。 表 1 高 速公 路 、 一级 公 路
16、 马歇 尔 方 法 设计 空 隙率 高速公路、 一级公路 夏炎热 区( 卜1 、 l 2 、 l 一 夏热 区及夏凉区 ( 2 1 、 试验指标 单位 3 、 1 - 4区 ) 2 - 2 、 2 3 、 2 - 4 、 3 - 2区 ) 中轻交通 重载交通 中轻交通 重载交通 深 约 9 0 mm 3 5 4 6 2 4 3 5 空隙率 以内 深 约 9 0 mm 3 6 2 4 3 6 以下 实 际上 , 沥 青混 合料 空 隙率 、 沥 青饱 和度 VF A 与 矿 料 间隙率 VMA指 标 相互关 联 。对 于不 同公 称 最 大 粒径 类 型 的 密 级 配 沥 青 混 合 料 ,
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- 性能 沥青 混凝土 路面 关键技术
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