柔性再生基层

柔性再生基层（精选6篇）

柔性再生基层 篇1

0 引言

在我国高等级路面中,沥青混凝土路面所占的比例在逐年增加。与此同时,一些早期修建的沥青路面已经达到设计寿命,新建道路也因种种原因而提前损坏,不得不对其进行大中修,如何解决大量的路面铣刨旧料以及重新铺筑沥青混凝土路面所需的大量石料所带来的资源压力,一直是大家关心的问题。而用泡沫沥青对铣刨废料进行冷再生利用,不仅可以解决上述问题,而且能节约能源、保护环境,从而带来巨大的经济和社会效益。理论和实践证明其也是一种切实可行的方法。

太原市千峰路在泡沫沥青冷再生混合料用作柔性基层方面进行了尝试与研究,取得了一定的成果。

1 路段概况与维修方案

千峰路位于太原市万柏林区中心地带,建成于2001年,是省城西部地区贯通南北的一级城市次干道。经过多年的通车运行,路面上出现了诸如纵向裂缝、横向裂缝、网裂、车辙、沉陷等病害,路表弯沉也较大,严重影响了路面的行驶质量与舒适度,对路面进行一次彻底有效的维修将迫在眉睫。

经过多方论证与研究,考虑到市政道路自身的特点,本着少扰民、快施工、环境污染小、旧料再利用的原则,最终决定采用水泥就地再生与泡沫沥青厂拌再生相结合的方式对千峰路机动车道实施维修,并加铺两层沥青混凝土,但维持原有路面标高不变。本文将重点对机动车道的泡沫沥青的施工进行细述。

2 材料分析与配合比设计

目标配合比设计的成功与否将直接影响到施工状况的合理性以及道路使用性能的长久性。为此,千峰路泡沫沥青厂拌冷再生工程的材料选取与设计严格按照规范要求并结合以往设计经验有序展开。

2.1 铣刨材料取样与级配设计

为了得到与正式施工时一样的代表性铣刨材料,特选用了专门的铣刨设备,按照正常的行驶速度从千峰路的行、超车道不同位置取样。对于冷再生而言,旧路面铣刨料可暂看作特殊集料,不过多考虑原有沥青的性能,故而对所取样品采取自然晾晒的方法使之干燥,然后进行筛分。根据铣刨料的最大粒径,最终选择中粒式级配范围。由于铣刨料中粗集料偏多,在级配设计中加入了部分砂当量满足要求的0 mm～3 mm细集料,1.5%的强度等级为32.5的普通硅酸盐水泥则为内掺。

2.2 泡沫沥青性能分析

泡沫沥青是将一定的常温水注入热沥青中,使其发生膨胀并形成大量的沥青泡沫的一种新沥青材料。当泡沫沥青与集料接触时,沥青泡沫化为数以万计的“小颗粒”,分布于细集料的表面,形成粘有大量沥青颗粒的细结合料。经过拌和压实,这些细结合料能填充于粗料之间,从而使混合料达到稳定。为了达到良好的发泡效果,选用了多种沥青进行试验,最终选定SK-90号沥青作为千峰路泡沫沥青厂拌冷再生混合料的胶结料。

2.3 最佳含水量与最大干密度的确定

对于泡沫沥青冷再生混合料而言,外加水的量将直接影响到碾压成型的效果以及强度形成的快慢,所以最佳含水量的确定将非常关键。通常按照《公路土工实验规程》的方法,对合成矿料进行击实试验,从而求得最佳含水量6.4%与最大干密度2.11 g/cm3。

2.4 最佳泡沫沥青用量的确定

最佳泡沫沥青用量主要通过干湿劈裂强度并结合工程经验加以确定。泡沫沥青发泡及混合料的拌合采用专用的设备进行,试件成型采取马歇尔击实方法。为了尽可能模拟现场实际情况,使室内试验结果能够指导现场施工,所以试件养生方法也有所不同:试件在60℃烘箱中于试模内养生48 h,在室内静置12 h后脱模。之后把试件分为2组,分别做15℃的干劈裂和湿劈裂试验。考虑到铣刨料也部分含水,在拌合时加入了最佳含水量70%的水,5个泡沫沥青用量下的再生混合料试件力学性能分析得知,泡沫沥青用量为3.0%时,各项评价指标均能很好的满足技术要求,故最佳泡沫沥青用量确定为3.0%,考虑到施工质量控制方面的要求,允许波动±0.2%。

3 施工方法与过程控制

3.1 原路面铣刨及下承层处理

为了保证铣刨料的质量,在铣刨之前,先要把路面清扫干净,避免杂物混入。另外,为了不让路面结构中的水稳或砂砾过多混入到回收料中,要依据面层厚度来适时调整铣刨深度。千峰路底基层为水泥就地冷再生混合料,所以底基层在湿润条件下养生7 d后表面喷洒了透层油,以利于与上层泡沫沥青冷再生混合料形成很好的结合。

3.2 泡沫沥青再生混合料拌合

为了减少运距,把专用的KMA220型移动式冷再生拌和机架设于千峰路附近。上料由2台装载机来完成,拌和机顶部有10 cm×10 cm的格筛,使大块料直接去除。水车的软接头直接与拌和机的进水口相接。至于热沥青,则按照最佳用量要求不断输送到发泡室中。水泥由旋转滚轮卷入到拌和箱中。当一切用料都准备妥当后,就可以把配比参数直接输入到拌和机的电脑操纵装置中,此时,拌和机将根据输入的参数严格控制各种材料的用量,对混合料进行拌和。出料后要随时检测混合料的含水量并进行相应的调整,也要目测泡沫沥青的分散情况,如有过多的絮状沥青存在,则要停机检查沥青温度或发泡装置等以进行调整。

