大粒径透水性沥青混合料柔性基层技术应用
来源:同安道路
发表日期:2015-06-25 19:01:30
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将空隙率较高的最大粒径公称为26.5mm的大粒径沥青碎石混合料铺筑代替半刚性基层,解决半刚性基层补强中反射裂缝及排水问题。大碎石沥青混合料柔性基层能够满足道路结构强度及高温稳定性要求,起到路面结构排水的作用,有效地防止了反射裂缝的产生。
目前我国高速公路沥青路面占大多数,由于目前施工技术、经济原因,半刚性基层沥青路面目前是已建沥青路面主要结构形式。半刚性基层整体强度高、板性好、使沥青路面有较好的承载力、而且材料易取。然而,再通过运营一段时间后,就必须加以改造,以恢复其原有使用功能、尤其在路面出现早期损坏后,就必须再加铺一层。这种加铺方案具有优点,但也存在诸多缺点,工程量大,以及未能充分利用旧路面面层,浪费严重。最大的缺陷在于改造后并不能避免反射裂缝的发生,以及无法排水,最终新沥青面层比原来损坏的更严重。为解决这些问题就必须对原设计加以优化,改变路面基层结构,重点开发半开级配具有良好排水性柔性基层。
一、大粒径透水性沥青混合料柔性基层作用
大粒径沥青混合料柔性基层(large-stoneporousmixes)是指混合料最大公称半径大于26.5mm、具有一定空隙率能够将水分自由排出路面结构的沥青混合料。lspm首先提出来自美国一些州的经验,对应用于30年以上的公路运营状况进行了调查,发现一些运营状况良好的一些路面基层采用了较大粒径的单粒径嵌挤型沥青混合料。因而提出以单粒径形成嵌挤为条件进行混合料设计,从而形成了开级配大粒径透水性沥青混合料(lspm)。
lspm实际上是为了进一步吸收砼路面结构所产生的集中应力而设置的一层沥青路面柔性基层,其作用是由于空隙率较大(13-18%),沥青含量低,其弹性模量较低,混合料中存在较大连贯空隙,具有较强的抵抗反射裂缝的能力,从而延缓了柔性路面的使用寿命;同时由于大碎石的骨架结构和大孔隙率,使破碎后的旧砼板块之间的集中应力在大碎石的孔隙中被消解分散,达到了最终解决“反射裂缝”上延的目的。
由于沥青路面渗透性的存在,路面结构层间水常常导致高等级公路的过早水损坏,所以lspm的大孔隙同时起到疏导、排除路面结构层间水的作用,所以改建后的lspm作为路面排水层来使用。由于粗集料形式是完整的骨架嵌挤结构,具有较强的抵抗车辙变形能力。
lspm柔性基层与其他基层的技术经济比。旧水泥砼路面经碎石化处理后,可以采用的基层类型是比较多的,一种是水泥稳定碎石基层,例如:本路个别路段因为调坡的原因致使加铺层过厚,从而采取碎石化后加铺20~1000px的水稳碎石基层,其上又做了300px大粒径透水性沥青混合料(不经济),第二种是级配碎石基层,例如:104国道泰安段为降低造价在辅道处设置级配碎石基层;第三种大粒径透水性沥青混合料柔性基层;以及三种基层的组合。
二、大粒径透水性沥青混合料柔性基层lspm具有的优点:
1、级配良好的lspm可以抵抗较大的塑性和剪切变形,承受重载交通的作用,具有较好的抗车辙能力,提高了沥青路面的高温稳定性;特别是对于低速、重车路段,需要的持荷时间较长时,设计良好的lspm与传统的沥青混凝土相比,显示出十分明显的抗永久变形能力;
2、lspm有着良好的排水功能,可以兼有路面排水层的功能。
3、由于lspm有着较大的粒径和较大的空隙,它可以有效地减少反射裂缝。
4、大粒径集料的增多和矿粉用量的减少,减少了沥青总用量,从而降低工程造价。
5、与通常的半刚性基层相比,提高了工程施工速度,减少了设备投入。
6、在大修改建工程中,可大大缩短封闭交通时间,社会经济效益显著。
三、大粒径透水性沥青混合料柔性基层lspm设计理念
lspm的设计采用了新的理念,从级配设计角度考虑,lspm应当是一种新型的沥青混合料,通常由较大粒径(25mm-62mm)的单粒径集料形成骨架由一定量的细集料形成填充而组成的骨架型沥青混合料。lspm设计为半开级配或者开级配。由于lspm有着良好的排水效果,通常为半开级配(空隙率为13-18%)。lspm级配经过严格设计,其形成了单一粒径骨架嵌挤,并且采用少量细集料进行填充,提高混合料模量与耐久性,因此其既具有良好的排水性能又具较高模量与耐久性。
四、lspm的施工控制
lspm的施工控制,除了对沥青混合料常规方面的要求外,主要还有以下几个方面。
1、 lspm混合料的拌合
(1)拌合设备要求:间歇式拌合站,有自动打印和控制功能,可逐盘打印。
(2)拌合时间:通过试拌确定,一般为45s左右。
(3)胶接料要求:高粘度沥青(如mac70#)
(4)拌合温度:沥青采用导热油加热,沥青加热温度在160~170 ℃之间,集料控制在较普通沥青高10~20 ℃。
(5)混合料出场温度: 165~180 ℃
(6)混合料废弃温度: >190 ℃
(7)混合料外观要求:沥青覆盖均匀一致,无花白料、团块或离析现象。
2、lspm混合料的运输
每天装料前涂抹油水混合物,以防细料积聚和油斑的形成,运料车前后移动,多堆装车;运输过程中要避免急刹车,减少混合料离析;运料车在摊铺机10~30m处停车,运输车辆有覆盖蓬布,减少热量损失。

