高性能沥青路面在西安至户县高速公路上的应用
来源:天天加油 更新时间:2005-2-22
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VBe)
VBe =Ws×(1/Gsb-1/Gse) 公式-1
Ws --混合料重量百分比
Gsb --全部集料的毛体积率
Gse --全部集料的有效密度
再次,按照经验回归方程(公式-2)估计有效的沥青用量(VBa)
VBa =0.176-(0.0675)lg(Sn) 公式-2
Sn --集料粒径最大公称尺寸
然后,按照公式-3,根据吸入沥青体积Vba和有效沥青体积VBe计算出初始沥青量Pbj。
Pbj = Gb×(Vbe + Vba)/Gb×(Vbe + VBa)+Ws 公式-3
Gb--沥青密度
经过计算,级配Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的初始沥青用量分别为4.4% 、4.4%和4.3%。
最后,课题组根据交通量等级和平均设计气温选择压实力,按照选择的试验级配和计算出的相应初始沥青用量压实试件,确定设计集料级配为级配I。
第二阶段:设计沥青用量的选择
设计集料级配确定以后,就要选择设计沥青用量。设计沥青用量是指在设计旋转压实次数条件下产生空隙率为4%的沥青用量,因此,需要在几个不同沥青用量下压实沥青试件,然后进行选择。对于级配I,课题组选择了4.2%、4.4%、4.7%、5.2%、5.7%五个不同的沥青用量,按照集料级配压实试件,根据压实结果,通过沥青用量和空隙率、密度、VMA和VFA的关系,选择空隙率为4%的沥青用量即4.5%做为设计用量。
2、高性能沥青路面的施工
(1)摊铺
连续稳定的摊铺是提高路面平整度的主要措施。Super-19型沥青混凝土在施工中用一台摊铺机摊铺,根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度课题组将摊铺机的摊铺速度定为2~2.5m/min,容许放慢到1~2m/min,并且要求均匀、不间断地摊铺。
摊铺机应调整到最佳状态,调试好螺旋布料器两端的自动料位器,并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配。螺旋布料器的料位应高于螺旋布料器中心,使熨平板的档料板前混合料在全宽范围内均匀分布,并在起步前将料位整好,然后实施摊铺,避免摊铺层出现离析现象。
Super-19沥青混凝土出料温度控制在150~165℃,前场的摊铺温度控制在150℃以上,混合料超过190℃就必须废弃。课题组根据每天的气温确定混合料出料温度采用上限还是下限。
(2)压实
Super-19沥青混凝土的压实程序与普通沥青混凝土相同,也分为初压、复压和终压三个步骤。初压紧跟在混合料摊铺后进行,温度不低于150℃,采用12~13T双钢轮压路机静压1~2遍,其线压力不宜低于35N/mm,速度为2~3km/h,并不得产生推移和发裂现象。
复压时先用25T左右重型轮胎压路机进行揉搓碾压2遍,轮胎充气压力不少于0.55Mpa,然后用12~15T双钢轮振动压路机碾压1遍,前进时关闭振动,后退时打开振动,振动频率宜为35~50HZ,振幅为0.3~0.8mm。
终压在复压后进行,用12~15T双钢轮压路机静压2遍,使沥青砼表面无明显轮迹。终压后,表面温度不能低于90℃,当路面温度低于50℃时允许开放交通。
三、结论
1、高性能沥青路面是一种考虑路用性能的沥青混合料设计方法,该方法从材料体系入手,系统地分析沥青混合料性质,通过沥青混合料配比设计,从材料组成方面控制和减少路面产生永久变形、疲劳开裂和低温开裂。它与马歇尔设计方法的不同点在于:一是课题组根据不同的交通量等级选择不同的压实参数,使荷载条件反映到沥青混合料的设计当中;二是课题组采用了旋转压实成型试件,使试件中集料分布更接近于工地现场压实情况,具有代表性;三是课题组采用了大尺寸试件,试件直径150mm,大粒径的集料可以在试件中均匀分布,减少了马歇尔试件由于尺寸小而产生的实验结果的变异性;四是课题组在试件成型过程中增加了混合料的短期老化,使混合料性质与实际生产使用的混合料一致。
2、高性能沥青路面Super-19试验路马歇尔试验结果如表11所示:
试验路马歇尔试验结果 表11
油石比 稳定度 流值 空隙率 饱和度 沥青体积百分率 粒料空隙率 压实度
室内配料 4.7 11.55 21.3 4.38 70.9 10.6 15.0 ——
现场取料 4.7 17.69 28.2 3.7 74.3 10.7 14.4 98%
由试验结果可以看出,Super-19沥青混凝土上面层满足高性能沥青路面的各项标术指标要求,并完全达到和满足现行规范马歇尔技术指标要求,高温稳定性、水稳性以及表面抗滑性能等技术指标都有很大提高。
3、西户高速公路于2002年12月正式通车,这是陕西省第一次采用这种方法对沥青上面层进行设计和施工,改善了路面的使用性能,也为高性能沥青路面的推广提供了第一手资料。