3.3 泡沫沥青再生混合料运输与摊铺

为了防止水分过多散失,运输过程中再生料要用篷布覆盖,同时在车厢底部与臂部要喷少量水润湿。摊铺准备工作就绪之后,翻斗运料车在前,摊铺机在后,二者紧靠并以相同的速度前进。调节摊铺机的摊铺宽度,使规定宽度路槽范围内的混合料能一次摊铺完毕,边缘地带由人工进行适当的填补与修整。按照松铺系数为1.25确定虚铺厚度,同时熨平板以一定的频率把摊铺到位的混合料初步整平。在保证摊铺的连续性的前提下,要随时测定摊铺厚度并进行适时调整。

3.4 泡沫沥青再生混合料碾压

待有了一定的工作面后,首先用大吨位的单钢轮压路机静压1遍,然后弱振2遍～3遍,以保住水分并使再生层中下部位得到压实。而后用双钢轮压路机洒水振动压实3遍～4遍,使再生层中上部得到较好的压实,最后用胶轮压路机洒水揉压8遍～10遍,使整个再生层密实平整。在碾压过程中压路机要匀速进退,不得在刚碾压路段上启动或制动。碾压后及时测试了压实度,其值均超过98%,满足设计要求。

4 施工路段后期观测与评价

4.1 芯样检验

柔性基层铺筑完毕并养生3 d之后,在其上不同位置钻取芯样,效果很好,均已成型,高度约15 cm,且芯样外观致密,骨料分散均匀,泡沫沥青有效粘结。证明泡沫沥青厂拌冷再生混合料在千峰路的施工是成功的。

4.2 通车后的路况观察与分析

千峰路的厂拌泡沫沥青冷再生混合料在养生结束后,及时铺筑了稀浆封层,待其强度形成后又在其上铺筑了两层沥青混凝土。开放交通一段时间后,铺筑泡沫沥青冷再生基层的路段没有产生反射裂缝。尽管观察时间不是很长,还有待进一步的验证。但泡沫沥青冷再生混合料用于基层可以起到较好的延缓反射裂缝的作用是毋庸置疑的。

5 结语

本文从半柔性基层的角度,对泡沫沥青冷再生混合料进行了应用研究。研究表明加入部分水泥的泡沫沥青冷再生混合料既能保证在较高的轴载作用下不发生竖向车辙变形,也不会在温差作用下产生反射裂缝,所以其优越性也是比较明显的。因此,水泥泡沫沥青冷再生技术用于柔性基层在公路及市政道路大修工程中应用前景非常广阔,它既可克服现有半刚性基层的缺陷,延缓路面的破损时间,逐步实现路面结构多样性,又可节约大量资源和资金,还有利于促进和谐交通建设,促进交通事业的可持续发展。尤其对于市政道路建设,其优势更加明显,潜力也更大,太原市千峰路的再生维修也很好的证明了这一点。

摘要：以泡沫沥青冷再生混合料在某道路施工中的应用为例,对泡沫沥青的性能进行了分析,阐述了相关施工方法与过程控制,经道路建成营运取得了一定的成果,该种材料可在市政道路建设中推广应用。

关键词：市政道路,柔性基层,泡沫沥青,配合比

参考文献

[1]张立明,刘冰.泡沫沥青再生基层力学性能的试验研究[J].中外公路,2007(3):42-45.

[2]徐立东,姚忠福,张宝成.冷再生柔性基层在奈广线的研究与应用[J].北方交通,2008,2(25):57-60.

[3]徐剑,黄颂昌,邹桂莲.高等级公路沥青路面再生技术[M].北京:人民交通出版社,2011.

[4]张国胜.就地冷再生在高速公路大修中的应用[J].山西建筑,2011,37(3):140-141.

柔性再生基层 篇2

半刚性基层具有良好的强度、刚度与稳定性, 且造价较低, 因此, 半个世纪以来在我国得到广泛的应用。随着交通需求, 大量的工程应用与研究发现半刚性基层也存在着一些不足。正是半刚性基层密实而刚度大, 所引发出的横向收缩裂缝、反射裂缝、路面内滞水与基层表面冲刷、唧泥的路面病害。

针对上述不足特别是抗裂性, 国内进行研究较多。但是密实作为半刚性基层固有的特性, 不利于防止当水渗入时沥青面层的水损害, 而柔性基层则反之。通过室内试验、理论分析以及现场试验路的修建与观测, 针对现有高等级公路半刚性基层沥青路面存在反射裂缝与唧泥、水损害等的不足, 在振动压实工艺与紧排骨架--密实组成结构相结合的柔性基层基础上, 实现柔性基层与半刚性基层优化结构组合是一个有效的技术途径。

2 我国目前半刚性基层的应用分析

为适应我国高等级公路建设的需要, 我国通过“七五”~“八五”期间大量的研究, 在半刚性基层沥青路面研究的应用方面取得了举世瞩目的成就。半刚性基层较高的强度、承载力和使用性能, 为实现“强基薄面”的结构提供了可靠保证, 为公路建设与经济发展起到了很大作用。半刚性基层由稳定细粒土发展为稳定集料, 无疑是筑路技术的一大进步, 其优点主要表现在以下方面:

具有较高的抗压强度和抗弯拉强度, 而且具有随龄期增加强度不断增长的特性, 具有较小的弯沉和较强的荷载分布能力, 适应重交通发展的要求。采用半刚性材料, 特别是厚层的半刚性材料, 可使路面具有很高的承载力。

具有较大的刚度, 使得沥青面层弯拉应力值较小, 减少了沥青面层厚度, 降低了路面造价, 具有较好的经济性。

具有一定的水稳性和冰冻稳定性。由于半刚性基层具有以上特点, 通过对国内已建高等级公路的使用调查发现, 半刚性沥青路面的裂缝, 无论是非冰冻地区的南方, 还是季节性冰冻地区的北方, 在通车1-2年后均出现不同程度的裂缝, 且随着时间的增长, 这种裂缝还将增加和扩大。裂缝产生的原因不能说只是沥青面层温缩的结果, 半刚性基层的反射裂缝也不容忽视。大量裂缝的存在必然会降低路面的使用性能, 例如, 使裂缝处弯沉增大从而加速面层弯曲破坏, 同时因裂缝使半刚性基层弹性模量降低, 进而影响了路面结构的整体强度。