3、lspm混合料的摊铺

摊铺方式采用一次摊铺不分层,减少集料的破碎和混合料的离析;摊铺机行走速度控制在0.8~1.2m/min,做到缓慢、均匀、不间断的摊铺;摊铺的松铺系数一般通过试验段确定,可以参考以往的经验。

4、lspm混合料的压实

lspm的压实是保证基层质量的重要环节,为达到良好的压实效果,必须使用大吨位的双钢轮振动压路机和较大吨位的胶轮压路机。根据试验,初压时温度应控制在165-175℃之间,具体压实工艺如下:

(1)两台双轮振动压路机,初压第一遍前进静压,后退振动;第二遍前进后退均为振压。压实速度宜为1.5-2km/h,为防止过分振动振碎粗骨料,压路机宜采用高频低幅进行压实,相邻碾压带轮迹重合为500px左右。洒水装置进行间断洒水,只要保证不粘轮即可。赶光可采用7-11吨钢轮压路机,速度可控制在3-4km/h。
(2)胶轮压路机紧跟摊铺机进行跟踪碾压,为了避免粘轮严重最先可以洒少量水,等到轮胎温度升高后则不用洒水。在胶轮压路机压实一遍后,使得混合料的骨架结构变得紧密,稳定了混合料,此后再用振动压路机同工艺一压实两遍后,再用胶轮静压一遍,最后赶光。
lspm由于其自身的优良路用性能,其可用于如下的路面结构中:
(1)在老沥青路面上直接加铺。lspm可以直接在老沥青路面上直接加铺。加铺前需要对原沥青破损较为严重的部分加以修补,对裂缝进行灌缝处理后再直接加铺lspm层。经研究表明,只有原沥青路面的弹性模量不小于120mpa时才可直接加铺。
(2)在碎石化的水泥路面上加铺。 lspm可以直接在碎石化的水泥路面上加铺。加铺前需要对原水泥路面进行碎石化处理,然后加铺lspm层。
(3)在新建和改建路面结构中应用。 lspm可以用在新建以及各种重新铺筑路基的改建工程中用作基层。

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