路面材料（精选11篇）
路面材料 篇1
摘要：高速公路路面的早期损坏问题至今没有取得重大突破, 高速公路的一些通病如桥头跳车、车辙、半刚性基层反射裂缝等依然存在。本文通过笔者工程实践总结, 针对工程中路面使用性能和设计路面结构应用进行了分析。
关键词：路面,设计路面结构,路面材料
我国高速公路建设起步晚、时间段、发展迅猛, 在十几年的时间内, 通车里程已近7万km, 跃居世界第二位。造成高速公路路面早期损坏严重, 根本达不到设计年限, 通车三、五年就进行大中修。
1 基于路面使用性能对早期损坏现象机理分析
第一, 半刚性基层引起收缩裂缝的反射缝问题, 沥青面层较薄时半刚性基层开裂引起反射缝的问题。我国高等级公路经过十几年的建设, 积累了丰富的经验, 在路面结构方面形成了一种主流模式——半刚性基层沥青路面, 但半刚性材料﹑沥青材料对温度和湿度变化比较敏感, 在其强度形成过程中以营运期间会产生干缩裂缝和低温收缩裂缝。在路面交通荷载重复作用下, 半刚性基层的干缩裂缝和收缩裂缝会扩展到沥青路面面层形成反射裂缝而具有弱点。路面裂缝不仅影响路面美观﹑减低平整度, 而且会削弱路面的整体平整度。特别是路面开裂后水分通过裂缝渗到路面基层﹑底基层甚至土层, 削弱基层﹑土层的强度, 从而加剧路面的破坏, 缩短路面的使用寿命。由于半刚性基层中细颗粒部分较多, 比例一般超过20%。半刚性基层中的粗集料已经不能或很难形成嵌挤, 完全成为一种悬浮密实状态。由于一般认为路面破坏是由于弯沉不足造成的, 容许弯沉值随之不断减小, 对半刚性基层的强度要求也不断提高。再加上不少施工单位、监理人员, 总认为强度越高越好, 只控制下限, 不控制高限, 使工程实际的半刚性基层强度更高, 但又算不上贫混凝土。大量的工程实践证明, 半刚性基层的强度过高将使基层开裂及反射性裂缝的问题更严重。这个问题在最近几年更加突出。
第二, 唧浆问题, 产生唧浆病害的原因, 除了受气候条件影响外, 主要还与路面结构类型、面层碎石级配、路基路面排水、超载车辆通行等有关。半刚性基层的强度主要来自于结合料的剂量和严格的压实 (良好的压实本身是没有错的) , 半刚性基层本身非常致密, 几乎成为完全不透水的层次。但目前国、省道多数采用沥青碎石路面, 沥青碎石路面由于空隙率大、抗渗性差, 公路建成后, 来自沥青层及基层的水将积存在基层表面, 无法通过基层排走, 受地表水侵蚀以及各种外因条件的影响, 路面早期容易出现唧浆病害, 进一步发展导致路面大面积破坏。而且我国路面及结构层排水长期以来不完善或者根本就没有考虑。当沥青层渗水不能通过基层扩散, 滞留在基层表面的水将逐渐使基层软化, 形成泥浆时, 沥青面层越薄, 作用到沥青层底部的荷载压力较大, 在荷载作用下, 基层表面越容易破坏。以往大部分高速公路沥青层的下面层常常采用空隙率较大的Ⅱ型沥青混凝土, 甚至还有半开级配的沥青碎石, 这一层厚度薄, 集料最大粒径又大, 离析比较严重, 半刚性基层的灰浆逐渐充满下面层的空隙, 并通过裂缝泵吸到路面上来, 即产生通常所说的唧浆, 成为沥青面层的早期损坏的重要原因。
