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路面材料

沥青结合料沥青结合料将矿质粒料粘结成整体,增加强度和增强路面抵抗行车破坏的能力,并使路面具有抗水性。

适合修筑路面的沥青材料主要为石油沥青和煤沥青,此外,还有天然沥青。

沥青的性质和标号要求,随沥青路面种类、地区的气候和路段的交通情况不同而异;热拌或热法浇洒以及在炎热地区和重交通道路上宜选用较稠的沥青;冷拌或冷法浇洒以及在寒冷地区和轻交通道路上宜选用较稀的沥青。

集料集料是沥青路面材料中矿物质粒料的通称,在路面材料中起骨架作用和填充作用。

有时需数种粗、细粒料混合组成所需要的粒度级配。

集料中把粒径在 5毫米以上的称作粗集料,5毫米及以下者称为细集料。

根据来源不同,集料可分为天然集料和人造集料两大类。

天然集料有碎石、砾石、砂、石屑等;人造集料有烧矾土、稳定的坚实冶金矿渣等。

沥青路面用的集料应洁净无泥,粗集料的颗粒宜接近立方体,多棱角,少扁片长条,其抗压强度不宜小于60兆帕,作重车道面层者,不宜小于80兆帕,而且能耐磨耗。

集料和沥青材料应有良好的粘着力,不易经水的侵蚀而剥落,如集料和沥青粘着不良,应掺入有效的抗剥落剂改善。

选配集料时,分层铺浇的应为粒径相近的各档的同粒径集料;拌制混合料的则常需有大小粒径按规格配合的级配集料,这类集料也可采用分档不同的同粒径集料按比例掺合而成。

矿粉粒径小于0.074毫米的矿质粒料。

多用于沥青混凝土和沥青碎石路面,其作用为填充空隙,防止热沥青流淌,增强沥青材料的粘结力和热稳定性。

矿粉也要和沥青有良好的亲和力(即粘着力),能抵抗水的剥蚀作用。

最常用的矿粉为石灰石粉。

路面分类沥青路面的沥青类结构层本身,属于柔性路面范畴,但其基层除柔性材料外,也可采用刚性的水泥混凝土,或半刚性的水硬性材料。

沥青路面有多种分类方法,按集料种类不同分为:沥青砂、沥青土、沥青碎(砾)石混合料等;按沥青材料品种不同分为:石油沥青路面、煤沥青路面、天然沥青路面和渣油路面。

但较普遍的分类方法是按其施工方法、技术品质和使用特点分为:沥青混凝土路面、厂拌沥青碎石路面、沥青贯入式路面、路拌沥青碎(砾)石混合料路面和沥青表面处治路面。

沥青混凝土路面由适当比例的各种不同大小颗粒的集料、矿粉和沥青,加热到一定温度后拌和,经摊铺压实而成的路面面层。

① 碾压式。

沥青混凝土混合料多用热拌热铺法制备,其路用性质比较好,故对制备工艺和原材料要求也较高,大多采用集中厂拌法。

用得较普遍的沥青混凝土混合料为碾压式类型,即混合料需经重型机械压实后才能成型,故有的国家称它为碾压式地沥青。

成型以后路面平整、密实、少尘,有一定粗糙性,因而有较好的行车舒适性和外观;且有较好的耐老化性、耐磨性、温度稳定性和抗行车损坏的能力。

使用寿命一般较长,当采用石油沥青作结合料时,大修年限常在15年以上。

② 冷铺式。

沥青混凝土热拌冷铺,有的国家也称为冷地沥青,常用于养护小修或需远距离输送混合料的工程,所用沥青比热拌热铺者为稀,用量亦较少,以求在常温时有适当的松散度和粘性,但其使用寿命不及热拌热铺者。

③ 摊铺式。

热拌热铺的沥青混凝土混合料可以不用重型机械压实即能成型,常称作摊铺地沥青。

为了使摊铺地沥青混合料在摊铺时有适当流动性,能通过轻度的捣实和墁平即可密实,在混合料中要求有较多沥青和矿粉的混合物,即沥青胶泥,其强度主要依靠沥青胶泥的粘结力。

因集料颗粒面已被较厚的胶泥所隔开,其锁结力和内磨阻力已减低,所以摊铺地沥青较少用于车行道,但某些欧美国家也有把它用于车行道者,此时对沥青材料的性质要求很严格,以免夏季发软,同时需要另铺防滑层或加撒防滑集料,以防表面过滑。

