自融冰沥青混合料在G227张孟公路中的应用技术研究.pdf

作者简介党生成()男工程师主要研究方向:公路工程管理自融冰沥青混合料在 张孟公路中的应用技术研究党生成(青海省交通建设管理有限公司 西宁)摘 要:采用抑制结冰效果的自融冰改性剂掺入沥青混合料中让路面能够抗冻不结冰 通过降低道路表面水的冰冻点延缓路面在雨雪状态下积雪结冰 尚在冰水混合状态时即可流走同时残余路面的雨水也不结冰保证车辆安全通行 通过自融冰沥青混合料配合比设计确定的矿料级配组成和油石比成型试件进行冻融劈裂、(浸水)马歇尔稳定度、车辙等路用性能试验等 路用性能以 张孟线(原宁张线)景阳岭垭口路面为依托工程修筑自融冰沥青混合料试验路段验证了自融冰沥青混合料配合比总结了施工工艺与质量控制措施关键词:自融冰沥青混合料 张孟公路应用技术 (.):.().().:引言自融冰沥青路面是指在沥青混合料中直接掺入具有抑制冻结的自融冰改性剂形成自融冰沥青路面 其自融冰有效成分主要为氯盐(氯化钠、氯化钙等)主要作用原理是在毛细管压力及车辆碾压作用下沥青混合料内部的盐分逐渐析出从而降低道 第 期青海交通科技路表面水的冰点延缓道路表面积雪结冰 同时盐类物质可使冰在较低的温度下融化以便于清除当除冰盐与冰形成的溶液冰点低于气温时冰水即可流走路面残余液体也不会结冰 本文依托 张孟公路选取地处海北州祁连县境内景阳岭垭口附近的试验段海拔高度为气候属高原大陆性气候寒冷期长温凉期短光照充足太阳辐射强干湿季分明雨热同季多夜雨和大风无绝对无霜期 自融冰沥青混合料配合比设计.自融冰沥青混合料的级配设计依据规范()要求根据矿质材料的筛分结果结合沥青路面施工技术规范以及沥青混合料工程级配范围的要求按试配法对其进行了矿料组成设计 通过调整最后确定了矿料的合成级配如表 所示表 矿质混合料合成级配材料规格筛孔直径/.仓.仓.仓.仓.矿粉.施 工 中 应 注 意 回 收 粉 尘 不 宜 用 作 矿 粉 筛孔的通过率不满足要求时应调整矿粉用量 生产配合比应尽量靠近设计配合比根据确定的矿料级配组成采用 种不同的油石比制备马歇尔击实试件室内试验时拌和温度为成型温度为 正反两面各击实 次沥青混合料马歇尔试验结果如表 所示表 马歇尔击实试验结果油石比/.要求毛体积相对密度(/).理论最大相对密度(/).空隙率/.矿料间隙率/.饱和度/.稳定度/.流值/.注:空隙率为、时所对应的 最小值分别为、当空隙率不是整数时由内插确定要求的 最小值 根据 路面设计要求空隙率应控制在.本次油石比为.时空隙率为.其他指标(、稳定度、饱和度等)均满足设计要求根据实际工程应用经验选取.为设计油石比 自融冰沥青混合料路用性能检验在确定油石比、拌和及压实成型温度后对自融冰沥青混合料的路用性能进行了验证 包括(浸水)马歇尔稳定度、冻融劈裂、车辙等青海交通科技 第 期.马歇尔试验根据马歇尔方法确定的最佳沥青用量进行马歇尔试验确定混合料的马歇尔试验指标如表 表 马歇尔试验结果混合料类型最佳油石比/毛体积相对密度(/)理论最大相对密度(/)空隙率/饱和度/矿料间隙率/稳定度/流值/抗凝冰.普通.要求范围.沥青混合料浸水马歇尔试验结果如表 所示表 浸水马歇尔试验结果混合料类型稳定度平均值稳定度/流值/稳定度/流值/残留稳定/要求/抗凝冰.普通.车辙试验沥青混合料的高温稳定性进一步用车辙试验检验 现行规范中规定高温稳定性以、.