第三, 半刚性基层与沥青层之间的联结是个很大的困难。路面设计规范规定路面设计是按照界面完全连续的界面条件考虑的。但实际上, 当沥青层渗水不能通过基层扩散, 滞留在基层表面的水将逐渐使基层软化, 形成泥浆时, 沥青层和基层之间的界面条件将从想象中的连续状态变为滑动状态或半连续半滑动状态。我国在沥青层施工过程中往往不恰当地要求先将沥青层下面层修通, 表面层又拖到通车前最后才铺。这中间开挖中央分隔带, 埋管道、绿化、安装护栏等施工使路面污染严重, 严重妨碍了沥青层成为一个整体, 致使多条高速公路均不同程度出现了较严重的车辙, 有些路段通车的第一个高温期就产生深度为10~50 mm的车辙, 有的甚至达100mm以上, 而且桥面上也过早地出现了车辙, 远超出《公路沥青路面设计规范》 (JTG D50-2006) 要求的使用期末车辙深度不大于15 mm。这不仅使路面平整度变差, 影响行车安全, 而且很快出现推移、网裂、坑洞、坑槽等早期病害。在这样的界面条件下, 沥青层底部的弯拉应变将可能成为控制性指标, 将有可能在荷载作用下早于基层首先发生弯拉开裂, 并逐渐向上扩展, 成为破坏的根源。
沥青层厚度薄、级配不合理、石料质量差、施工时的沥青混合料离析、压实不足, 造成路面车辙、泛油、松散、沉陷。
2 基于路面使用性能的创新技术和管理在郑州至尧山高速公路上的应用
针对上述问题, 借鉴国外SUPERPAVE经验, 开展了对沥青路面厚度、沥青混合和半刚性基层的骨架密实型级配、路面材料、施工管理等高速公路沥青路面的成套技术的科研课题, 并将科研成果应用到工程上, 基本上解决了高速公路路面的早期损坏的问题, 取得了明显的经济效益和社会效益。
1) 路面结构
18cm、2.5%水泥稳定碎石底基层+36cm、3%水泥稳定碎石基层+1cm稀浆封层+10cmTAB下面层+7cmAK-16中面层+5cmAK-16上面层, 上基层洒透层油, 沥青面层之间洒粘层油。
运用旋转振动 (GMT) 技术, 设计沥青混凝土、水泥稳定碎石的骨架密实型的配合比, 控制沥青、水泥用量, 使得沥青混凝土AK-13的密度达到2.48kg/cm。水泥稳定碎石的水泥用量控制在3%以下, 其密度达到2.44 kg/cm左右, 强度控制在4~5MPa。
2) 路面材料
沥青下面层用70号沥青, 稀浆封层、中上面层用BSB改性沥青, 沥青软化点在65℃以上。粗集料碎石首先选开采有一定的时间, 基本没有风化岩的石质为优质石灰岩的石料厂。再要求厂家对碎石设备、筛分设备进行改造。生产现场派驻监理, 从石头爆破、到各级碎石都要派人捡除风化石。细集料采用优质机制砂和矿粉。
3) 施工控制
拌合现场建石料大棚防止石料雨淋。拌和机要求为进口机械, 生产能力300t/h, 生产时拌和机每天都要打印拌合记录, 由监理核对。拌和机吐出的粗细集料不准再用。
运输拌合料的车辆用保温布覆盖, 摊铺现场使用拌和运转车向摊铺机供料。压实有专人监控压实温度。有一台摊铺机全半幅摊铺。
调整施工顺序, 实现零污染。下基层施工后, 先把中央分隔带内的排水、通讯、防撞护栏柱、填土, 路肩土的填筑施工完毕, 再进行上基层的施工。在上基层碾压完成后, 立即洒透层油, 并封闭交通至上面层施工完毕。
3 结论
郑州至尧山高速公路在交、竣工时, 工程质量均被评为优良, 平整度在当年通车河南省13个项目中排第二。在通车已两年多的时间内没有出现高速公路路面早期损坏。
路面材料 篇2
作者：薛晓东
山西长达交通设施有限公司
造价工程师
一级建造师
