【摘 要】随着城市化和机动车化的推进,各种城市问题和交通问题日趋严重,公共交通运输方式又需展现它的价值,城市快速公交逐渐被提上议程。采用改性沥青混凝土路面的快速公交道路需严格掌握其施工技术,并且随着快速公交车流量的增加,道路路面也会出现不同程度的车辙,因此要加入抗车辙剂进行改良。本文即对上述问题做了详细阐述。
【关键词】快速公交道路;改性沥青路面;抗车辙剂;配合比;压实
一、城市快速公交道路改性沥青路面常见病害
随着我国城市化和机动车化推进速度的加快,城市交通拥堵、环境污染等问题与日俱增,如何改善城市交通,实现城市的可持续化发展,城市的决策者及工程技术人员正在积极寻找缓解交通拥堵的措施,大力发展城市公共交通系统,吸引更多的市民来使用城市的公共交通系统是缓解城市拥堵的战略举措。快速公交系统正是一种高品质、高效率、低耗能、低污染、低成本的公共交通形式,无疑为处在交通发展困境中的城市提供了一条出路。
但随着城市快速公交车流量的增大,快速公交道路改性沥青路面会出现不同种类的病害,车辙便是沥青混凝土路面特有的一种损坏现象,也是城市快速公交道路常见的一种通病。通常产生在车轮经常碾压的轮迹带上,它是在与时间有关的荷载因素和气候因素共同作用下,车辙印迹产生形变并形成两条纵向的辙槽,较严重的辙槽两侧均有形变,路面表层沥青混凝土被推挤到辙槽上,使基层沥青混凝土直接暴露在表层,从而加速了路面的破坏。
城市快速公交道路港湾附近和十字路口附近,由于经常有车辆刹车和启动,因而常容易产生严重的辙槽,槽的深度可达数十毫米以上。
辙槽深度较小时对行车的舒适性没有明显的影响,严重的辙槽会影响行车的安全度和舒适度。
当辙槽较深时,则会产生雨天积水的现象,路表积水使行驶中的车辆产生飘移和打滑,造成安全隐患。同时积水渗入路面侵蚀内部结构,降低改性沥青混合料强度,局部松散脱落,加速了改性沥青路面的破坏。
二、城市快速公交道路改性沥青路面施工技术要点
改性沥青作为一种坚韧、稳定、抗车辙的特种沥青混合料,在国内的许多省市都大面积使用,效果非常好。在其施工工艺和质量控制方面也提出了比普通沥青混凝土路面更高的要求和标准,要想铺筑一条高标准的城市快速公交道路改性沥青路面,必须在每个环节上都对其进行严格的质量控制。
(一)原材料的质量控制
在改性沥青路面施工的准备阶段,原材料的质量检查应当是质量控制工作的主要内容,因为原材料的质量是影响改性沥青路面质量的根本因素。在这阶段应当对选定的机制砂、矿粉、沥青按照规范和设计要求进行质量检查,对于不合格的原材料坚决不允许使用。
1、改性沥青
改性沥青宜现场加工。基质沥青要求采用粘结性高、针入度小、软化点高、温度稳定性好的优质沥青。
2、粗集料
应采用质地坚硬、表面粗糙、有良好挤嵌能力的破碎集料,必须严格限制集料的针片状含量。
3、细集料
宜采用坚硬的人工砂,不宜使用天然砂。
4、填料
宜采用石灰岩的碱性石料磨细的矿粉。必要时可加1%~2%以上的消石灰、水泥做抗剥落剂。
5、纤维稳定剂
改性沥青结构要求必须加纤维稳定剂。纤维稳定剂可采用木质素纤维或矿物纤维。
(二)配合比设计
改性沥青的配合比设计应注意以下几点:
1、改性沥青配合比设计通过调整结构内部粗骨料捣实状态下的间隙率(VCA)、击实状态下的矿料间隙率(VMA),确保结构内部形成其结构特有的“石挤石”的骨架嵌挤结构。
2、通过调整沥青用量,依据马歇尔试验空隙率(W)沥青饱和度(VFA)等指标确定最佳沥青用量,确保骨料骨架间隙由沥青玛蹄脂合理填充。
3、以车辙动稳定度试验结果作为关键评价指标,参考马歇尔试脸的稳定度和流值指标评价结构的合理性,利用谢抡堡析漏试验、肯塔堡飞散试验、残留稳定度试验综合评价结构和沥青用量是否合理。
4、改性沥青配合比设计常规控制指标及要求
粗骨料捣实状态下的间隙率小于或等于马歇尔试验击实状态下的粗骨料间隙率;马歇尔试验矿料间隙率不小于17%,空隙率宜在3%~4%之间,沥青饱和度75%~85%之间;车辙动稳定度宜大于3000次/mm,马歇尔稳定度宜大于6.0kn;残留稳定度不低于75%;冻融劈裂试验残留强度比改性沥青时不小于80%;谢抡堡析漏试验析漏百分率不大于0.1%;肯塔堡飞散试验损失不大于20%;渗水试验检侧应基本不透水,表面纹理构造深度检侧结果不小于0.8mm。
(三)混合料运输
1、应采用大吨位自卸车辆运输,车辆的数量应与摊铺机数量、摊铺能力、运输距离相适应,在摊铺机前应形成一个不间断的供料车流。
2、为便于卸料,运输车车厢的底板和侧板应均匀涂抹一层隔离剂,一般采用油水混合物(柴油:水=1:3),并擦净积存的余液。
(四)混合料摊铺
