試論硬質(zhì)瀝青在公路建設(shè)上的應(yīng)用
楊福遠(yuǎn)
【摘 要】: 國內(nèi)外道路工程人員都致力于深入研究路用瀝青的性質(zhì)及其與瀝青路面使用性能之間的關(guān)系,并研究開發(fā)瀝青的新技術(shù)指標(biāo),以提高瀝青和瀝青混合料的使用性能。本文對硬質(zhì)瀝青物理性能的技術(shù)指標(biāo)及施工控制方法進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究和分析。
【關(guān)鍵詞】:硬質(zhì)瀝青 瀝青路面 施工控制
由于瀝青路面具有良好的行車舒適性和優(yōu)異的使用性能,建設(shè)速度快,維修方便,因此在我國的公路建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。在已通車的高速公路中,瀝青路面占80%以上。但是,國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展而帶來的交通量迅速增長,車輛大型化,超載嚴(yán)重及公路渠化等,使瀝青路面面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn),交通發(fā)展迫切要求瀝青面層具有良好的使用性能。因此,對瀝青路面所用的原材料(瀝青和集料)以及瀝青混
合料的性能提出了更高的要求。
一、 影響硬質(zhì)瀝青物理性能的技術(shù)指標(biāo)
瀝青材料是一種復(fù)雜的多相體系,其對應(yīng)的反應(yīng)有賴于溫度和荷載時間。瀝青路面的低溫裂縫和溫度疲勞裂縫以及在高溫條件下的車轍深度、推擠、擁包等永久變形都與瀝青的性質(zhì)有很大關(guān)系,以下對影響硬質(zhì)瀝青物理性能的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了分析和研究。
1、 針入度
道路瀝青的針入度是瀝青稠度的一種表示方法,反映瀝青的流變學(xué)性能,實(shí)質(zhì)上表示的是測試溫度下瀝青的粘度。對于高軟化點(diǎn)瀝青,針入度也表示瀝青的軟硬程度,針入度越小表明瀝青越硬。石油瀝青的針入度以標(biāo)準(zhǔn)針在一定的負(fù)重、時間及溫度條件下垂直插入瀝青的深度來表示,單位為1~10。
2、 軟化點(diǎn)
道路瀝青的軟化點(diǎn)表示在一定的外力存在下,瀝青受熱從固體或粘稠不易流動的物態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢�流動能力的物態(tài)時的溫度。軟化點(diǎn)是道路瀝青的最基本的一種性質(zhì)指標(biāo),既是反映瀝青感溫性的一個指標(biāo),也是粘度的一種量度。軟化點(diǎn)高意味著等粘溫度高,可以保證在較高的環(huán)境溫度和車輛荷載的作用下不產(chǎn)生較大的變形。對同一種原油及煉制工藝來說,瀝青硬、針入度小的瀝青,其軟化點(diǎn)就高,道路瀝青的軟化點(diǎn)一般都在40~60e之間。
3、 延度
路用瀝青的延度是通過在規(guī)定的溫度和速度下,拉伸標(biāo)準(zhǔn)試件的兩端直到斷裂的長度,以厘米表示。目前國內(nèi)外對延度試驗(yàn)的意義尚有不同的看法,有些國家的道路瀝青標(biāo)準(zhǔn)并不設(shè)延度指標(biāo),但總的說來大都認(rèn)為瀝青的延度與路面的使用性能有一定的相關(guān)性,尤其是低溫延度與低溫開裂性能關(guān)系密切。
4、含蠟量
瀝青中的含蠟量對瀝青性質(zhì)的影響是國內(nèi)外專家及道路瀝青使用者都重視的問題,現(xiàn)在比較一致的看法是:蠟?zāi)芙档蜑r青的高溫粘度、低溫延度、粘結(jié)性和塑性,同時增加了對溫度的敏感性,對瀝青的使用性能起損害作用。我們通常用裂解蒸餾法測定道路石油瀝青的蠟含量,即以蒸餾法餾出油分后,在規(guī)定的溶劑及低溫下結(jié)晶析出的蠟含量,以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。
5、 粘附性指標(biāo)
瀝青與集料的粘附性直接影響瀝青路面的使用性能和耐久性,所以粘附性是評價瀝青技術(shù)性能的一個重要指標(biāo)。在國外,瀝青與粗集料的粘附性試驗(yàn)方法很多,如前蘇聯(lián)原用水煮法,近年來改用與白云石粘結(jié)法"其他國家多用浸水法,但水的溫度及浸水時間各有不同。我國對于最大粒徑大于13.2的集料應(yīng)用水煮法,對于最大粒徑小于或等于13.2的集料應(yīng)用水浸法進(jìn)行試驗(yàn),檢驗(yàn)粗集料表面被瀝青薄膜裹覆后,抵抗受水浸蝕造成剝落的能力。
6、 耐久性指標(biāo)