摘要：随着我国公路里程的迅速加大和机动车辆的快速发展，还有历届政府大力推动的城市公共交通专用道的落实，公园、景区、小区美化环境等的需要，我国彩色路面或彩色防滑路面（标线）得到迅速发展，在彩色防滑路面（标线）迅猛发展的同时，各种施工材料、施工工艺层出不穷，给人们合理选择增加了不少困惑。本文立足于现实，对市场上现在各家施工单位宣传的或已经应用的各种材料进行分类汇总，并对各种功能、特点及施工工艺予以系统介绍，并列出检验及验收标准，对各级管理单位或施工单位采用彩色防滑路面（标线）能提供一些借鉴意义
关键词：彩色路面
双组份彩色防滑路面
防滑路面
彩色防滑路面（标线）作用
现在市场上公路、城市道路、机场、公园、景区等各种地方都开始陆续使用彩色防滑路面了，彩色防滑路面得以快速发展主要有几个方面的功能：
1.1美化环境、区分功能区。比如使用在小区、景区等作为美化地面或路面，区别不同位置；在城市公交专用道、自行车道、人行道等位置使用时作为专用通道提醒功能使用；停车位地坪涂料、学校彩色跑道、F4赛车道等都有使用彩色路面区分功能的作用；
1.2提高路面摩擦系数，降低车辆刹车距离，这主要是在公路隧道、桥梁、出入口、急弯陡坡等危险路段设置，和其他交安设施配套使用，最大限度降低交通事故的发生；
1.3作为振动标线使用在匝道、弯道、收费站等处，振动提醒过往司机到了需要注意的段落；
2彩色路面种类
可以说不管各个管理单位或使用单位是如何定义彩色防滑路面标线的功能或作用，都不外乎上面的几个方面，比如公交专用车道、自行车道、景区公路等都是这些功能的具体化。而实际应用中现在市场上能施工成彩色防滑路面的基本上就是下面6中材料了，大家可以做个对号入座：
2.1 MMA双组份彩色防滑路面标线 2.2环氧彩色防滑路面标线 2.3聚氨酯彩色防滑路面标线 2.4地坪漆路面（环氧材料为主）2.5彩色沥青路面 2.6彩色微表处路面 2.7热熔彩色防滑路面标线
上面几种材料前4种都属于双组份材料类的，后两种是属于路面施工范畴的，最后一种是热熔涂料类的，属于单组份类的。3 各自基本特点
3.1 MMA双组份彩色防滑路面标线
MMA双组份彩色防滑路面标线是以甲基丙烯酸脂活性树脂为基本材料、配以颜填料生产而成的涂料，现在市场上有进口树脂生产的和国产树脂生产的MMA双组份涂料，价格差别在20%左右。施工时配合烧制的不同颜色的陶瓷颗粒做成彩色防滑路面标线。具体施工工艺是：
底涂材料+防滑骨料+罩面材料
特点：（1）无VOC排放，更环保、更节能
（2）抗压、耐磨、附着力好
（3）热老化及抗低温性能优异（4）耐候性好，耐机油、酸碱
（5）无裂纹（国产树脂做的材料由于达不到进口树脂反应后的大分子链结构，涂层强度差不少）
（6）施工受温度影响较小，反应时间一般在1小时左右，在冬天能正常施工。
3.2 环氧彩色防滑路面标线
是利用环氧树脂为基本材料、配以颜填料生产而成的涂料，施工时配合烧制的不同颜色的陶瓷颗粒做成彩色防滑路面标线。具体施工工艺是： 底涂材料+防滑骨料
环氧彩色涂料由于环氧树脂自身特点，不能再罩面施工，如非要罩面施工，最好采用溶剂漆施工，要不由于环氧树脂自身刚性太强，施工后断裂严重就不好了。特点： 优点： 价格便宜，现在在国内公路、城市道路上应用最多的一种彩色路面材料，为众多施工单位所采用。