由于沥青路面面层有许多裂缝和一定的孔隙率, 特别是裂缝下渗的雨水和雪水滞留在沥青混合料结构层内, 当雨水渗入路面内, 雪水、雨水可能沿面层裂缝下渗软化基层, 降低承载力, 同时半刚性基层路面排水差, 密实性结构的半刚性基层, 使通过路面裂缝下渗的水份滞留在基层顶面, 无法排出, 受水浸蚀及动水压力作用, 将降低沥青与石料的粘附性和沥青混合料的耐久性, 使路面产生剥落、松散、坑槽、泛油、车辙等病害, 影响路面的强度;同时如水分进入基层表面, 使基层材料过份潮湿, 在行车荷载作用下, 路面结构层内或基层材料中的水分会产生相当大的动水压力, 冲刷基层材料中的细料, 在行车荷载反复作用下, 细料浆被逐渐挤出裂缝, 形成沥青路面的唧浆现象, 导致路面进一步损坏, 特别是季节性冰冻区在冻胀和冻融的反复作用下, 对面层和基层产生破坏的作用, 最终导致基层丧失支撑及与面层的联结, 从而使沥青面层出现网裂等破坏, 使路面损坏加剧, 使用寿命缩短。

3 沥青路柔性基层 (级配碎石) 设计参数

3.1 目前国内外路面设计参数概况

粒状材料在交通荷载作用下表现出非线性和依赖于时间的弹塑性特性, 为了表述这种非线性特征, 通常用回弹模量表达。传统的柔性基层通常是设置于土基或其它柔性基层上, 其弹性模量一般较低, 美国沥青协会 (AI) 设计法中规定粒料基层棤一般采用100~350Mpa, 并控制基层模量与路基模量之比在2~4之间。

前苏联《柔性路面设计须知》中推荐嵌挤型碎石弹性模量, 1~3级配碎石350~450Mpa, 1~4级普通碎石为200~250Mpa, 级配碎石为150~250Mpa。

我国《公路沥青路面设计规范》 (JTJ014-97) 中提出:级配碎石可作任何等级公路的基层, 并给出抗压模量, 抗压模量一般在200~350Mpa范围内, 当交通量较大时, 级配碎石不宜作基层, 或不能作为承重层, 否则需加大沥青的厚度。

为了解级配碎石的强度变化规律, 本文对级配碎石的回弹模量设计参数作了重点研究。

3.2 级配碎石回弹模量的测定

本课题分别在辽源试验路、通化试验路对级配碎石基层进行了承载板试验, 试验结果分别见表1、表2, 共完成25个点的承载板测定。

辽源试验路测定的数据在570MPa-690Mpa;由通化试验路测定的结果看, 级配碎石的弹性模量在290Mpa-1710Mpa, 平均值在600MPa-950Mpa, 但变异系数较大, 主要是在施工程中, 受降雨的影响;级配碎石材料具有较显著的非线性, 这种非线性使其在刚性较大的下卧层上, 表现出较大的回弹模量, 通过室内试验和试验路测定, 级配碎石的弹性模量可通过级配的调整、施工工艺等方法, 在一定组合 (其下有较好的半刚性基层) , 其弹性模量可达到400Mpa-500Mpa。从而亦具有足够的抵抗应力及变形能力, 最终使得级配碎石头作为上基层不仅具有减缓半刚性沥青路面反射裂缝的作用, 同时也具有足够的抗疲劳能力。

3.3 级配碎石弹性模量建议值

规范JTJ014-97表D2提出符合级配要求的级配碎石上基层, 抗压模量取值300~350Mpa。本文建议保留这一取值的基础上增加一个档次400~500Mpa, 以供设计选择。选用400~500Mpa的条件如下:

空隙率为20±3%条件下级配符合紧排骨架--密实原则的同时, 现场有包括装备与施工技术两方面在内的较高的压实工艺水平, 达到振动压实标准的0.98。

级配碎石为上基层, 应有强度较高的以稳定粒料为主的半刚性底基层。

4 柔性基层与半刚性基层的优化组合

由于柔性基层具有较大的变形, 其自身的破坏主要在反复荷载作用下, 当累计残余变形达到一定值, 路面会产生沉陷或车辙, 这种残余变形是路基和其结构层发生塑性变形的综合反映, 它不仅同荷载大小、作用次数、应力水平、应力历史、密实度、级配的性质等方面有关。故传统的级配碎石由于主要应用在底基层, 而受各种影响因素, 其强度较低, 路面破坏往往表现在变形量过大而影响整体强度。

如将柔性基层设置在刚度较大的半刚性基层之上, 由于半刚性基层的变形较小, 对柔性基层的变形起到了约束作用, 同时通过级配的调整、施工工艺的提高等, 使其强度参数得以较大的增加, 则路面结构的应力分布、受力等与传统的柔性基层结构受力状态有所不同, 故可通过柔性基层与半刚性基层的优化组合, 提高路面的使用性能, 减少路面的早期病害。

5 结束语

柔性基层与半刚性基层优化组合的路面结构仍然体现了强基、薄面的设计思想。首先, 振动压路机的普遍使用与控制技术的发展, 为提高级配碎石工程质量创造了条件;其次, 由于沥青材料的供应与施工设备已发生了重大的变化, 更由于高速、重载交通对路面结构化使用性能与功能性使用性能的全面要求, 用沥青修筑基层的技术-经济条件已经具备, 因此在富于半刚性基层沥青路面结构建设与使用经验基础上, 发展两种基层结构优化组合是技术进步的必然, 并有必要加快完善和系统配套。

摘要：半刚性基层具有许多优点的同时, 存在排水不良、反射裂缝等不足;而柔性基层则反之。通过改革柔性基层传统的材料与工艺, 实现柔性与半刚性基层的优化组合。从重交通对沥青路面使用性能相互矛盾的要求, 通过提高柔性基层质量, 提高柔性基层的模量, 以减少沥青路面的疲劳裂缝, 实现柔性基层与半刚性基层的优化组合。

关键词：柔性基层,半刚性基层,级配碎石

参考文献

[1]沙庆林, 高速公路沥青路面早期破坏现象及预防, 人民交通出版社, 2001.

