试论硬质沥青在公路建设上的应用

试论硬质沥青在公路建设上的应用
杨福远
【摘 要】: 国内外道路工程人员都致力于深入研究路用沥青的性质及其与沥青路面使用性能之间的关系,并研究开发沥青的新技术指标,以提高沥青和沥青混合料的使用性能。本文对硬质沥青物理性能的技术指标及施工控制方法进行了较系统的研究和分析。
【关键词】:硬质沥青 沥青路面 施工控制
由于沥青路面具有良好的行车舒适性和优异的使用性能,建设速度快,维修方便,因此在我国的公路建设中得到了广泛的应用。在已通车的高速公路中,沥青路面占80%以上。但是,国民经济高速发展而带来的交通量迅速增长,车辆大型化,超载严重及公路渠化等,使沥青路面面临着严峻的考验,交通发展迫切要求沥青面层具有良好的使用性能。因此,对沥青路面所用的原材料(沥青和集料)以及沥青混
合料的性能提出了更高的要求。
一、 影响硬质沥青物理性能的技术指标
沥青材料是一种复杂的多相体系,其对应的反应有赖于温度和荷载时间。沥青路面的低温裂缝和温度疲劳裂缝以及在高温条件下的车辙深度、推挤、拥包等永久变形都与沥青的性质有很大关系,以下对影响硬质沥青物理性能的技术指标进行了分析和研究。
1、 针入度
道路沥青的针入度是沥青稠度的一种表示方法,反映沥青的流变学性能,实质上表示的是测试温度下沥青的粘度。对于高软化点沥青,针入度也表示沥青的软硬程度,针入度越小表明沥青越硬。石油沥青的针入度以标准针在一定的负重、时间及温度条件下垂直插入沥青的深度来表示,单位为1~10。
2、 软化点
道路沥青的软化点表示在一定的外力存在下,沥青受热从固体或粘稠不易流动的物态转变为具有一定流动能力的物态时的温度。软化点是道路沥青的最基本的一种性质指标,既是反映沥青感温性的一个指标,也是粘度的一种量度。软化点高意味着等粘温度高,可以保证在较高的环境温度和车辆荷载的作用下不产生较大的变形。对同一种原油及炼制工艺来说,沥青硬、针入度小的沥青,其软化点就高,道路沥青的软化点一般都在40~60e之间。
3、 延度
路用沥青的延度是通过在规定的温度和速度下,拉伸标准试件的两端直到断裂的长度,以厘米表示。目前国内外对延度试验的意义尚有不同的看法,有些国家的道路沥青标准并不设延度指标,但总的说来大都认为沥青的延度与路面的使用性能有一定的相关性,尤其是低温延度与低温开裂性能关系密切。
4、含蜡量
沥青中的含蜡量对沥青性质的影响是国内外专家及道路沥青使用者都重视的问题,现在比较一致的看法是:蜡能降低沥青的高温粘度、低温延度、粘结性和塑性,同时增加了对温度的敏感性,对沥青的使用性能起损害作用。我们通常用裂解蒸馏法测定道路石油沥青的蜡含量,即以蒸馏法馏出油分后,在规定的溶剂及低温下结晶析出的蜡含量,以质量百分数表示。
5、 粘附性指标
沥青与集料的粘附性直接影响沥青路面的使用性能和耐久性,所以粘附性是评价沥青技术性能的一个重要指标。在国外,沥青与粗集料的粘附性试验方法很多,如前苏联原用水煮法,近年来改用与白云石粘结法"其他国家多用浸水法,但水的温度及浸水时间各有不同。我国对于最大粒径大于13.2的集料应用水煮法,对于最大粒径小于或等于13.2的集料应用水浸法进行试验,检验粗集料表面被沥青薄膜裹覆后,抵抗受水浸蚀造成剥落的能力。
6、 耐久性指标
