彩色沥青混合料路用性能分析与施工技术研究.pdf

文章编号:()收稿日期:基金项目:中铁二十三局集团有限公司科研计划项目()作者简介:董煊()男山东莱阳人高级工程师主要从事工程技术研究、项目管理工作:.引文格式:董煊.彩色沥青混合料路用性能分析与施工技术研究.铁道建筑技术():.彩色沥青混合料路用性能分析与施工技术研究董 煊(中铁二十三局集团第一工程有限公司 山东日照)摘 要:为了研究彩色沥青混合料路用性能指标对其进行了马歇尔试验、磨耗试验以及劈裂试验确定了彩色沥青混合料的抗压性、压实性、磨耗性和水稳定性并与热拌沥青混合料()进行了比较实验结果表明彩色沥青混合料显示出充分的可压实性、良好的抗压性、磨耗性以及水稳定性 通过具体实际案例进行彩色沥青路面施工工艺以及施工过程中操作要点分析结果表明彩色路面对周边的环境空间产生更积极的影响具有较高的耐磨性能关键词:彩色沥青 沥青混合料 马歇尔试验 劈裂试验 彩色路面中图分类号:.文献标识码:./.(.):.().:引言随着经济快速发展创新先进道路建设技术改进沥青道路施工工艺可以减轻基础设施对周边地区的影响用于路面的彩色沥青混合料在满足环境、美学和功能方面起着重要作用 彩色沥青混合料作为一种道路面层因色彩变化可以促进道路交通安全、美化道路环境 彩色沥青路面有利于交通疏导、区分不同功能的路段、车道用于增强驾驶员的识别效果、提高通行能力有效预防和控制道路交通事故同时能与周围环境相协调有效缓解城市热岛效应 在以往的研究中赵亮等研究了 改性浅色沥青胶结料的流变性能孔令云等研究了胶结料、颜料对彩色沥青混合料性能的影响张恺等研究了彩色树脂类沥青的润湿性杨艳荣研究了无机颜料对彩色沥青结合料性能方面的影响规律 在上述试验等多针对于色彩以及流变性能的研究而对彩色沥青混合料路用性能方面的研究较少因此本文针对彩色沥青混合料进行了马歇尔试验、磨耗试验以及劈裂试验研究其力学性能并对彩色沥青路面施工进行分析根据实际工程案例对于彩色路面施工技术进行研究为彩色沥青路面的施工提供参考 材料及组成.彩色沥青混合料所采用的彩色沥青混合料是通过改进普通沥青生产工艺得到的 由于沥青中所含沥青质是黑色无定型物质其含量为 显现出黑色 沥青脱色需要用特定溶剂将沥青质溶解并去除剩余的组成部分构成轻质沥青主要是芳香分、饱和分和树脂脱色铁道建筑技术 ()董煊:彩色沥青混合料路用性能分析与施工技术研究后将彩色胶结料及颜料加入将改性剂混合到这些轻质沥青中以恢复适当的稠度和力学性能 此外加入高分子橡胶可以实现高弹性性能.集料粗骨料使用的是闪长岩()、细集料采用石灰岩()、矿粉使用石灰岩矿粉此外掺加一种特定的填料由 的碳酸钙和.的氧化铁组成用来突出彩色沥青混合料的白度.材料组成矿料配比:闪长岩()占 石灰岩()占 石灰岩矿粉占 填料占 实验方案为了评价彩色沥青混合料的可压实性采用马歇尔试验和旋转压实试验进行对比分析为了评价其力学性能对通过马歇尔压实机()和旋转压实仪()压实的试样进行了马歇尔试验、磨耗试验和劈裂试验 马歇尔实验预设条件为干燥压实方法分别为 次打击/表面与 次回旋实验次数为 次劈裂试验预设条件为干燥与潮湿干燥情况下压实方法为 次打击/表面 次打击/表面和 次回旋潮湿情况下压实方法为 次打击/表面实验次数均为 次磨耗试验预设条件为干燥与潮湿压实方法均为 次打击/表面实验次数均为 次马歇尔试验通过马歇尔试验仪进行劈裂试验通过劈裂试验机进行以确定彩色沥青混合料劈裂强度和水稳定性 磨耗试验根据 标准在 的环境下进行以确定彩色沥青混合料的磨耗性重量损失百分比是所研究混合料磨耗性的关键指标 结果分析.