缺点：（1）、裂纹，施工完后不久即可能出现裂纹，尤其在新建沥青路面上。这主要是新建沥青路面尚未稳定，；沥青路面属于柔性路面，环氧树脂反应后属于刚性结构层，两种结构层收缩应力极不一致，在车辆通行时柔性层上的刚性层在外力作用下会断裂，造成彩色涂层出现裂缝。同时如沥青面层在尚未稳定时还可能出现沥青面层轻微裂缝。这种情况在水泥路面上基本就不存在，旧的沥青路面上效果也稍好点。近几年厂家都宣传通过改性实现消除环氧树脂刚性应力，但在实际应用中随着时间推移还是逐渐暴漏出问题。
（2）变色：环氧树脂耐候性不佳，存在黄变反应，随着时间推移，不论开始时调整为红的或其他颜色，过段时间都会出现变黄现象，这个问题是个普遍存在问题，所以环氧彩色涂料不能直接暴漏在阳光中。
（3）粉化：环氧树脂本身特性还有一个缺陷是耐粉化性差，时间稍长时会出现粉化脱落现象，但一般都超过1.5年后出现较严重。
（4）固化时间较长：固化时间和气温相关，夏天气温高于30度时一般在2小时左右，气温低于10度时有可能达到20小时以上。
3.3 聚氨酯彩色防滑路面标线 聚氨酯彩色防滑路面标线是利用聚氨酯树脂为主要基本材料、配以颜填料生产而成的涂料，施工时配合烧制的不同颜色的陶瓷颗粒做成彩色防滑路面标线。它和环氧树脂都属于慢干性彩色防滑涂料范畴，一般反应时间在4小时以上。聚氨酯树脂在反应前材料中有游离的异氰酸酯分子，该分子属于剧毒材料，对人员有较大危害，但树脂反应成膜后异氰酸酯分子被固化在涂层中，毒性就得到有效控制，成为一种较环保性材料了。
具体施工工艺是： 底涂材料+防滑骨料，一般没有人采用罩面施工。
特点：价格幅度较大，聚氨酯材料在国内良莠不齐，如果基本是100%纯树脂的材料，涂料粘度较大，材料成本就较高了，能达到40000元以上，但如果里面加上5%以上的甲苯等稀释剂，就和环氧彩色涂料类似了，涂料成本能大幅降低到20000元左右，所以在市场上价格报价较乱，施工价格能从100元-200元都有，让人们无所适从。3.4 彩色沥青路面
彩色沥青路面是一种沥青路面施工方式，他是采用沥青拌合楼把无色沥青中添加各种粗细集料及颜料，拌合楼生产出沥青混凝土后再运送到拟施工路面通过摊铺机摊铺到路面，压路机碾压完工，整体施工工艺流程是沥青路面施工工艺流程，一般应用在公路里程较长，工程量较大的地方，路面厚度达到3里面以上，不能施工薄层，国内在上海、武汉等城市曾采用施工部分路段，但应用后效果不佳，没有得到很好推广。3.5 彩色微表处路面
彩色微表处路面是一种微表处施工工艺，和上面的沥青路面施工类似，是一种路面施工工艺，它是利用乳化沥青工艺，把彩色颜料、乳化沥青、水、集料等按一定比例加入到稀浆封层车，再通过稀浆封层车摊铺到拟施工段落，施工后封闭路面4小时以上再放行交通，乳化沥青破乳交联后固化成型，有时还通过胶轮压路机碾压加快破乳里程。微表处施工的厚度范围较彩色沥青路面较宽泛，可以从5毫米到15毫米，微表处工艺中属于一种预防性路面养护工艺，现在施工工艺相对比较成熟，但需要专门的微表处施工车辆，所以不适合标线施工单位采用，另施工完后的微表处路面的摩擦系数在车流量较大的路段很快就会被国往车辆碾压平整，摩擦系数较几种双组份彩色防滑路面大幅降低，只能达到40BPN左右。3.6 热熔彩色防滑路面标线
热熔彩色防滑路面标线最早是日本阿童木先推出的，他们称之为“坚固色彩”，是采用热熔标线涂料技术，主要是生产涂料时加入不同彩色颜料，施工时利用热熔釜把涂料和防滑骨料一起投入加热到180-220度，融化搅拌均匀后再放到改装后的400毫米或450毫米的斑马划线机中，刮涂而成，为实现较好防滑值，一般把斑马划线机抹平板做成锯齿状，刮涂出来后的标线就有一条条的沟缝。