厂拌沥青碎石路面也称黑色碎石路面或开级配沥青混凝土路面。

其加工工艺和铺筑工艺接近沥青混凝土路面,但其孔隙较大(两者的分界线并不严格,中国以孔隙率10%为分界)。

沥青碎石混合料可以热拌热铺,也可热拌冷铺;热铺质量较好,用得较普遍。

集料的颗粒有同颗粒及有级配之分,目前多采用有级配者。

和沥青混凝土相比,沥青碎石的细集料和矿粉含量较少,粗集料的比例较大,沥青用量相应也较少。

沥青碎石混合料的热稳定性主要依靠集料颗粒间的锁结力,故对沥青用量、稠度、混合料的配合比和集料级配的变动范围可比沥青混凝土为宽,而仍能保持其热稳定性。

但因多孔之故,路面容易渗水和老化,故沥青碎石常用于面层的下层、联结层、整平层和基层。

若用于路面的上层时,须加沥青封层或嵌撒细粒沥青混合料。

但也有把它铺在密实的沥青面层之上,作透水的防滑层用的。

沥青碎石路面的使用寿命一般短于沥青混凝土路面,但其工程造价常较廉。

沥青贯入式路面是浇洒成型的一类沥青路面。

把沥青浇洒在铺好的主层集料上,再分层撒布嵌缝石屑和浇洒沥青,分层压实,形成一个较致密的沥青结构层。

浇洒施工的优点是设备简单,运料方便;其缺点是施工受气候的影响较大,而且最终成型需要一定时间,成型后的路面不如厂拌沥青混合料路面平整和美观,成型期又多浮动灰砂,并可能泛油。

为了克服这一缺点,可把最后一层浇洒沥青和撒布石屑改为铺筑预拌细粒沥青混合料,以加速成型和减少浮动灰尘,并有利于表面排水。

贯入式路面的热稳定性主要依靠粗集料间的锁结力,故对沥青用量和沥青稠度也没有沥青混凝土路面那样敏感,其路用性质和适用层位与沥青碎石路面相接近。

沥青贯入式路面可热法施工,也可冷法施工。

热法施工时用加热的粘稠沥青浇在冷集料上,路面成型较快,适用于城市道路和交通繁忙的公路;冷法施工时用乳化沥青冷浇,但需待乳化沥青的油水分裂、水分蒸发后才能初步成型,适用于养护小修及设置加热设备有困难的长距离公路。

贯入式用的集料颗粒宜为接近同粒径集料,以便沥青能充分渗入主层,并使嵌缝层厚度均匀;主层集料的最大粒径应接近面层厚度或为面层厚度的0.7~0.8倍;集料应洁净无灰,表面干燥。

路拌沥青碎(砾)石混合料路面路拌法是堆料于路床上,浇洒适量沥青,然后用机械或人工拌匀,并铺平压实。

由于在路床上的集料无法加热,因此需要采用稠度较稀的沥青乳液或液体沥青作结合料,拌和时乳化沥青不常加热,液体沥青闪点高者可以加热。

气候潮湿时,还需要在沥青中加入抗剥落剂或采用阳离子沥青乳液,或在混合料中掺入水泥、石灰等,以增加潮湿集料与沥青的粘着力。

路拌沥青混合料因受各种条件限制,其路用性质不如厂拌沥青混合料,但可节约就地沙石料的往返运输费和能耗,常用于次要的公路或农村道路。

沥青表面处治路面表面处治的施工工艺和路用性质接近贯入式,但因其层厚较薄(一般为1~3厘米),故不用主层集料,而是将沥青直接浇洒在洁净干燥的下层上,然后依次撒布集料和浇洒沥青,最后压实成型。

表面处治按浇洒沥青和撒布集料的遍数不同,分为单层式、双层式、三层式。

表面处治路面的使用寿命不及贯入式路面,设计时一般不考虑其承重强度,其作用主要是对非沥青承重层起保护和防磨耗作用,而对旧沥青路面,则是一种日常维护的常用措施。

施工中第一次撒布的集料颗粒一般较大,然后逐层缩小粒径;但也有相反的工艺,即先逐层用较细的集料修筑一薄的表面处治层,待积累到一定厚度后,用粗集料压入,形式较厚而热稳定性较好的表面处治层;或先用细集料处治形成一层不透水的封层,然后再用较粗的集料处理,使表面粗糙。