[2]李建东, 等.半刚性基层减裂措施的探讨.天津公路, 2001.

柔性再生基层 篇3

1. 车辙指标的确定

根据我国现行沥青路面设计规范，沥青路面在使用初期不应出现明显车辙，但在高速重载路段及交叉路口附近，车辙却非常明显。车辙不仅影响行车安全、降低行车操控稳定性和舒适性，且由于车辙积水，易于诱发其它病害，从而导致路基早期破坏。然而，由于柔性基层沥青路面采用了较厚的沥青层，与目前我国普遍采用的半刚性基层沥青路面相比是否会出现过大的车辙，这是推广应用此类路面必须面对的问题。因此，本文在研究中将车辙作为路面结构设计指标之一。设计中应考虑的因素及指标限制在后文阐述。随着交通量不断增大以及车辆交通的渠化，沥青路面在行车荷载的反复作用下，会由于永久变形的累积而导致路面出现车辙，车辙使路表产生过量的变形，影响了路面的平整度;轮迹处沥青层厚度减薄，削弱了面层及路面结构的整体强度，从而易于引发其它病害;雨天路表排水不畅，降低了路面的抗滑能力，甚至会由于车辙内积水而致车辆飘滑，影响了高速行车的安全;车辆在超车或更换车道时方向失控，影响了车辆操纵的稳定性。综上所述，车辙的产生严重影响了路面的使用寿命和服务质量。

2. TOP-Down裂纹

根据目前国外的研究成果，对厚沥青层沥青路面除了由下而上的裂缝外，还存在自上而下TOP-Down的裂缝扩展方式。并且大量试验路的调查结果表明，这种自上而下的裂缝形式是厚沥青层沥青路面的主要损坏类型。作为一种新型路面破坏形式，其对路面损害比较大，由于裂纹起始于路表，再加上温度应力及车辆荷载的作用，导致裂纹慢慢扩展，路表水就会向下渗流，很快会污染到基层，导致基层结构的破坏。对于柔性基层沥青路面来说，水的浸入必然会导致沥青稳定碎石基层中沥青从石料表面脱落，加快基层的损坏进程，继而进一步导致整个路面结构的损坏，这样势必会导致初期投资很高的柔性基层沥青在没有达到设计年限时产生早期损坏。

二、市政道路柔性基层沥青路面结构实例研究

以天津市滨海新区市政公路建设为例，介绍市政道路柔性基层沥青路面结构。20世纪80年代，随着交通量的增大，重型车辆的增加，天津市区已基本形成了2 cm细粒式沥青混凝土+4 cm粗粒式沥青混凝土+7 cm黑色碎石+15 cm粉煤灰石灰碎石(粉煤灰石灰钢渣、粉煤灰石灰碎石)+l5 cm石灰土(二灰土)+l5 cm石灰土(二灰土)的典型结构。近年来，随着市政公路的进一步修建，对路面强度的要求进一步提高，于是上面层+中面层十下面层+水稳碎石基层+二灰碎石(二灰土)底基层+石灰土垫层路面成为路面的基本形式。

1. 滨海新区沥青路面面层材料选择

对沥青路面各种面层进行研究，以对比各种面层的使用效果，各类面层使用效果如下。

(1)上面层

沥青路面以其连续性好、行车平稳舒适、抗震性好、噪音小以及维修方便等优点得到了广泛的应用，但是由于高速公路大多采用密级配的沥青混凝土路面，随着交通量的不断增长和轴载的明显增大以及高等级公路交通车辆的渠化作用，沥青混凝土路面面临着新的严峻的考验，传统的悬浮密实型连续级配不再能承担日益增长的交通要求。其中，车辙已经成为高等级公路沥青路面早期破坏的主要形式之一，严重地影响了路面的使用功能和寿命。综上所述，重载沥青路面可采用以下上面层。

1)通过合适的方法提高沥青混合料的高温稳定性，改善沥青混合料抗车辙性能，以降低沥青路面对车辆荷载变化的敏感性。为了有效地防止路面车辙的产生，目前常用的技术有使用改性沥青、调整沥青混合料的矿料级配、掺加外掺剂等。

2)可以采用细粒式密级配沥青混凝土(AC)，沥青马蹄脂碎石(SMA)及多碎石沥青混凝土(SAC)。

3)可以使用SBS改性沥青、LDPE改性沥青、环氧树脂改性沥青、粒化聚合物作为混合料外加剂等，均可重点解决沥青路面的高温抗车辙能力。

4)可以使用纤维、土工格栅、橡胶类等添加剂提高沥青高温稳定性、低温抗裂等强度。

(2)中面层

中面层沥青混合料主要考虑其抗永久变形能力，即提高沥青的高温稳定性。从天津市沥青路面的使用情况来看，由于矿料级配中碎石含量较少，沥青稠度较小，致使中面层空隙率较大，雨水常常通过孔隙渗入基层，引起路面的过早损坏，加之这些中面层的高温稳定性也较差，路面病害严重。为避免中面层设计不当而引起路面的损坏，对天津市滨海新区沥青混凝土中面层提出如下要求。