特点：
（1）热熔涂料类材料，施工人员容易上手，设备改装简单；
（2）施工后的标线接缝明显，同时受C5石油树脂自身特点影响，夏天容易被车辆碾压平整，降低防滑系数，冬天也可能变脆造成脱落，同时热熔类彩色路面在温差较大的水泥路面上最好不要使用，容易脱落。
3.7 彩色地坪涂料，一般施工时是环氧彩色地坪较多，不适用防滑骨料，施工工艺各个单位有所不同，比如说5层工艺等说法，和现在建筑行业的乳胶漆一样，嘘头大于实际意义，简单点就是路面封底处理后滚涂或喷涂几遍而已。
4、几个问题 4.1环保问题
针对现在市场上宣传各自材料属于环保材料的说法，这里简单给介绍一下，环保目前对标线涂料而言主要是关注VOC排放量多少的问题，而影响VOC排放多少的最关键的一种添加材料就是苯类稀释剂，而苯类稀释剂的作用是降低树脂粘度，现在环氧彩色涂料和聚氨酯彩色涂料中基本存在，这就造成这两种涂料VOC排放量较大的问题。MMA双组份彩色防滑涂料进口树脂中VOC排放量基本为零，国产树脂中存在10%左右的排放量，热熔彩色涂料基本没有VOC排放，沥青摊铺和微表处工艺VOC排放量也不大。再说明一点，目前不管哪家生产单位说自己的涂料是经过权威认证机构认证为绿色环保产品的，都请用户仔细查询是否真实，查询首先是查询这个认证机构是否是经过“中国国家认证认可监督管理委员会（）”批准的合法机构，再者查询这个单位是否在合法认证机构认证通过，这样就避免被所谓的一些假的证书给忽悠了。比如2013年12月“中国绿色环保管理委员会”、“中国绿色环保循环发展中心”等机构就是没有经过“中国国家认证认可监督管理委员会（）”批准的非法机构而被认监委公开通告。据笔者了解，目前国内还没有一家生产单位通过合法绿色环保认证机构认证通过，包括德国EVINOK公司提供的MMA甲基丙烯酸脂树脂生产的标线涂料也没有在国内通过认证，它只是在欧洲通过了“ABNT ECOLABEL”的绿色产品认证，但该认证机构是全球最为知名的绿色环保认证机构之一，只是由于中国没有加入绿色环保互认协议，所以暂不能在国内使用该证书。目前在中国具备绿色环保认证的机构有：中交（北京）交通工程产品认证中心有限公司、中环联合（北京）认证中心有限公司，其中第二个最为权威，由于它的认证标徽为圆形内串联十环，所以号称“十环”认证。4.2气味问题
绿色环保不等于没有气味，没有气味不等于是绿色环保。
比如现在市场上宣传环保的标线产品有MMA双组份标线涂料和水性漆标线涂料，事实上这两种都是环保标线涂料范畴，其中水性漆标线涂料每公斤VOC排放量为12克以上，MMA双组份标线涂料每公斤VOC排放量为7克左右，都可以忽略不计。但是，水性漆标线涂料打开涂料桶后有一股刺鼻的气温像碳铵的味道，它实际上是氨水的气温，而且很大，而MMA双组份涂料桶打开后又有一股丙烯酸的气味，所以你说他不环保，它确实实实在在的被政府机构定性为环保的产品，说环保这些气味又让大众百姓难以接受。反过来说环氧彩色涂料、聚氨酯彩色涂料中如果是通过苯类稀释剂稀释后生产的产品，由于苯类稀释剂量一般在10%-20%范围内，大众百姓在打开涂料桶时反而闻不到明显味道，但在政府机构认定时，它却是不环保的产品之一。
4.3检验标准
GB 50092-96，JTG F40-2004等有关沥青路面施工及验收技术规范等国标或交通部航标等标准适合彩色沥青和微表处工艺；