沥青路面的改善和发展改善沥青质量近年来,试用了外掺物改善沥青路面的使用质量,主要有下列数种:①抗剥落剂,属表面活化剂类型。

它的作用是减低沥青与集料间界面张力,使沥青膜容易粘着集料的潮湿表面和酸性石料,不易受水剥落;在潮湿天气需浇洒沥青或需用沥青拌湿集料时,亦可采用。

某些抗剥落剂同时为阳离子乳化剂,如十六烷三甲基溴化胺等季胺盐,故阳离子沥青乳液常与集料表面有较好的粘着力。

②高分子弹性体材料,大部分是能溶胀于石油沥青或煤沥青的天然橡胶、某些合成橡胶和塑料。

它们能增加沥青的柔韧性和温度稳定性。

曾被试用过的弹性体材料有天然橡胶(包括乳胶)、磨细的废橡胶粉(包括脱硫的和未脱硫的)、丁苯橡胶、氯丁橡胶、聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯、环氧树脂、无规聚丙烯等,有些能溶胀于石油沥青(如丁苯橡胶),有些能溶胀于煤沥青(如氯丁橡胶)。

③无机类外掺物,硫黄和石棉粉。

把硫黄融化于沥青中能增加沥青混合料的强度,有大量硫黄副产品的地区,已用于铺路,但硫黄容易升华,故加工设备须密闭,操作人员宜防护,而且不适用于路面的最表面层;石棉粉能改善沥青的热稳定性,并能使混合料多容纳沥青,以提高抗裂能力和使用寿命。

使用时应密闭设备,防护人员安全,以免导致尘肺病。

沥青路面的再生沥青路面的再生工艺主要有:①在老化的沥青路面上喷洒软化剂,使老化发脆的沥青重新变软,多用于贯入式和表面处治路面的再生;②将老化了的旧沥青层挖出,重新轧碎,必要时加入“再生剂”使沥青质量改进,并加入部分新的集料和沥青,重新加工回用;该法可以就地粉碎拌和,也可以集中到工厂拌和,以厂拌热法加工者质量较好。

旧沥青路面材料的再生和回用可节约沥青、集料和能耗,减少环境污染,近年来,已引起各国筑路部门的注意和推广使用。

编辑本段浅谈如何改善沥青路面使用性能周辉(重庆交通学院,重庆400074)摘要针对我国许多高速公路路面在通车时间不长就出现桥头跳车和路面早期破坏,使用性能大大降低,达不到设计要求的现状,提出改善路面的使用性能,从改善平整度,减少路面裂缝和车辙等方面着手,综合考虑路面设计(包括结构体系和面层设计)、材料设计等影响因素。

关键词:公路路面;路面使用性能;沥青混合料;路面裂缝;材料设计中图分类号:TU755 U416.217概述随着高速公路的迅猛发展,我国的路面施工技术及路面质量有了极大的提高。

路面使用性能好,行驶舒适,路面使用者对路面的评价就高。

随着我市场经济建设的不断发展,人们期待着质量更好、环保程度越高的道路的出现。

同时日益增大的交通流量,车辆大型化及重载车比例的不断增加,许多高速公路路面在通车一年后平整度衰减很快,有的通车时间不长就出现了桥头跳车和路面早期破坏,有的通车几年就不得不进行翻修罩面,使用性能也大大降低,达不到设计的要求,如何提高沥青路面的使用性能已成为一个主要课题。

沥青路面的使用性能主要是指:(1)高温抗车辙性,即抵抗流动变形的能力;(2)低温抗裂性,即抵抗低温收缩裂缝的;(3)水稳定性,即抵抗沥青混合料受到水浸蚀后逐渐产生沥青膜剥离;掉粒、松散、坑槽而破坏的能力;(4)耐疲劳性,即抵抗路面沥青混合料在反复荷载(包括交通和温度荷载)作用下破坏的能力;(5)抗老化性,即抵抗沥青混合料受气候影响发脆而逐渐丧失粘结力等各种良好性能的能力;(6)表面服务功能,包括低噪音及潮湿情况下的抗滑性能、雨天防溅水及车后产生水雾等性能,直接影响交通安全及环境保护;(7)行车舒适性,主要减轻和消除因平整度不良而产生的行车颠簸现象,还包括横向平整度。

调查结果表明,影响路面使用性能的第一因素是平整度,其次是道路裂缝,最后是车辙。

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