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双层排水沥青路面施工及性能评价

2022-04-10 14:27

双层排水沥青路面因为其良好的结构性能,相对于传统的单层排水沥青路面在排水、降噪、抗滑、抗冻、耐久性等方面都有很好的增强;通过采用良好的原材料选择、合理的级配设计和规范化的施工管理,采用双层排水沥青路面可以较好的解决孔隙排水堵塞问题,使路面的路用性能得到较好的发挥,提升双层排水沥青路面的排水降噪能力。

在国家公路与城市道路的不断改革和发展中,道路交通噪声污染、雨天行驶事故发生都在愈演愈烈,排水降噪路面除了有十分良好的吸声降噪功能之外,还能有效的将路面的积水及时排放出去,保持路面的干燥和摩擦系数。在(单层)排水沥青路面的推广中路面十分容易发生堵塞,主要原因是因为单层排水沥青路面采用的是大孔隙粗级配,大颗粒泥土和灰尘十分容易进入单层的排水沥青路面,导致排水路面形成堵塞,致使排水路面失去排水降噪的功能。

通过将单层的排水路面结构改进和优化,设计为上面层为细集料组成结构,而下一层为粗集料为组成结构的双层排水沥青混凝土路面。这样设计的双层排水沥青混凝土路面可以将单层排水沥青混凝土路面弊端很好的解决,提升道路路面的排水性能和功能性。同时双层排水沥青路面能够更好阻止大颗粒泥土和灰尘进入路面结构。

双层排水沥青混凝土路面是上面层为细集料组成结构,而下一层为粗集料组成结构的双层排水沥青混凝土路面组成。上层的细级配多孔结构在路面上形成相对比较密闭的结构阻碍大颗粒的泥土和降低细颗粒灰尘的进入,形成一道保护屏障;下层粗级配多孔结构得到上层的细级配多孔结构的保护,降低了污染物和灰尘的堵塞机率。同时由于大颗粒泥土和灰尘大部分被上面层结构阻挡,使用现有的路面清洁技术能够很好的将上面层及其以上的大颗粒泥土和灰尘很好的清理掉。

双层排水道路材料技术性能、要求

集料性能要求

在双层排水沥青混凝土路面结构中,由于上层结构和下层结构所接触的物质和条件不尽相同,所以两层结构的设计具有一定的区别,而这区别体现主要是在材料选择和指标控制。

上层集料在公路车辆来往中处于开放式接触结构,这样的路面结构对道路表层的磨耗要求十分高,这样设计的结构中为了保证车辆在上面层行驶过程中不会过于打滑,需要控制表层的摩擦系数处于比较合适的范围。为了达到这样的摩擦系数,上层集料的粒径范围主要控制在2~8mm之间,除上述指标外,上层集料还需要具有良好的抗磨光性能。

下层集料采用的是单粒径粗集料结构,为了保证这样结构的设计具有很好的嵌挤效应,粒径的范围主要是控制在13~23mm,这种结构在单粒径粗集料的使用下能够使粗集料在下面层结构排列中获得较好的排列,几何排列模型较为均匀,这种结构下下面层混合料可以保证较大而且均匀的孔隙率,提升孔隙与孔隙之间的连接率,增加下面层混合料结构的排水能力。下层结构粗集料的技术性能如表1所示。

如表1所示路面下层粗集料为了获得较为牢固的嵌挤作用来支撑和保证下面层粗集料结构的稳定性和荷载的承载能力,在压碎值(ACV)、冲击值(AIV)、10%压力值(TFV)都有相应的技术指标要求。

粘结料性能要求

排水路面在于大气接触过程中,由于孔隙率较大的原因,排水路面的上面层在道路使用过程中更容易由于紫外线等外在的条件引起道路耐久性变差。路面面层具有较为大的孔隙率的同时,集料之间的粘结力由于接触的面较少而相对于SMA路面较弱,集料之间为了得到更好的粘结力从而能够抵抗车辆行驶过程中的离散破坏,必须采用更优异的粘结材料,这样才能是路面的各项性能处于比较良好的使用状态。

双层排水沥青路面的技术指标能够得到提升主要是通过在改性沥青中选用高粘SBS改性沥青,通过这样可以提升双层排水沥青路面中沥青膜的厚度,使近距离集料之间的粘结力得到增强,同时也使双层排水沥青路面在使用过程中抗水损害能力得到提升。表2为高粘改性沥青各项指标性能及其实验结果。

由表2可以得知,高粘改性沥青实验结果均满足相应的技术要求,并且在有些指标上(比如:延度(15℃))性能指标比较突出,因此SBS高粘改性沥青可应用于双层排水路面上面层和下面层沥青混合料中。

活性添加剂性能要求

活性添加剂在道路路面使用中十分广泛,也使得路面能更好发挥其性能,各类活性添加剂的使用如消石灰等可以让道路在于大气接触的过程中处于不易被氧化的结构中,使道路的稳定性得到了很好的保证。

同时活性添加剂的使用不仅仅可以取得单方面的性能提升,还可以在不同性能提升中得到整体的保障,这使得活性剂的性价比得到了体现。消石灰添加剂的作用主要有以下3方面作用:

(1)消石灰能够吸收沥青中的极性成分,在粗集料和细集料与沥青之间形成稳定的过渡层,其粗糙的结构表面与改性沥青结合后形成的结构提升了整体的连接强度。

(2)在活性剂参与沥青混合料混合过程中参与物理化学反应,可以在一定程度上使沥青的基础性能得到保护,活性添加剂在使用过程中能够在与混合料发生反应之后形成与结构相适应的物质,使沥青混合料中形成的物质不仅能够维持路面的稳定,还能在一定程度上减少矿粉矿物的使用。代替量一般为整体矿料的4.5%,如果将消石灰换成水泥添加剂作为活性剂的时候,掺量改为3.5%。

(3)消石灰的掺入可以使沥青玻璃化的温度效果降低,改善沥青在低温下的应力松弛,使沥青混合料在低温条件下不容易发生脆断。

混合料级配设计

混合料的级配设计在整个路面设计中处于十分重要的地位,双层排水沥青路面能够得到很好的路用性能离不开良好合适的级配设计要求。在级配设计中,能够得到满足性能要求的级配需要考虑工程现场周边材料的来源性价比以及材料是否满足路用性能要求。在满足规范要求的前提下,能够就近选用集料,并对已经选用的集料进行合理良好的存储也是十分重要。合理良好的存储才能保证集料在使用时候的品质要求。

在相关的级配区间和对美国国家沥青技术中心(NCAT)、美国Georgia、日本道路协会、中国标准JTG F40等资料的查阅,初步研究决定:双面层排水沥青路面上面层选用NCAT矿料级配条件;双面层排水沥青路面下面层选用JTGF40矿料级配条件。双面层排水沥青路面两层矿料级配条件如表3所示。

双层排水沥青路面施工

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