HG/T3829-2006 《地坪涂料》，这个标准适合地坪涂料施工及验收标准；
JT/T712-2008 交通部《路面防滑涂料》标准，规范了热熔型防滑涂料和冷涂型防滑涂料的技术标准及要求，适合上面前第7种和前4中涂料要求，施工规范参照GB/T16311-2009《道路交通标线质量要求和检测方法》条款执行；
路面材料 篇3
【关键词】沥青路面；材料；行车舒适度；分析与处理
引言
目前，随着公路建设与道路发展越来越快，人们对道路的需求也在不断增多，过去道路作为连接两地的重要桥梁，人们关注的重点是道路的实用和经济，在科技飞速发展的今天，人们对行车过程中的舒适度提出了更高的要求。对于目前公路建设最为常见的沥青路面来说，材料的使用直接影响着行车的舒适度，本文首先对影响行车舒适度的直接因素路面平整性，以及影响路面平整性的原因进行分析，然后介绍了以沥青材料为母体的半柔软性路面材料，由沥青混凝土与水泥基灌浆材料复合而成的新型路面材料，并分析该材料的应用和对路面舒适度的影响。
1影响路面平整性的主要因素
路面的平整度在通过影响行驶车辆振动的作用下，影响着车辆的行车舒适度，而路面的平整度对于公路的建设和使用来说，受到了很多因素的影响，如公路建设的施工技术，质量的控制、基层强度以及路面材料的选用和构造，行车中的挤压，周围的环境等等。在路面受到各种影响的情况下，路面的平整性降低，下面介绍两种常见的影响路面平整度的因素。
1.1路基不均匀沉降对路面平整度影响
路基不均匀沉降是指路基表面在垂直的方向上发生了较大的沉降，路基是路面的基础，路基的沉降则直接破坏了路面的平整度，路基沉降一是受路面填充物的影响，有很多路面在建设的过程中，并没有经过严格检和质量的检测，在一些乡镇地区还出现用建筑垃圾和工业垃圾作为填充物的现象，从而导致路基不均匀沉降；而是由路基的自身因素影响，路基表面在行车的过程中，需要有较大的承载负重的能力，在路基自重的作用下也易出现路面的不均匀沉降，这两种因素导致的路面沉降，都影响着路面的平整度。
1.2沥青混合料对路面平整度影响
沥青路面材料的配合使用直接影响这沥青路面的施工质量，在实际的路面工程建设工程中，材料的配合比与拌合是至关重要的。沥青混合料出现配合比不合理的情况，油石较大会导致路面泛油，油石较小则会导致路面松散，矿料的质量较差则会导致路面混合料的稳定性降低；沥青混合料拌合不均匀的情况，拌合设备出现问题会出现料温不均匀影响拌合，使得骨料级配出现问题，有时甚至出现花白料的情况，路面不能很好的摊铺成形，摊铺设备出现问题则更是影响路面的质量。路面的施工质量得不到保障，路面的平整度更是会受到很大的影响和破坏。因此，在路面建设的过程中，必须加强对沥青路面材料的配合比及拌合的重视度，保证路面的质量。
2沥青路面与水泥混凝土路面比较
传统的路面建设大部分为水泥混凝土路面，水泥混凝土路面也有它独特的性能，具有较强的耐磨性和耐冲击性，能够承载较高的负荷，并且有很强的耐化学腐蚀的作用，属于刚性路面，但是水泥混凝土路面建设所花的时间长，消耗大量的人力物力，而且路面的厚度也是极大的，严重的影响了公路行车的舒适度，而且也不利于维修和公路升级操作，人们对行车舒适度的要求是远远不够，这种水泥混凝土路面已经不能满足社会发展的需求。沥青路面无接缝平整度较好，而且具有很好的行车舒适性，公路建设工程进度也是很快的，工期较短，节省了大量的人力物力，维修和升级工程也是易操作的，因此，目前沥青路面的使用较为广泛。但是由于沥青是感温材料，强度较低，在夏季高温时沥青混合料易发生移位，从而使得路面形成车辙推移等，在冬季时沥青材料的抗形变能力降低，导致路面出现开裂，这些都直接影响着路面的行车舒适度。因此，本文针对这种情况介绍一种新型的路面材料即以沥青材料为母体的半软性路面材料来解决问题。