压实性试样的体积表征以压实后孔隙率表征 为计算压实试样的孔隙率含量初步确定了松散混合物的最大密度 每面、次击打和 次回旋的试样采用饱和面干燥法每面 次击打的试样采用几何法确定每个试样的体积密度 采用马歇尔压实方法时 次击打的 为./孔隙率值为.次击打的 为./孔隙率值为.次击打的为./孔隙率值为.采用旋转压实时 次旋转的 为./孔隙率值为 从实验数据中看出每面 次击打和 次回旋所对应的孔隙率值符合传统磨耗层的技术规范要求证明彩色沥青混合料具有足够的压实性 孔隙率值的变化取决于压实能量随着击打次数增加孔隙率值呈明显下降趋势 与传统的热拌沥青混合料相同彩色沥青混合料也是一种对压实能量敏感的材料对旋转压实确定的孔隙率值而言其结果与马歇尔压实方法相比压实度更高旋转压实技术对彩色沥青混合料试样体积密度有更好的效果.劈裂强度及水稳定性表 给出了马歇尔压实和旋转压实试样的劈裂强度值表 劈裂强度测试结果压实方法压实能量条件劈裂强度/规格马歇尔压实每面 次击打每面 次击打干燥干燥潮湿.劈裂强度比 旋转压实 次回旋干燥.从表 看出彩色沥青混合料满足两种压实方法的劈裂强度要求 每面 次击打的试样特点是结构开放(孔隙率为)但仍显示出对破坏有明显的抵抗力通过马歇尔压实和旋转压实试样间的比较并没有表现出劈裂强度方面的显著差异经过湿处理后的彩色沥青混合料在劈裂强度方面没有任何下降表明水的存在对彩色沥青混合料的劈裂强度没有影响 因此浅色混合料和高剂量的填料确保了混合物具有良好的内聚力和粘附性.马歇尔稳定度和模数通过马歇尔试验获得的稳定度和模数来验证彩色沥青混合料是否符合传统磨耗层的技术规范 表 总结了马歇尔稳定度、流值 和模数 方面的结果在 时有较高的劈裂强度(见表)、低马歇尔稳定度、模数以及高流值表明:当试验试样温度上升到 时彩色沥青混合料有塑性行为的倾向 这表明需要进一步对彩色沥青混合料的高温抗永久变形进行研究表 马歇尔试验结果样本稳定度/流值/模数/(/).平均值.标准差.磨耗性表 显示每个试样初始重量 初、最终重量 终和干()、湿()试样的平均重量损失百分比 铁道建筑技术 ()董煊:彩色沥青混合料路用性能分析与施工技术研究表 磨耗性的评价干燥状况潮湿状况样本初/终/标本初/终/.平均值.平均值.标准差.标准差.在干燥和潮湿条件下彩色沥青混合料都取得良好的结果 在潮湿条件下观察到的重量损失百分比略高与传统的密级配沥青混合物相似 结果表明水对彩色沥青混合料磨耗性影响不大与彩色沥青混合料的致密级结构(每面 次击打下孔隙率为.)有关.