轮压条件下进行车辙试验所获得的动稳定度表示 自融冰沥青混合料的车辙试验结果见表 表 车辙试验结果试件类型试件编号 试验温度/动稳定度/次/平均值/次/要求/次/变异系数/要求/抗凝冰 .普通 .注:沥青混合料类型:成型方法:轮碾法车辙板尺寸:碾压速度:次/拌和温度:成型温度:行走距离:试验温度:轮压:.第 期青海交通科技 从以上数据看出自融冰沥青混合料的动稳定度都得到了保障 从马歇尔稳定度和车辙试验结果可以看出掺加自融冰剂可以在改善沥青混合料自融冰能力的基础上保证其路用性能.冻融劈裂强度试验劈裂强度是进行沥青面层厚度计算所必需的设计参数用于沥青面层层底拉应力验算 为了检验沥青混合料的水稳定性还进行了沥青混合料冻融劈裂残留强度试验试验结果如表 所示击实次数:正反两面各击实 次拌和温度:击实温度:表 冻融劈裂试验结果混合料类型试验名称空隙率劈裂强度/冻融劈裂强度比/要求/抗凝冰 未冻融经冻融.普通 未冻融经冻融.从表 中可以看出:()从劈裂强度及冻融劈裂强度看自融冰沥青混合料的劈裂强度及冻融劈裂强度比基本相当()自融冰改性剂加入沥青混合料后没有降低沥青混合料的冻融劈裂强度比即抗水损害能力没有降低可以满足规范要求 实体工程验证.依托工程概况试验路修筑与观测是检验和验证室内研究成果评价成果适用性和实用性的主要研究方法同时也是扩展、完善研究成果的有效途径 以 张孟线(原宁张线)景阳岭垭口路面为依托工程修筑自融冰沥青混合料试验段验证了抗凝冰沥青混合料配合比总结了施工工艺与质量控制措施自融冰路面试验段位于 张孟线(原宁张线)试验段长 路面宽度为.试验面积自融冰混合料施工简单、通用性好其制备、施工、摊铺方式都无需改变不影响传统工艺添加使用非常简单 试验段自融冰沥青混合料仅用于上面层采用 试验段的中面层及下面层与原设计保持一致.自融冰改性剂添加工艺.添加方法目前沥青混合料中掺入自融冰剂有干法和湿法两种工艺 干法工艺是将自融冰剂与集料拌和均匀然后加入热沥青混合料再一起拌和 湿法工艺是由基质沥青和自融冰改性剂掺和成混合物在特定环境及加工条件下使两种物体中的化学成分互相交融反应从而使自融冰改性剂、沥青性能改变的加工工艺这种工艺对沥青进行了改性改变了沥青的理化性能使其路用性能得到极大改善 室内试验表明自融冰改性剂不改变沥青混合料的配合比因此基于湿法工艺进行添加应用.自融冰改性剂计算量自融冰改性剂为外掺改性剂在拌和时直接掺入沥青混合料中 其用量计算方法如下:自融冰剂用量 沥青混合料质量 自融冰改性剂掺量项目组经过试验验证了自融冰沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性得出自融冰改性剂掺量为 时具有良好的自融冰效果以及路用性能且经济 本研究推荐最佳掺量为.投放方式及注意事项自融冰改性剂的掺入无需改变任何技术和设备条件手工投放即可 拌和前先将自融冰改性剂称量好装入袋中置于拌和楼投放口处在加入矿粉的同时将自融冰改性剂严格按比例一次性投入拌和锅中与矿料一起搅拌其拌和时间不需要额外延长 拌和工艺及投放顺序如图 所示:青海交通科技 第 期图 拌和站干拌工艺及改性剂投放顺序示意图 投放时应注意以下事项:()施工过程中应对细集料和矿粉采用苫盖及棚盖等保护措施防止受潮影响混合料的生产质量()矿料、沥青的加热温度及混合料的拌和温度应根据所用沥青的黏温曲线和实践经验确定 拌和时间需经试拌确定原则是无白料、结团和离析()施工前对投放人员进行培训并采取必要的安全保护措施.