3半柔性路面材料的结构性能
以沥青材料为母体的半柔性路面材料作为一种新型的路面材料，为公路的建设和发展做出了很大的贡献。由沥青混合料与水泥基材料混合制成，利用骨料嵌挤原则，再加上沥青的粘弹作用使得沥青与水泥基材料进行充分的粘合，从而提高了复合材料的强度，路面的承载能力大大增加。这种路面还具有很好的高温稳定性和低温抗裂性，使得公路在受气温的影响较小，不易在温度过高或过低的情况下发生变形和破坏，同时还具有很强的耐磨性、耐油、耐酸、防滑等很多优良性能。正是因为半柔性路面独特的材料特质和结构性能，大大增加了路面的平整性，而路面平整性是影响行车舒适的直接因素，因此，该材料的使用给行车舒适创造了很大的条件。目前在很多情况下建设的是这种半软性路面，如高速公路，隧道路面等地方。
4总结
为了顺应社会的发展，公路的建设越来越受到人们的重视，而在社会的发展过程中，人们对行车的要求也越来越高，人们不再仅仅满足于通行的方便，对于行车的舒适度提出了更高的要求。对于公路的建设来说，影响行车舒适度的直接因素则为，道路的平整度，而道路的平整性也受到很多因素的影响，本文首先对影响沥青路面平整性的因素进行分析，然后将沥青路面与水泥混凝土路面进行了详细的比较，对于材料的结构和性能的优劣性进行分析，最后介绍了一种新型的半软体路面，这种以沥青材料为母体半软体路面具有很好的行车舒适性，满足了人们对行车舒适的需求。对于公路的建设和发展还在不断的探索之中，不同材料的混合与应用，都是为了满足建设的公路拥有最好的性能。
参考文献
[1]江淳，周奇.浅谈公路工程沥青路面施工技术与质量控制_路桥科技，2013，28：218.
[2]李建华.沥青路面施工技术与质量控制[J].交通世界，2013，16：206-207.
[3]李庆庆.公路工程沥青路面施工技术与质量控制分析[J].河南科技，2013，3：116，155.
隧道沥青路面材料阻燃技术研究 篇4
目前,国内外公路隧道路面大部分采用水泥混凝土。但通过对中国西部多个省的公路隧道进行调查,发现隧道中的水泥混凝土路面在使用中存在如下几个主要问题:行车舒适性差、表面抗滑性能不良、行车噪音大、路面接缝破坏较多、路面积水不易排除等。造成这些问题的原因,一方面由于水泥混凝土的刚度很大,施工平整度控制不好就会造成行车的颠簸,导致较高的噪音;另一方面水泥混凝土路面的表面构造不发达,同时长期使用过程中,车辆进入隧道时会减速,驶出隧道会加速,使得进口和出口两端路面抗滑性能衰减很快。而沥青混凝土路面具有无接缝、表面平整好、行车平稳、舒适、施工机械化程度高、进度快、质量好、维护简单等优点,为了提高隧道路面的行车安全舒适性,采用沥青混凝土路面已成为隧道路面的主流。
但沥青是一种易燃性材料,隧道内路面处于一个相对封闭的环境中,隧道内部封闭潮湿、通风条件差,倘若发生交通事故而引发火灾,将使沥青燃烧后释放的有害气体严重影响人的身体健康,甚至危及人员的生命安全。