1)采用改性沥青作为结合料，可以改善道路高温稳定性能、低温抗裂性能、疲劳性能、水稳定性以及耐老化性能等。

2)中面层采用沥青混凝土，推荐采用中粒式沥青混凝土(AC)。

3)为了提高沥青混合料高温稳定性、抗车辙等性能常用的技术有使用改性沥青、采用聚合物改性沥青作为结合料、掺加外掺剂(如纤维、土工格栅、橡胶类等)。

(3)下面层

由于沥青混凝土路面普遍存在路面反射裂缝，从而导致路面抗车辙能力不足和耐久性差，影响了沥青混凝土路面的使用寿命。为了减少此种病害的发生，延缓基层裂缝向中、上面层反射及提高路面抗车辙能力的作用，使路面铺筑之后具有良好的骨架结构，且具有防水、高温稳定、低温抗裂等特性，对天津市滨海新区沥青混凝土下面层提出以下要求。

1)采用粗粒式沥青混凝土(AC)。

2)使用改性沥青作为结合料，可以提高路面高温稳定性、低温抗裂等性能。

2. 滨海新区沥青路面基层材料的选择

对沥青路面各种基层和底基层进行研究，以对比各种基层的使用效果，各类基层或底基层使用效果如下。

(1)密级配沥青碎石ATB

沥青稳定碎石具有较强的抗剪、抗弯、耐疲劳性，很少产生干缩裂缝，其刚度较小。与传统的用于面层的沥青混凝土相比，它是针对于基层用的，粒径偏大，级配偏粗，沥青用量偏少，对原材料的要求相对于面层要低;与沥青碎石相比，有较多的细集料和填料，级配和原材料要求相对较高。

(2)二灰(石灰粉煤灰)稳定碎石类口

用这类材料作基层的沥青路面状况良好，近几年修建的高等级公路，许多路段采用此种材料。用二灰稳定碎石，具有强度高、板体性强、水稳定性和冻稳定性好等优点，可显著减少面层的弯沉，改善面层的受力状态，同时二灰稳定碎石的隔温性能及抗开裂性也比较好，可作为沥青路面的一种基层。但二灰碎石也有初期强度不高，强度形成需一定的完成期，同时在动水压力作用下，抗冲刷能力不及水泥稳定碎石材料的不足。

(3)水泥稳定类

水泥稳定类基层具有强度高、板体性好、水稳定性好及抗冻性强等多种优点，且可根据当地材料供应情况，采用水泥稳定碎石粉煤灰石屑基层、水泥稳定碎石开山料基层、水泥稳定砂砾石屑基层、水泥稳定钢渣基层等多种形式，既满足了要求，也节省了工程造价，正是由于水泥稳定结构有着良好的力学性能和板体性，能适用不同的气候水文条件、交通条件，因此具有广泛的运用。

三、结语

柔性路面具有可以连续施工无接缝、平整度高、施工期短、养护维修简便等优点，但是受沥青本身材料特性局限，较刚性路面强度和刚度都比较小，尤其在通车后期，容易出现裂缝、车辙、坑槽等病害，直接影响行车速度和行车安全，虽然初始投入小，但是后期维修成本高。因此，推广受到一定阻碍。

摘要：本文首先介绍了柔性基层沥青路面的设计指标,然后以天津某市政道路为例,探讨了市政道路柔性基层沥青路面结构的设计工作。

关键词：市政道路,柔性基层,沥青路面,结构

参考文献

[1]赵亮.级配碎石在吉林省高速公路中的应用研究[D].长春:吉林大学,2007.

半柔性基层技术应用与探究 篇4

关键词：半柔性基层,应用,乳化沥青,水泥

我国公路基层、底基层大多采用无机结合料稳定材料, 这种半刚性基层材料具有高抗压强度的特点, 可以提高整个路面结构的抗压性能;同时由于无机结合料稳定材料的温度收缩作用及低抗弯拉能力所导致的路面反射裂缝问题不可避免。而柔性路面基层虽然对防止反射裂缝起到了一定的作用, 但又不能很好的抵抗重交荷载作用。如恰当的利用水泥和乳化沥青的共同作用, 研究半柔性基层材料即水泥乳化沥青碎石混合料, 使其兼具水泥稳定类材料和柔性基层材料的特性, 将是对公路基层结构的一种新的探索与尝试。

1 半柔性基层技术简介

半柔性基层是指由乳化沥青和水泥为结合料的一种冷拌混合料, 其中乳化沥青破乳脱水表现出结合力, 水泥则需要经过水化热过程结晶固化, 两者互成条件, 在混合料中形成立体网状的微观结构, 因而兼有有机和无机材料胶结混凝土产品的双重优点。作为新的路面材料, 半柔性 (沥青水泥混合料) 路面材料是白俄罗斯道路科学技术研究的新成果, 并在该国进行了应用推广, 被称为“有机水硬性胶结材料”, 在传统的刚性和柔性两类路面材料之间, 该材料具有刚柔相济的优良特性, 可以广泛用于公路建设和维修中。

2 半柔性基层混合料试验研究

半柔性混合料采用节能环保的冷拌工艺, 即由乳化沥青、水泥、水与石料在常温状态下自动计量拌和而成, 促进公路路面结构设计方案多元化格局形成, 为公路建设提供了新的选择方案。

2.1 原材料的室内试验研究

(1) 乳化沥青

基质沥青为辽宁盘锦辽河90号沥青, 乳化沥青为慢裂慢凝型, 固含量58.7%。

(2) 水泥

试验所用水泥为沈阳冀东32.5级矿渣硅酸盐水泥, 试验结果见表2。

(3) 石料

①筛分 (水洗法)