劈裂模量表 列出旋转压实试样在 时的劈裂模量值表 时的劈裂试验结果样本劈裂模量/样本劈裂模量/平均值 标准差 如表 所示劈裂模量值与热拌沥青混合料的值相当其用于磨损路面表示适合特定用途的性能 评估彩色沥青混合料的热稳定性必须在不同温度下进行试验 实际工程案例由我公司承建现河生态景观整治提升工程该工程通过重塑沿河景观系统实施全线绿化提升改造工程打造层次分明、错落有致的沿河景观生态廊道 沿河两侧一级平台设置自行车道以彩色沥青为主 该路面设计宽度为 长 功能定位为城市休闲施工完成路段作为现河旅游道路成为了平度城市形象象征对沥青路面施工外观、平整度及其耐磨性能的要求特别高完工工程需要承担 平度半程马拉松赛其完工后施工质量的好坏直接影响到平度市的对外形象基于彩色沥青混合料路用性能分析进行了彩色沥青路面施工技术研究通过标准化施工工艺提高彩色沥青路面的耐久性能等指标.施工工艺流程原材料选择配合比设计拌合楼清洗路面基层验收、处理混合料拌制混合料运输现场摊铺碾压施工缝处理现场维护开放交通.彩色沥青路面施工操作要点.施工准备()原材料色粉的颜色采用与设计颜色一致的矿物颜料 其中胶结料是指通过脱色石油沥青并在其中添加各种聚合物改性而成的质量指标符合 号 级石油沥青等级要求 骨料应由岩石破碎制成外形与立方体相似并且颗粒大小均匀、质地坚硬颜色与设计的路面颜色相近 材料进场之前应对材质项目、规格项目、级配项目等方面进行严格的检验并符合相应的规范以及要求()配合比设计彩色沥青混合料通常采用 型设计在确定原材料后根据公路沥青路面施工技术规范中的热拌沥青混合料路面的规定进行配合比设计以确保混合料的各项指标不低于设计和技术规范的要求.拌合楼清洗必须对拌合楼的各种施工机械及其设备进行彻底清洗经查收查验合格后才可以生产彩色沥青混合料在清洗过程中需要重点关注并清洗拌合楼的下料斗、搅拌缸和成品料仓以及摊铺机的受料斗、刮板输送器、螺旋杆和熨平板及其运输车车厢和辅助摊铺工具 工人需要着重清除附着在机械设备上的黑色沥青混合料团块 可以使用工具将团块刮除确保设备表面干净然后使用溶剂进行浸泡和清洗 选择适合的溶剂将其涂抹在机械设备表面让其充分浸泡以溶解残留的沥青混合料 最后使用刷子或高压水枪进行清洗确保设备表面彻底清洁 可以多次清洗直到设备表面没有任何残留物 通过对各种施工机械和设备进行彻底清洗可以确保生产彩色沥青混合料的过程卫生、安全并且不会受到任何污染物的影响.路面基层验收、处理路面的基层经验收合格之后才可以摊铺施工彩色沥青混凝土路面 验收后需要对路面基层进行清扫工作对其表面的浮土、碎石、垃圾等杂物铲除、清扫完毕后使用洒水车进行冲洗表层粉尘使摊工作面无积水、泥块并保持干净与整洁 待路面干燥后喷洒./粘层油 为了保护工作面还应及时封闭交通等待粘层材料干透后才进行下道工序的施工作业铁道建筑技术 ()董煊:彩色沥青混合料路用性能分析与施工技术研究.混合料拌制在进行下料拌和时必须严格按照生产配合比进行操作 首先将骨料和色粉充分搅拌在拌合缸中然后再将脱色沥青泵入其中进行拌和 只有当混合料颗粒均匀、无结团成块并且颜色与设计一致时才能将混合料运至现场进行摊铺 通过这样的步骤可以确保彩色沥青混合料在质量和外观上符合设计要求.混合料运输每辆料车车厢和篷布在运输前要使用溶剂清洗干净为了防止污染还需用洗净的篷布进行覆盖保温并且在车厢底适当减少油水混合液的涂刷量以保证混合料颜色的均匀.