沥青材料在各种外界因素作用下,如自然因素和交通荷载作用下,性质不断发生变化的特性称为耐久性。在大气、温度、水、环境和交通共同作用下,沥青中发生低沸点油分的蒸发和低分子的氧化聚合,而使单结构的分子变成复杂结构的分子,油分和树脂组分减少,沥青质组分增加,沥青粘度增加,塑性降低,变硬变脆,沥青发生老化。沥青耐久性可以通过薄膜加热试验和旋转薄膜加热试验进行评定,前者模拟沥青在拌和过程中形成薄膜与表面积很大的热矿质集料接触,因而引起沥青性能显著改变,沥青在薄膜烘箱加热试验后的性质,能表征沥青在拌和机中150e拌和1.0~1.5后的性质变化。后者优点是沥青膜较薄,与拌和机中状态接近,并能不断鼓入新鲜的热空气,以加速老化,试验精度高。我国道路石油沥青技术要求中老化试验以为准,也可以代替。
二、沥青路面施工控制指标及措施
在沥青路面的施工过程中,沥青混合料的施工温度和压加强检验。
1、自卸车装料和卸料技术
自卸车在贮料仓下面快速装料时,在整个装料过程中自卸车司机常常不愿意移车,如果混合料对离析敏感,较大粒径碎石将滚到自卸车前部、后部和两侧。结果是自卸车卸料时开始卸下的料和最后卸的料都是粗粒料,然后两侧的粗粒料被卸入摊铺机受料斗的两块侧板上。这种加料结果使得每车料摊铺的面积中有一片粗料。正确的装料方法为:分三个不同位置往一辆自卸车中装料,第一次装料靠近车厢的前部,第二次装料靠近后部车厢门,第三次料装在中间,这样可以消除自卸车中离析现象当自卸车将料卸入摊铺机受料斗时,要尽量使混合料整体卸落,而不是逐渐卸混合料入受料斗。为此,车厢底板需要处于良好启闭状态,使全部混合料能同时向后滑。为了进一步保证混合料整体卸落,车厢应升高到一个大而安全的角度快速卸料可预防粗料集中在摊铺机受料斗两侧板的外边部。
2、 摊铺技术
即使成功地生产了水泥稳定碎石基层,均匀地装到自卸车内并整体式卸入摊铺机受料斗,如摊铺机操作不适当,在摊铺机内仍可能产生不同程度的离析"在摊铺机内发生离析时,建议考虑下列原因和措施。
(1)在每辆自卸车卸料之前,摊铺机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内。一般受料斗两侧的混合料含粗粒料多,另一辆自卸车立即向受料斗卸料后,与受料斗中剩余的粗粒料多的混合料一起输送到后面分料室,螺旋分料器布料过程中可使新旧混合料较充分拌和。
(2)尽可能减少将侧板翻起的次数,仅在需要将受料斗中的混合料摊平时,才将受料斗的两块侧板翻起。
(3)自卸车翻起车厢向受料斗卸料,混合料从自卸车后面滑落出去,将滚动减到最小,使受料斗中尽可能装满料。
(4)尽可能宽地打开受料斗的后门,以保证分料室中料饱满。如分料室中混合料不足,细料将直接落在地面上,而粗料被分布到两侧。
(5)尽可能连续摊铺混合料,只有在必要时才可停顿和重新启动调整摊铺机的速度,使摊铺机的产量与拌和机的产量相平衡。
(6)分料器连续运转"保持分料器运转的速度,使出料连续而缓慢。如分料器运转不连续,混合料会在摊铺机内产生显著离析。
(7)如果分料器转得太快,中间将会缺料,通常会产生一粗料带。安装挡板后,分料器将混合料均匀地送到中心。
(8)如摊铺机分料器的外边原材料不够,在粗粒料滚动到外侧时,可能沿外侧产生粗料带。
(9)如有可能,调整摊铺机分料室的伸长度,使摊铺机从受料斗的两侧摊出相同数量的混合料。如果一侧摊出的料较多,在受料斗的这一侧就会形成料/谷0,使较敏感的混合料产生离析。如果调整伸长度不能纠正这种缺陷,则料车要稍偏向于需要较多材料的一侧,使受料斗中的混合料堆积较为平均。
【总结】
硬质沥青应用于沥青路面的中下面层,一方面可以充分发挥其优良的抗高温变形能力,提高沥青路面的抗车辙性能;另一方面也可有效的避免其低温缩裂问题,同时还具有良好的经济性。
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