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灌入式复合路面在重载交通路况的应用

所属栏目:交通运输论文 发布日期:2020-10-14 09:01 热度:

   灌入式复合路面是路面施工中的新技术,在路面结构中,综合了沥青、水泥路面性能,是利用大孔隙沥青混合料和水泥砂浆填充而成的路面。弯沉检测实验结果表明,其高温稳定性能、抗水损害性能整体满足既定设计目标要求。本文结合奎顿某公路工程建设实践,分析了灌入式复合新型路面设计流程、施工工艺和弯沉实验结果。

灌入式复合路面在重载交通路况的应用

  1工程概况

  奎顿某公路工程路面施工路段,路面结构总厚度为75cm:4cm改性沥青混凝土(SMA-13)+6cm中粒式沥青混凝土(AC-16C)+8cm粗粒式沥青混凝土(AC-25C)+1cmES-3型稀浆封层+36cm5%水泥稳定级配砂砾+20cm级配砂砾垫层;非机动车道路面结构总厚度44cm:5cm细粒式沥青混凝土(AC-13F)+1cmES-3型稀浆封层+18cm5%水泥稳定级配砂砾+20cm级配砂砾垫层;人行道路面结构总厚度43cm:6cm彩色混凝土人行道花砖+2cm干铺细砂+15cm5%水泥稳定级配砂砾+20cm级配砂砾垫层。鉴于此前路面车辙病害频发,是由于灌入式复合路面与常规沥青混合料路面结构设计和施工工艺不一致的影响,该段施工又处于重载交通荷载状况,因此,应通过试验验证其性能,为灌入式复合路面的推广提供技术依据。

  2施工方案选择

  灌入式复合路面施工工艺流程为基体沥青混合料施工、水泥砂浆生产和灌入、表面处理及养护等内容。

  2.1基体沥青混合料施工

  估算和确定灌浆用水泥浆数量,路面基体沥青混合料的总体积×空隙率=所需水泥浆数量。路面结构形式总厚度为75cm,面积为1m2,基体沥青混合料连通空隙率为24.3%,则路面的水泥胶浆总用量为0.75m×1m×0.243m=0.18225m3,根据水泥浆拌和体积与质量,计算出密度为1.959g·cm3,延伸出各种组成材料用量。具体施工工序为铺设基体沥青混合料、搅拌水泥胶浆、浸透水泥胶浆、刮除整平表面水泥胶浆、养生使用等。基体沥青混合料拌和与铺筑中,严格控制沥青混凝土路面施工方法、严格控制平整度,多选用宽幅摊铺设备以减少接缝痕迹;使用低吨位的双钢轮压路机静压,摊铺中严格控制骨架空隙率;拌制水泥胶浆按照水、矿粉(颜料)、水泥、细砂、外加剂的顺序在3min内完成,各工序衔接应连续、紧凑。可使用Marsh筒法测量砂浆流动时间或进行水泥浆体流动度试验;灌浆采用冷却至50℃以下的多孔基体沥青混合料,将设计用量的水泥胶浆反复在铺装层表面铺撒;刮除多余胶浆,确保灌浆表面平整,避免硬化后收缩开裂。养生浆料硬化时间约为3h~3d,待耐磨和抗车辙性与水泥抗压强度实验确定后方可确保车辆和人员通行,水泥抗压强度标准>4.9MPa。具体施工流程如图1所示。

  2.2施工关键技术

  应做好施工前的准备工作,包括应用木条与填缝剂对路面灌浆区域进行封边处理;基体沥青混合料洒水降温防快速硬化处理;灌浆机、吊装灌浆材料、铺设灌浆管道等准备工作。灌浆施工中配合比设计和现场检测,对验证灌浆料灌入效果具有突出的作用。