VBe =Ws×(1/Gsb-1/Gse) 公式-1
Ws --混合料重量百分比
Gsb --全部集料的毛体积率
Gse --全部集料的有效密度
再次,按照经验回归方程(公式-2)估计有效的沥青用量(VBa)
VBa =0.176-(0.0675)lg(Sn) 公式-2
Sn --集料粒径最大公称尺寸
然后,按照公式-3,根据吸入沥青体积Vba和有效沥青体积VBe计算出初始沥青量Pbj。
Pbj = Gb×(Vbe + Vba)/Gb×(Vbe + VBa)+Ws 公式-3
Gb--沥青密度
经过计算,级配Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的初始沥青用量分别为4.4% 、4.4%和4.3%。
最后,课题组根据交通量等级和平均设计气温选择压实力,按照选择的试验级配和计算出的相应初始沥青用量压实试件,确定设计集料级配为级配I。
第二阶段:设计沥青用量的选择
设计集料级配确定以后,就要选择设计沥青用量。设计沥青用量是指在设计旋转压实次数条件下产生空隙率为4%的沥青用量,因此,需要在几个不同沥青用量下压实沥青试件,然后进行选择。对于级配I,课题组选择了4.2%、4.4%、4.7%、5.2%、5.7%五个不同的沥青用量,按照集料级配压实试件,根据压实结果,通过沥青用量和空隙率、密度、VMA和VFA的关系,选择空隙率为4%的沥青用量即4.5%做为设计用量。
2、高性能沥青路面的施工
(1)摊铺
连续稳定的摊铺是提高路面平整度的主要措施。Super-19型沥青混凝土在施工中用一台摊铺机摊铺,根据拌和机的产量、施工机械配套情况及摊铺厚度课题组将摊铺机的摊铺速度定为2~2.5m/min,容许放慢到1~2m/min,并且要求均匀、不间断地摊铺。
摊铺机应调整到最佳状态,调试好螺旋布料器两端的自动料位器,并使料门开度、链板送料器的速度和螺旋布料器的转速相匹配。螺旋布料器的料位应高于螺旋布料器中心,使熨平板的档料板前混合料在全宽范围内均匀分布,并在起步前将料位整好,然后实施摊铺,避免摊铺层出现离析现象。
Super-19沥青混凝土出料温度控制在150~165℃,前场的摊铺温度控制在150℃以上,混合料超过190℃就必须废弃。课题组根据每天的气温确定混合料出料温度采用上限还是下限。
(2)压实
Super-19沥青混凝土的压实程序与普通沥青混凝土相同,也分为初压、复压和终压三个步骤。初压紧跟在混合料摊铺后进行,温度不低于150℃,采用12~13T双钢轮压路机静压1~2遍,其线压力不宜低于35N/mm,速度为2~3km/h,并不得产生推移和发裂现象。
复压时先用25T左右重型轮胎压路机进行揉搓碾压2遍,轮胎充气压力不少于0.55Mpa,然后用12~15T双钢轮振动压路机碾压1遍,前进时关闭振动,后退时打开振动,振动频率宜为35~50HZ,振幅为0.3~0.8mm。
终压在复压后进行,用12~15T双钢轮压路机静压2遍,使沥青砼表面无明显轮迹。终压后,表面温度不能低于90℃,当路面温度低于50℃时允许开放交通。
三、结论
1、高性能沥青路面是一种考虑路用性能的沥青混合料设计方法,该方法从材料体系入手,系统地分析沥青混合料性质,通过沥青混合料配比设计,从材料组成方面控制和减少路面产生永久变形、疲劳开裂和低温开裂。它与马歇尔设计方法的不同点在于:一是课题组根据不同的交通量等级选择不同的压实参数,使荷载条件反映到沥青混合料的设计当中;二是课题组采用了旋转压实成型试件,使试件中集料分布更接近于工地现场压实情况,具有代表性;三是课题组采用了大尺寸试件,试件直径150mm,大粒径的集料可以在试件中均匀分布,减少了马歇尔试件由于尺寸小而产生的实验结果的变异性;四是课题组在试件成型过程中增加了混合料的短期老化,使混合料性质与实际生产使用的混合料一致。
2、高性能沥青路面Super-19试验路马歇尔试验结果如表11所示:
试验路马歇尔试验结果 表11
油石比 稳定度 流值 空隙率 饱和度 沥青体积百分率 粒料空隙率 压实度
室内配料 4.7 11.55 21.3 4.38 70.9 10.6 15.0 ——
现场取料 4.7 17.69 28.2 3.7 74.3 10.7 14.4 98%
由试验结果可以看出,Super-19沥青混凝土上面层满足高性能沥青路面的各项标术指标要求,并完全达到和满足现行规范马歇尔技术指标要求,高温稳定性、水稳性以及表面抗滑性能等技术指标都有很大提高。
3、西户高速公路于2002年12月正式通车,这是陕西省第一次采用这种方法对沥青上面层进行设计和施工,改善了路面的使用性能,也为高性能沥青路面的推广提供了第一手资料。
参考文献
1.沙庆林 高速公路沥青路面早期破坏现象及预防 人民交通出版社 2001
2.张登良、王哲人 沥青路面 人民交通出版社 1998
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