采用水洗法进行各档石料筛分, 得到每档石料各筛孔通过率如表3所示。

②密度

根据《公路工程集料试验规程》, 测得每档石料及水泥的表观相对密度和毛体积相对密度, 数值列于表4。

2.2 配合比设计

(1) 乳化沥青用量

根据水泥乳化沥青碎石混合料的拌和状态及经济性分析, 乳化沥青最佳用量为4.0%。

(2) 水泥用量

根据预定要求, 设定水泥掺加比例为2.0%和2.5%。

(3) 级配确定

根据表3矿料筛分结果, 确定水泥乳化沥青碎石混合料的级配, 曲线图如图1所示。

2.3 试件制作及养生

(1) 击实试验

为确定水泥乳化沥青碎石混合料在拌和过程中的加水量, 在正式试验之前, 对送样碎石级配进行击实试验。根据试验研究, 添加水泥的用量变化范围很小, 不足以对最佳含水量起到大的波动, 因此本研究主要对2.5%水泥用量进行击实试验, 计算得到最大干密度2.2015g/cm3, 最佳含水量6.0%。

试验曲线如图2所示。

(2) 试件控制标准

成型无侧限抗压强度试验试件采用压实度控制。

(3) 成型方式

马歇尔 (劈裂试验) 和静态模量试件采用旋转压实仪压实得到, 无侧限抗压强度试件采用压力机静压法得到。

(4) 养生条件

所有试件初定养生条件, 成型后的试件均用黑色塑料袋密封, 放置于养生室标准养生7d, 性能试验以含水量达到最小为宜。

2.4 混合料性能试验

(1) 劈裂试验

采用旋转压实仪压实得到一组马歇尔试件, 养生2d后, 放置于60℃烘箱中加热风干48h, 然后将试件置于环境箱中15℃空气保温24h, 进行劈裂试验, 得到数据如下表5和图3所示。

从劈裂试验得到的劈裂强度值来看, 随着水泥用量的增加, 劈裂强度呈增长趋势, 且2.0%和2.5%水泥含量的劈裂强度都能够满足半刚性基层材料的要求。对比来看2.0%水泥含量的水泥乳化沥青碎石的劈裂强度比较适宜。

(2) 静态模量

利用旋转压实仪压制100×100mm圆柱体试件, 养生2d后, 放置于60℃烘箱中加热风干48h, 再将试件分别置于15℃和20℃环境中空气保温24h, 然后进行圆柱体压缩试验。

根据设定试验条件, 得到不同水泥掺量下、不同温度下静态模量数据如图4、图5所示。

从图4和图5来看, 随着水泥用量的增加, 15℃和20℃条件下的静态模量都呈增长趋势。从静态模量数值上来看, 水泥乳化沥青碎石混合料静态模量处于半刚性基层 (如水泥砂砾) 和柔性基层 (如级配碎石) 之间, 由此说明该材料具有半柔性基层材料的性质。既具有了半刚性材料抗压强度的性质, 又具备柔性基层材料抗反射裂缝的特点。

(3) 无侧限抗压强度

无侧限抗压强度试件采用静压法成型, 放置于标准养生室中养生2d之后, 将试件取出放置于60℃烘箱中养生2d, 取出试件置于室温恒定之后测试无侧限抗压强度。

根据养生条件设定, 测得试验数据如表6所示。

从表6得到的不同水泥含量的无侧限抗压强度值情况来看, 不添加水泥的乳化沥青碎石混合料是很难成型试件的, 从试件脱模即碎的情况说明液态的乳化沥青在混合料中根本起不到胶结料的作用。乳化沥青的加入改变了原本是无机结合料稳定材料的强度形成机理, 应当注意试件养生不能完全参照无机结合料稳定材料, 应尽量以使双重粘结材料 (水泥和沥青) 的作用基本都发挥出来为主, 否则将会错误的低估该材料所具有的性能。

3 试验路的实施

3.1 试验路方案确定

为试验推广该技术, 将沈中路中的5km路段确定为试验路段, 工程量为77096m2。试验路设计结构为32cm天然砂砾垫层+20cm5%水泥稳定砂砾底基层+10cm半柔性基层 (厂拌) +1cm路面下封层+4cm橡胶沥青混凝土面层。

半柔性基层试验路分别由1-3cm、1-2cm、0.5-1cm、石屑、矿粉共5种规格石料级配而成。结合料为2%的水泥和4%的乳化沥青材料, 厚度为10cm。混合料采用2台德国维特根KMA-200型厂拌设备拌和, 摊铺机双机摊铺施工。该结构层上分别进行4km乳化沥青应力吸收层和1km橡胶沥青应力吸收层施工。

3.2 试验路的完成情况

4 效益分析

采用半柔性基层可替代原半刚性基层, 同时使路面面层厚度减薄, 总体比较造价不增加, 并可减少路面裂缝、变形等病害, 降低维修养护费, 该结构经济合理, 性能优于传统的结构型式。

5 结语

级配碎石柔性基层应用技术研究 篇5

1.1 集料性能指标检测

集料性能指标的优劣决定级配碎石柔性基层混合料的稳定性和强度, 作为级配碎石混合料的主要组成部分, 采用性能良好的碎石, 对于提高级配碎石柔性基层的施工质量和使用性能具有显著的效果, 天津大道柔性基层混合料所采用的集料性能指标要求及检测结果见表1。

1.2 级配碎石混合料级配设计

依据JTG D50—2006《沥青路面设计规范》关于级配碎石混合料的矿料级配范围要求及对级配碎石级配的优化设计研究成果, 进行天津大道级配碎石柔性基层混合料级配设计。

各档集料配合比例见表2。

在此配合比例下的设计级配见表3。

设计级配曲线图见图1。

1.3 级配碎石混合料配合比设计

采用重型击实与振动成型方式对级配碎石进行最大干密度及最佳含水量检测, 并通过CBR试验, 对级配碎石柔性基层混合料抗剪性能进行检验。

混合料最大干密度及最佳含水量检测结果见表4, 抗剪性能检验结果见表5。

由表5可知, 同一种级配, 振动成型方式下的CBR值要大于重型击实方式, JTG D50—2006《公路沥青路面设计规范》中规定, 级配碎石用作基层时, 其重型击实标准的压实度≥98%, CBR值≥100%;用作底基层时, 其重型击实标准的压实度≥96%, CBR值≥80%。