  3灌入式复合路面在重载交通路况下的弯沉实验

  严格控制重载交通路面设计标准,即在标准轴载作用下,应用现行规范设计指标体系进行路面结构厚度计算,通过路表弯沉指标达到对整体性结构层(包括基层与面层)的层底拉应力和路表弯沉量测作为路面设计的重要指标。为减轻重载车辆对路面的疲劳破坏病害,需综合考虑对路面各层应力、路面各结构层层底拉应力、超重车辆对沥青路面的车辙破坏影响。路面设计弯沉和基层底面拉应力验算,均可作为重载沥青路面设计中的常用设计规范。在改进方法上,通过采取增加半刚性基层厚度、改变沥青面层强度、增加沥青面层厚度与增强土基强度等方法来提升效果通过测试车、路面弯沉仪、接触式路面温度计进行弯沉实验。具体试验方法与步骤为:做好试验前测定用标准车的车况及刹车性能检查;装载(铁块或集料)时确保汽车行驶及测定过程中轴重不变;测定轮胎接地面积,精确至0.1cm;检查弯沉仪百分表测量灵敏情况;在沥青路面上测定时,使用路表温度计测定气温及路表温度;记录沥青路面修建或改建时材料、结构、厚度、施工及养护等情况。主要测试步骤为:在测试路段布置测点,将试验车后轮轮隙对准测点后约3~5cm处;将弯沉仪插入汽车后轮之间的缝隙处;测定者吹哨发令指挥汽车缓缓前进,百分表随路面变形的增加而持续向前转动;弯沉仪的支点变形和修正;结果计算及温度修正;结果评定中计算平均值和标准差时,应将超出L±(2~3)s的弯沉特异值舍弃;弯沉代表值<设计要求的弯沉值时得满分;弯沉代表值>设计要求的弯沉值时为0分。结果表明,路面结构总厚度75cm:4cm改性沥青混凝土(SMA-13)+6cm中粒式沥青混凝土(AC-16C)+8cm粗粒式沥青混凝土(AC-25C)+1cmES-3型稀浆封层+36cm5%水泥稳定级配砂砾+20cm级配砂砾垫层满足设计要求。

  4研究结果

  在重载交通中应用灌入式复合路面,可有效缓解重载车辆对路面的冲击。高黏复合改性SMA-13沥青材料以其高温稳定性、低温抗裂性等使用性能,可大幅提升路面的耐久性及抗裂能力,延长路面使用周期,具有可观的经济效益。以交叉口和重载交通路面为例,某工程灌入式复合路面和掺抗车辙剂路面的试验段弯沉试验,路面的实际抗车辙效果比传统路面更具优势。利用MTS疲劳加载试验和滚动荷载疲劳加载试验,总结了高抗拉复合防裂材料(DGQ材料),并通过室内MTS疲劳加载试验对其防止反射裂缝性能和抗老化性能进行材料验证,结果表明,镀锌铁网防止反射裂缝的效果最好,可做到常温施工,性价比高。灌入式复合路面由于其特殊的结构形式使得施工工艺相对复杂,但其施工灵活、抗车辙效果明显,适合应用于养护工程中,尤其适用于交叉口等车辙频发路段的养护工程中,可节约养护资金,提高经济效益。

  5灌入式复合路面应用推广前景

  灌入式复合路面配合比(150~180℃)与冷拌沥青混合料(常温)对比,在性能与热拌沥青混合料要求的新型沥青混合料中,以其混合料保温性优、高温稳定性强、环保低碳的性能具有较高的应用前景。

  6结语

  奎顿某公路工程路面施工中采用灌入式复合路面施工工艺,通过弯沉检测结果表明,本次路面设计能够有效提高路面抗车辙性能和承载能力,在重载交通路况下可缩短维修时间,使该地区经济效益和社会效益得到全面提高。

  参考文献:

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  [2]郭超,陆征然,侯世伟,等.重载交通下CTCP-CRCP复合路面振动试验研究[J].大连理工大学学报,2018,58(5):500-504.

  [3]吕心峰,郑炎.高黏复合改性SMA-13在路面施工中的应用[J].技术与市场,2019,26(11):121-122.

  [4]马珩.交叉口和重载交通路况灌入式复合路面施工应用研究[J].工程建设与设计,2017(15):185-187.

  《灌入式复合路面在重载交通路况的应用》来源:《交通世界》,作者:朱文强

文章标题:灌入式复合路面在重载交通路况的应用

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