自融冰沥青混合料的施工现场工艺控制先对矿料进行干拌从拌和机观察口一次性将自融冰剂投入拌和楼中无需额外延长拌和时间 后喷入沥青一起拌和、出料依据公路沥青路面施工技术规范()试验路施工工艺如下:()混合料的拌和 施工前将自融冰改性剂按照拌和楼产量分装成小包装以保证生产时的投放需求 如果拌和楼和生产组织条件许可也可采用在生产过程中即称即用的方式即在拌和楼投放口附近当场称量、即时投放()混合料的运输 运料车运输混合料宜应注意保温、防雨、防污染若混合料不符合施工温度要求或已结成团块、已遭雨淋的不得铺筑 运料车每次使用前后必须清扫干净在车厢板上涂一薄层防止沥青黏结的隔离剂或防黏剂但不得有余液积聚在车厢底部 运料车每次卸料必须倒净尤其是对改性沥青混合料如有剩余应及时清除防止硬结()摊铺与碾压 铺筑自融冰改性剂沥青混合料 上面层 从整个施工过程来看总体组织良好人员机械配备合理、分工明确有序组织施工拌和能力与摊铺速度协调没有出现等料现象摊铺过程中做到了不停机摊铺和碾压严格按照公路沥青路面施工技术规范进行.试验路自融冰效果分析自融冰沥青路面区别于普通沥青路面的重要性能即为自融冰性能 从自融冰直观效果及微观离子分析入手选用未掺加自融冰改性剂和掺加了 自融冰改性剂的车辙板进行比对试验成型 块车辙板其中掺加自融冰改性剂和未掺加的各 块 将 块试件置于室外在降雪环境下观察其融雪化冰性能如图 所示:图 室外自然条件下融雪化冰效果对比图 第 期青海交通科技 由图 可以明显看出掺加了自融冰改性剂的试件几乎没有雪残留且试件表面薄冰能直接手动清除与试件表面没有附着点而未掺加的普通沥青混合料试件上覆盖了一层厚度约为 的雪同时冰层与试件紧密结合牢不可分因此可以确认自融冰沥青混合料具有良好的融雪化冰性能试验路铺设后 月普降大雪对试验沥青路面层进行了实地观测路面现场情况从图 可以看出掺加了自融冰改性剂的路面上没有积雪且不存在积雪渗入路面构造深度的情况 路面在车辆荷载作用下能够迅速碾碎积雪薄冰不会降低路面抗滑系数 从使用状况看试验路表现良好未出现裂缝和其他路面病害图 自融冰沥青混合料试验段现场情况 结语本文通过对试验路混合料的室内检测和现场检测自融冰改性剂明显能使路面冰点降低且与未掺加改性剂的路用性能基本相同均满足规范要求达到了研究目标 对自融冰沥青混合料的原材料和配合比提出了技术要求并总结了自融冰沥青混合料施工工艺与质量控制 将具有抑制冻结效果的自融冰改性剂掺入沥青混合料中形成具有抑制冻结效果的路面从而降低道路表面水的冰点延缓道路表面积雪结冰以保证道路安全行车 为解决沥青路面冬季抗滑问题提高道路服务质量和水平提供了新思路与新方法参 考 文 献 韩冠华齐丰.自配融雪剂对 改性沥青混合料水稳性能的影响.科技风():.王婷.自调温沥青混凝土的研究与应用.天津建设科技():.段掌玺张明虎.耐久型自融冰雪沥青路面的制备及其路用性能研究.交通科技():.李福林.自融雪沥青混合料及其性能评价.公路交通科技(应用技术版)():.张争奇王永财.沥青胶浆对沥青混合料高低温性能的影响.长安大学学报(自然科学版)():.李雪峰付智王华牢.青藏高原地区混凝土冻融环境量化方法.农业工程学报():.黄玮杨贺群丛玉凤等.沥青路面用融雪抑冰材料性能的研究.应用化工():.李东庆孙志忠赖远明等.青藏高原东部高温多年冻土区路基热稳定性模拟分析.岩土工程学报():.王月池.强化道路工程管理与提升工程质量的措施.交通世界():.孙洪伟宫伟.高原寒冷地区纤维增强沥青混凝土应用研究.山西建筑():.青海交通科技 第 期