瀝青材料在各種外界因素作用下,如自然因素和交通荷載作用下,性質(zhì)不斷發(fā)生變化的特性稱為耐久性。在大氣、溫度、水、環(huán)境和交通共同作用下,瀝青中發(fā)生低沸點(diǎn)油分的蒸發(fā)和低分子的氧化聚合,而使單結(jié)構(gòu)的分子變成復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分子,油分和樹脂組分減少,瀝青質(zhì)組分增加,瀝青粘度增加,塑性降低,變硬變脆,瀝青發(fā)生老化。瀝青耐久性可以通過薄膜加熱試驗(yàn)和旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn)進(jìn)行評定,前者模擬瀝青在拌和過程中形成薄膜與表面積很大的熱礦質(zhì)集料接觸,因而引起瀝青性能顯著改變,瀝青在薄膜烘箱加熱試驗(yàn)后的性質(zhì),能表征瀝青在拌和機(jī)中150e拌和1.0~1.5后的性質(zhì)變化。后者優(yōu)點(diǎn)是瀝青膜較薄,與拌和機(jī)中狀態(tài)接近,并能不斷鼓入新鮮的熱空氣,以加速老化,試驗(yàn)精度高。我國道路石油瀝青技術(shù)要求中老化試驗(yàn)以為準(zhǔn),也可以代替。
二、瀝青路面施工控制指標(biāo)及措施
在瀝青路面的施工過程中,瀝青混合料的施工溫度和壓加強(qiáng)檢驗(yàn)。
1、自卸車裝料和卸料技術(shù)
自卸車在貯料倉下面快速裝料時,在整個裝料過程中自卸車司機(jī)常常不愿意移車,如果混合料對離析敏感,較大粒徑碎石將滾到自卸車前部、后部和兩側(cè)。結(jié)果是自卸車卸料時開始卸下的料和最后卸的料都是粗粒料,然后兩側(cè)的粗粒料被卸入攤鋪機(jī)受料斗的兩塊側(cè)板上。這種加料結(jié)果使得每車料攤鋪的面積中有一片粗料。正確的裝料方法為:分三個不同位置往一輛自卸車中裝料,第一次裝料靠近車廂的前部,第二次裝料靠近后部車廂門,第三次料裝在中間,這樣可以消除自卸車中離析現(xiàn)象當(dāng)自卸車將料卸入攤鋪機(jī)受料斗時,要盡量使混合料整體卸落,而不是逐漸卸混合料入受料斗。為此,車廂底板需要處于良好啟閉狀態(tài),使全部混合料能同時向后滑。為了進(jìn)一步保證混合料整體卸落,車廂應(yīng)升高到一個大而安全的角度快速卸料可預(yù)防粗料集中在攤鋪機(jī)受料斗兩側(cè)板的外邊部。
2、 攤鋪技術(shù)
即使成功地生產(chǎn)了水泥穩(wěn)定碎石基層,均勻地裝到自卸車內(nèi)并整體式卸入攤鋪機(jī)受料斗,如攤鋪機(jī)操作不適當(dāng),在攤鋪機(jī)內(nèi)仍可能產(chǎn)生不同程度的離析"在攤鋪機(jī)內(nèi)發(fā)生離析時,建議考慮下列原因和措施。
(1)在每輛自卸車卸料之前,攤鋪機(jī)不要完全用完受料斗中的混合料,留少部分混合料在受料斗內(nèi)。一般受料斗兩側(cè)的混合料含粗粒料多,另一輛自卸車立即向受料斗卸料后,與受料斗中剩余的粗粒料多的混合料一起輸送到后面分料室,螺旋分料器布料過程中可使新舊混合料較充分拌和。
(2)盡可能減少將側(cè)板翻起的次數(shù),僅在需要將受料斗中的混合料攤平時,才將受料斗的兩塊側(cè)板翻起。
(3)自卸車翻起車廂向受料斗卸料,混合料從自卸車后面滑落出去,將滾動減到最小,使受料斗中盡可能裝滿料。
(4)盡可能寬地打開受料斗的后門,以保證分料室中料飽滿。如分料室中混合料不足,細(xì)料將直接落在地面上,而粗料被分布到兩側(cè)。
(5)盡可能連續(xù)攤鋪混合料,只有在必要時才可停頓和重新啟動調(diào)整攤鋪機(jī)的速度,使攤鋪機(jī)的產(chǎn)量與拌和機(jī)的產(chǎn)量相平衡。
(6)分料器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)"保持分料器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度,使出料連續(xù)而緩慢。如分料器運(yùn)轉(zhuǎn)不連續(xù),混合料會在攤鋪機(jī)內(nèi)產(chǎn)生顯著離析。
(7)如果分料器轉(zhuǎn)得太快,中間將會缺料,通常會產(chǎn)生一粗料帶。安裝擋板后,分料器將混合料均勻地送到中心。
(8)如攤鋪機(jī)分料器的外邊原材料不夠,在粗粒料滾動到外側(cè)時,可能沿外側(cè)產(chǎn)生粗料帶。
(9)如有可能,調(diào)整攤鋪機(jī)分料室的伸長度,使攤鋪機(jī)從受料斗的兩側(cè)攤出相同數(shù)量的混合料。如果一側(cè)攤出的料較多,在受料斗的這一側(cè)就會形成料/谷0,使較敏感的混合料產(chǎn)生離析。如果調(diào)整伸長度不能糾正這種缺陷,則料車要稍偏向于需要較多材料的一側(cè),使受料斗中的混合料堆積較為平均。
【總結(jié)】
硬質(zhì)瀝青應(yīng)用于瀝青路面的中下面層,一方面可以充分發(fā)揮其優(yōu)良的抗高溫變形能力,提高瀝青路面的抗車轍性能;另一方面也可有效的避免其低溫縮裂問題,同時還具有良好的經(jīng)濟(jì)性。
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