1、一般需要使用履带式摊铺机。摊铺机的摊铺宽度不能象普通混合料那样伸长太多。改性沥青混合料的压实余地很小,虚铺系数要比普通混合料小得多,一般不超过1.05。
2、为了保证路面的平整度,要按照规范要求做到缓慢、均匀、连续不间断地摊铺,摊铺过程中不得随意变换速度或中途停顿。一般摊铺速度不超过3~4m/min,有时甚至放慢到1~2m/min左右。
3、应尽量减少摊铺机的停顿次数,拌和机与摊铺机的能力必须匹配,运料车也要充足。一般要求在摊铺机前至少要有5台以上的运料车等候,不允许出现摊铺机等候运料的情况。
4、如果不能连续供料时,摊铺机应该将剩余的混合料都摊铺完,抬起摊铺机,做好临时接头,将混合料压实,避免出现次冷却结硬的情况。摊铺后的混合料未压实前,施工人员尽量少进入踩踏。严禁人工大面积修补。严禁将车辆的混合料撒落在摊铺机前。所有撒落的混合料及时清理出现场。 (五)混合料压实。
1、改性沥青混合料的压实应根据路面宽度、厚度,改性沥青与混合料类型,混合料温度、气温、拌合、运输、摊铺能力等条件综合确定压路机的数量、质量、类型以及压路机的组合、编队等。
2、改性沥青混合料压实应在摊铺以后紧接着进行,初压压路机与摊铺机间最大未摊铺距离应在30m以内。在初压和复压过程中,宜采用同类压路机并列呈梯队压实,初压时温度不应低于150℃,复压时温度不应低于130℃。
3、压路机碾压的速度选择应根据压路机本身的能力、压实厚度、碾压位置确定。采用振动压路机时,压路机的振频、振幅大小应与路面铺筑厚度协调,厚度较薄时应采用高频低振幅。
4、采用振动压路机碾压时,压路机轮迹的重叠宽度不应超过200mm,静压时轮迹重叠宽度不应少于200mm。碾压时应由低向高、由外及内梯次碾压。
(六)接缝施工
1、纵向缝
当采用两台摊铺机成并列梯队摊铺作业时,纵向缝应采用热接缝,两台摊铺机相距宜为10~20m,熨平板设置在同一水平。当不得不采用冷接时宜采用平接缝或自然缝。
(1)平接缝:施工时采用挡板或施工后用切割机切齐可形成平接缝。
(2)自然缝:在施工中自然形成的缝,施工前应清除松散的混合料。
(3)摊铺前切缝应涂上粘层油;摊铺时,搭接宽度不应大于100mm;新铺层的厚度通过松铺系数计算获得。
2、横向缝
(1)改性沥青混合料路面铺筑期间,当需要暂停施工时,应采用平接缝,宜在当天施工结束后用3m直尺检查挂线切割,清扫、成缝。
(2)接缝摊铺请应再次用直尺检查接缝处已压实的路面,当发现不平整、厚度不符合要求时,应切除后在摊铺新的混合料。
(3)横向缝接续施工前应涂刷粘油层或用喷灯烘烤至沥青混合料熔融状态。
(4)重新开始摊铺前,应在摊铺机的熨平板下放置厚度为松铺厚度减去压实度之差的垫板,其长度应超过熨平板的前后边距。
三、抗车辙剂在城市快速公交道路改性沥青路面施工中的应用
为提高快速公交道路改性沥青路面的抗车辙能力,延长沥青混凝土路面的使用寿命,研究人员不断探索新的途径以求增加改性沥青路面的强度,添加抗车辙剂被证明是一项行之有效的措施。
(一)抗车辙剂作用机理
抗车辙剂对改性沥青混凝土的抗车辙能力的提高,主要表现在以下几个方面。
1、集料增粘作用
拌和时抗车辙剂首先与集料干拌,由于混合时间短,部分熔融于集料表面,提高了集料的粘结性,相当于对集料进行了预改性。
2、对沥青的改性作用
抗车辙剂在湿拌过程中,部分溶解或溶胀于沥青中,具有提高软化点温度、增加粘度、降低热敏性等沥青改性作用,这个作用非常关键。
3、纤维加筋作用
抗车辙剂的软化点只有120~145℃ ,低于混凝土拌和温度,因拌和时间短,拌和过程中抗车辙剂不能完成熔化,部分被拉丝成塑料纤维,在集料骨架内搭桥交联而形成类似纤维加筋作用。
4、变形恢复作用
抗车辙剂的弹性成分颗粒细小,在较高温度时具有使改性沥青混凝土的变形部分具有弹性恢复的功能,因而降低了沥青混凝土的永久变形。
(二)抗车辙剂添加应注意的问题
抗车辙剂在添加时应注意以下事项:
1、应注意在实际拌合中严格控制拌合温度,抗车辙剂对温度较为敏感,未满足温度要求时,抗车辙剂不能有效与沥青结合,造成试验失败。
2、严格控制拌合时间,掺加抗车辙剂需延长沥青混合料的拌合时间,当拌合不充分时,抗车辙剂附着在石料表面,造成试验失败。
3、注意选取适当比例抗车辙剂,做到经济、实用、有效。
通过相关试验表明,添加适当含量的抗车辙剂可以大幅提高沥青混凝土路面的抗车辙能力,在实际应用中具有一定的价值,快速公交系统启用以来,跟踪检测未发现辙槽等病害,达到了设计目的。
参考文献:
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