2 种成型方式下级配碎石CBR均满足规范要求。而振动击实设计级配碎石混合料能得到较高的抗剪强度, 根据CBR与回弹模量同步增长的规律, 推断振动击实法设计混合料具有较高的回弹模量值, 大大提升了级配碎石的抗压强度, 必将提高其承载力, 减小永久变形, 进而降低路表总弯沉, 延长路面使用年限。

因此, 在进行级配碎石柔性基层混合料配合比设计时, 应当采用振动成型方式, 天津大道级配碎石混合料振动成型配合比设计结果见表6。

2 级配碎石柔性基层施工质量控制指标

天津大道级配碎石柔性基层按照振动成型方法进行配合比设计。级配碎石施工过程中对含水量、级配组成、压实度、CBR、弯沉进行相应控制, 不同指标控制范围见表7。

施工过程中级配碎石相关控制指标实测数据见表8、表9。

3 级配碎石柔性基层运营中路面使用性能监测

级配碎石柔性基层施工过程中, 各项指标严格按照上表进行控制。经过近2年的持续监测, 该试验段至今使用良好, 能够较好地满足交通的需求。到目前为止, 横向、纵向等各种裂缝的发生率为0%, 在该试验段范围内尚没有发现一条裂缝, 与半刚性基层路面相比, 级配碎石柔性基层路面有效地减少了反射裂缝等病害的产生。同时, 天津大道级配碎石柔性基层属于软土地基上的纯柔性基层路面, 没有半刚性承托层的支撑仍表现出较好的使用和路用性能, 充分表明级配碎石对软土地基具有较好的适应性, 减缓软土路基的不均匀沉降[1]。

通过2 a的运营, 就级配碎石柔性基层段落进行整体弯沉检测, 弯沉检测结果见表10。

由表10数据可见:在本次弯沉检测结果中, 变化范围为21.9~48.7之间, 平均值为33.3。

4 级配碎石柔性基层性能优点

通过天津大道级配碎石柔性基层的施工质量控制与后期使用性能监测, 级配碎石柔性基层具有如下优点。

1) 摊铺在半刚性基层上面的级配碎石柔性基层能够吸收和消减半刚性基层尖端应力, 减少和延缓反射裂缝的产生[2]。

2) 级配碎石作为柔性基层, 可以减缓因路面不均匀沉降导致的路面病害的产生[3]。

3) 级配碎石与沥青稳定碎石、水泥稳定碎石相比具有显著的经济及社会效益。

4) 级配碎石基层能够起到改善路面使用性能、延长使用寿命的作用, 同时进入大修期后级配碎石可以回收利用, 有效节约资源、减少环境破坏。

参考文献

[1]沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面[M].北京:人民交通出版社, 1998.

[2]王树森.级配碎石基层材料组成设计与工艺控制的研究[J].中国公路学报, 2001 (2) :75-79.

柔性再生基层 篇6

尽管现阶段我国的道路施工中半刚性基层的应用十分的广泛, 但此材料在发生干缩以及温度收缩时, 会产生横向反射裂缝。此外, 半刚性基层较为密实, 经过沥青面层空隙和裂缝渗入的雨水会滞留在基层顶面, 难以及时排出的水会在受到车辆荷载的反复作用下形成动水压力, 对基层进行冲刷, 特别在南方雨量较多的地区表现的更为突出, 因而为了有效解决上述问题, 对公路道路沥青路面碎石柔性基层施工工艺进行探析有着十分重要的意义。

2 沥青路面碎石柔性基层施工工艺的一般性能要求

在进行粒料排水基层的施工时难以对粒料进行压实平整, 且此材料具有较差的抗变形能力, 而沥青材料可以有效改善这一问题, 从而确保基层的稳定平稳, 并且具有一定的抗变形能力。而在集料的表面涂敷少许的沥青, 不会对集料的空隙率产生较大的影响, 而相关试验表明, 进由结合料处治后的混合料的透水性出现下降的概率较小。具体见表1。

从表1不难发现, 沥青处治碎石基层的混合料要能够符合以下三方面的性能要求: (1) 要有足够的透水能力, 便于能够快速的将排水层内的自由水排出。 (2) 具有较好的承载能力, 即所谓的抗变形能力, 以便能够更好的承受行车的荷载作用。 (3) 水稳定性较好, 则能够有效对水浸湿作用下沥青被剥落而损坏的问题进行抵抗。

3 道路沥青路面碎石柔性基层具体施工应用

3.1 案例分析

H市的某公里地处雨量较多、年度温差较大的丘陵地区, 长达10km, 宽度为24m, 在深入研究了路面结构的使用性能后, 并对照《公路早期病害预防措施的研究》等课题的成果进行借鉴, 结合公路项目的实际情况, 提出组合式沥青混凝土的路面结构, 具体结构形式如表2所示。

此结构主要是将一层柔性基层以及级配碎石中间层利用到了沥青路面跟半刚性底基层之间, 能够有效对反射裂缝的病害进行控制, 正因为此结构的特殊构成, 此结构也被称之为倒装结构以及夹层结构。

3.2 施工工艺流程

由道路沥青处治的碎石柔性基层通常的施工工艺为清扫下承层→在下基层顶面浇下封层→施工放样和制标高基准线→混合料拌和→检测运料车上混合料温度是否合格→按松铺厚度摊铺均摊铺→水准仪检查松铺厚度→检测温度→第一遍碾压100~110℃→第二遍碾压80~90℃→第三遍碾压, 消除轮迹60~90℃→封闭交通, 防止污染基层顶面, 直至摊铺面层。

3.3 施工准备

施工前要对原材料以及施工机具进行检查, 确保其跟相关设计和施工要求相符合。进场的原材料要根据相关规定的试验方式、检测的频率进行规定, 对检测进行确认, 根据品种的规格进行储存和保管。