现场摊铺对于城镇道路叉路口、加宽段和窨井盖较多大摊铺机无法单独完成施工需与小摊铺机协同作业并以人工摊铺为辅 摊铺机在工作之前还应充分预热防止在摊铺过程中拉裂铺层表面产生堆料 在道路两侧安装路缘石确保路缘石的高度符合设计要求摊铺机开始工作后工作人员应随时对摊铺面层的平整度、道路横坡和高程等方面进行检测根据检测的结果调整摊铺速度、振动频率等参数在修整过程中一般使用刮板进行平整力度应保持一致 通常需要多次来回刮平才能达到平整的效果但不允许重复撒料和刮平以避免材料分离 这样的控制方式和修整步骤可以确保摊铺后的路面达到设计要求并具备良好的外观和平整度.碾压在碾压彩色沥青路面时采用与碾压普通沥青混合料一样的方法 应配备大、中、小三种压路机方便在路面狭窄部分、道路拐弯、路缘石和井盖周边进行碾压在碾压之前还必须对压路机进行冲洗防止对彩色沥青面层造成污染并更换压路机水箱中的水.施工缝处理处理彩色沥青路面的横缝时首先用 直尺对接缝处进行平整度的检测以沥青面层于直尺脱离处定出接缝位置进行切割垂直于路中线切齐清除并将接触面清理干净 清理干净后涂刷粘层油处理合格后才能进行下一步施工 铺新的沥青混合料先骑缝压实再顺向压实.工程评价经过工程试验检测判定彩色沥青路面在构造深度、摩擦系数和耐磨性能方面表现出较好的性能圆满完成了施工任务获得了监理及业主的一致好评 结论本文对用于彩色沥青混合料性能进行研究并通过马歇尔试验、劈裂试验、磨耗试验以及具体工程案例得出具体结论试验研究表明:()对马歇尔和旋转压实试样的初步体积分析表明彩色沥青混合料具有充分的可压实性并表现出与传统的热拌沥青混合料类似的对压实能量的显著敏感性()彩色沥青混合料表现出良好磨耗性满足传统耐磨材料的共同要求 彩色沥青混合料在 时的刚度特性与热拌沥青混合料的刚度特性相当可用于磨耗路面表明其性能适合特定用途()水浸泡过后良好的磨耗性和劈裂强度值表明水的作用没有影响浅色混合料和骨料之间的内聚力和粘合力从而体现出彩色沥青混合料的水稳定性()马歇尔试验结果表明彩色沥青混合料在较高温度下呈现热稳定性差这表明需要进一步对材料的温度敏感性和永久变形能力进行研究()经过实际工程案例验证彩色沥青路面在构造深度、摩擦系数和耐磨方面表现出较好的性能参考文献 潘卫兵.沥青道路施工工艺优化设计理论与应用研究.铁道建筑技术():.陈丙秋.彩色沥青路面的应用与发展前景.交通与运输():.乐斐.新型彩色沥青路面混合料设计及施工工艺研究.筑路机械与施工机械化():.尹剑辉范璐璐刘向东.直投颗粒状彩色沥青路面施工工艺.施工技术():.赵亮查如俊陈琪等.改性浅色沥青胶结料的流变性能.华东理工大学学报(自然科学版)():.孔令云李春萍顾韬.彩色沥青混合料的设计及路用性能的影响因素.科学技术与工程():.张恺罗蓉张德润.基于表面自由能理论的彩色树脂类沥青材料润湿性分析.中国公路学报():.杨艳荣.无机颜料对彩色沥青结合料性能影响研究.山西交通科技():.钱振东曹海波陈磊磊.透水性彩色沥青混合料设计及性能研究.公路():.何毅威.温拌彩色沥青混合料性能研究与应用.上海公路():.刘尚芳李旭东.彩色沥青路面浅析.公路交通科技(应用技术版)():.赵春生.高速公路温度变化下沥青路面变形因素与预估.铁道建筑技术():.铁道建筑技术 ()