确保要混合料的级配范围要跟相关的设计要求相符, 在实际施工过程中, 为了确保沥青混合料生产的稳定性, 不能够对矿料的级配进行随意的更改, 并对混合料的矿粉填料的数量和类型进行合理的控制。

3.3.1 沥青结合料

确保沥青的品种以及选定等级后, 要保证施工所需使用的数量, 防止中途出现变更的状况。

3.3.2 下卧层和施工机具

在施工前要全面检查下卧层施工前应对各种施工机具作全面检查, 并经调试证明处于性能良好状态, 机械的数量足够, 施工能力与施工要求足够的匹配, 重要的机械要有备用的设备。

4 配合比的设计

4.1 目标配合比设计

设计矿料级配料设计时要根据设计的相关要求, 按照相应的技术指标进行设计。选用设计要求级配曲线中值并利用矩形法要求相关规格材料的用量, 并按照中值曲线对不同筛孔的筛余量进行掺配。

确定用油膜的厚度时要按照沥青的用量用油的计算公式以及析漏实验, 对沥青的用量进行确定, 按照上下每隔0.5%的油石比变化取五种沥青用量, 最佳沥青用量主要取决于析漏实验的结果以及技术标准等, 对其进行调整时要按照试验的经验以及道路等级等相关气候条件进行。而矿料级配及最佳沥青用量则需要经过反复的调整试验, 待其与各项技术检验标准相符后才能够综合进行确定。

4.2 设计生产配合比

目标配合比以试验室所确定的配合比为依据, 在实际生产过程中调试矿料比例时要利用拌和机进行, 试拌以及试铺阶段, 确定正常生产的施工配合比时要根据生产过程进行调整。不需要添加沥青和矿粉也不需要进行加热拌和机在确定分料仓的配料比例以及进料速度时要根据目标配合比而定。间歇拌和机需要从筛分后的各个热料仓料斗内取样进行筛分, 按照各料斗筛分的实际结果以及相关要求规定混合料的级配范围, 并对各料斗矿料的比例进行计算, 并以此为目标配合比设计的最佳沥青用量的±0.5%来马歇尔试验, 并能够有效确定各热仓料斗矿料比例, 并适当调整最佳沥青用量, 而施工配合比就是各料斗的配合比例以及沥青用量, 这些都为拌合机控制室所用。此外, 按照各料斗的用量比例反复的调整冷料仓中不同规格矿料的比例, 以便供料实现均衡, 减少损耗, 提高施工效率。

5 沥青路面级配碎石基层施工技术

5.1 级配碎石混合料的拌合

为了能够更好的对混合料级配进行控制, 确保拌和的均匀性, 工程要使用中心站进行集中拌和, 严格对级配组成的变异性进行控制。施工过程中可以使用一台WDB500拌和楼拌和, 保持拌和机处于良好的工作状态, 调整叶片时要以碎石材料的最大粒径为依据, 确保叶片拥有适当的尺度以及净空, 上料配制了4台ZL50C装载机, 要求拌和出来的混合料符合级配要求。拌和过程中注意根据当地早、中晚温度及湿度的不同加入适量的水, 以控制碾压时的级配碎石能达到最佳含水量。

5.2 级配碎石混合料的摊铺

5.2.1 确定松铺系数

通过试验段试验, 确定大面积铺筑的松铺系数为1.30, 松铺厚度为23.4cm。

5.2.2 摊铺

利用两台MTI1200A双机组成联合梯队进行摊铺, 摊铺前要对施工现场进行考察, 并在下基层进行洒水处理, 确保下基层顶面的湿度适宜, 两机之间的距离要保持在10~20cm之间, 前后两台摊铺机轨道重叠30~60mm, 两台摊铺机拼装宽度分别为7.5m、9.0m, 摊铺总宽度为16.28m。摊铺速度为1.5m/min, 基本与拌和楼的生产能力匹配。摊铺过程中还需另外安排专门的人员处理好摊铺机后面的局部离析问题, 保证摊铺后表面的平整, 没有离析现象存在。

5.3 级配碎石基层的碾压

作为级配碎石成型的最后一道工序———碾压施工, 其在整个施工环节中所占的比重也十分的大, 也是最为重要的一项工序。级配碎石结构层的强度则主要经由碾压而获取较粗的颗粒的嵌挤、锁结以及细集料的填充形式, 从而形成联结强度, 所以为了进一步保证级配碎石基层的压实度, 以及提高级配碎石的结构强度, 则需要提高碾压施工的质量。

5.4 现场质量控制

采用《公路工程质量检验评定标准》 (JTGF80/1-2004) 规定的检测方法对纵段高程、平整度、宽度、横坡度、压实度、厚度各项指标进行检测, 检测频率和检测结果都略高于评定标准。

6 结语

总而言之, 为了能够确保沥青路面具有较高的抵抗力, 减少变形, 则务必要采取合理的施工工艺, 确保基层结构的均匀和稳定, 做好摊铺碾压工作, 同时要严把沥青路面材料关, 以保证公路的施工质量, 延长公路的使用寿命。

摘要：沥青碎石作为道路柔性基层结构层, 跟刚性基层相比其稳定性较好, 有效增强路面的排水能力, 同时能够有效减少沥青层的温度收缩裂缝, 并避免发生反射裂缝, 利于后期维护路面结构工作的开展, 改善了路面使用性能的同时, 是的路面的使用寿命有所增加。本文就沥青路面碎石柔性基层的施工工艺的一般要求、具体的施工工艺的应用、配合比的设计以及施工技术进行了简要的分析, 以期为提高沥青处治碎石柔性基层施工的质量提供参考。

关键词：道路沥青,路面碎石,柔性基层,施工工艺

参考文献

[1]张俊, 楚好, 逯艳华, 等.级配碎石柔性基层沥青路面试验路研究[J].公路交通科技:应用技术版, 2014 (9) .

[2]黄绍华.道路沥青处治碎石柔性基层施工工艺[J].福建建材, 2010 (3) :101~102.