近10年来,公路隧道的不断涌现和隧道交通量的增大以及运输物品的复杂化,增加了交通隧道的火灾隐患,引发了不少严重的火灾事故。隧道火灾不仅严重威胁着人们的生命财产安全,而且对交通设施、人类的生产活动造成巨大的影响。这些引起了人们对隧道安全性与火灾问题的极大关注。随着沥青混凝土路面在隧道建设中的广泛的应用,对隧道安全性和火灾问题的关注更是提到了一个全新的高度,但现阶段,对于沥青混凝土路面抵抗火灾能力方面的研究还不够充分,在隧道阻燃抗滑路面材料的研究与开发方面尚未取得突破性的进展,所以亟待开发一种具有阻燃抗滑性能的沥青混凝土路面。这对消除交通事故隐患,具有重要的现实意义。并且在我国大力推进西部大开发的政策施行之际,研究公路隧道火灾,对于保障社会主义现代化建设的顺利进行,保障交通事业的迅猛发展,保障人们群众的人身和财产安全方面都具有重大意义。
1 阻燃技术
沥青路面将逐步取代水泥路面成为公路隧道路面的主流,但是,目前国内外阻燃沥青路面的研究主要侧重于阻燃沥青的研究。
我国在安徽沿江高速公路中就应用了阻燃沥青混凝土路面。安徽沿江高速公路是国家和安徽省重点建设工程,其中YJ1-LM02合同段工程中,共有4条隧道(朱村隧道、梅冲1号隧道、梅冲2号隧道以及大尖山隧道)做沥青混凝土路面铺筑。为了提高沥青混凝土路面在隧道中的阻燃防火性能,这4条隧道沥青混凝土路面的表面层施工中采用阻燃沥青混合料铺筑。在沿江高速公路YJ1-LM02合同段隧道工程中采用了一种对沥青混合料进行阻燃改性的颗粒状阻燃改性剂—FRMAXTM阻燃改性剂。经业主、监理和阻燃剂供应方共同现场取样,送国家防火建筑材料质量监督检验中心检测。检测结果:阻燃沥青的氧指数为26.0%。此数据表明:本项目用沥青混合料达到了隧道沥青混凝土路面阻燃要求。
我国对用阻燃剂代替聚酯纤维进行阻燃和采用多孔隙沥青混凝土路面进行阻燃基本上没有应用,但已经有部分研究室进行了初步研究并发现阻燃效果是明显的。比如:张厚记博士发表在2006年4月第28卷第4期《武汉理工大学学报》上的一篇文章—《碱性矿物纤维增强沥青混合料的研究》,里面就指出碱性矿物纤维可以作为沥青路面的增强纤维和阻燃纤维,特别适用于隧道内的阻燃沥青面层。
另外由杨良等发表在2004年8月第4卷第四期《安全与环境学报》上的一篇文章—《OGFC面层在公路隧道防火中的作用》里面就对OGFC面层的阻燃性能进行了初步的研究,并指出从从防火的角度来看,OGFC面层应该成为隧道路面的首选。
综上所述并结合隧道的特殊使用环境,提高隧道路面阻燃性能的主要研究思路是: 1)尽量提高建筑工程中可燃材料的阻燃性能,或者在保证使用性能的条件下尽量用不可燃材料代替可燃材料的使用; 2)在火灾发生后最大限度的减少可供燃烧的物质。
根据材料阻燃技术研究的思路,在沥青及沥青混凝土阻燃技术的研究中采用的阻燃方法是: 1)在沥青中掺加阻燃剂,提高沥青的阻燃性能; 2)用不可燃的矿物纤维代替工程上广泛使用可燃聚酯纤维,尽可能减少混合料中可燃成份的用量; 3)采用具有多孔结构的开级配沥青磨耗层(OGFC)排除隧道火灾中的液态燃烧物质。其中开发阻燃沥青,在隧道阻燃方面得到了广泛的研究,也在部分公路隧道工程中得到了应用。
2 阻燃机理研究
2.1 阻燃沥青的阻燃机理
阻燃沥青是在沥青中掺加适当的阻燃剂,并通过一定的改性工艺制备而成,其燃烧性能被大大抑制,甚至达到难燃程度。用制备出的阻燃沥青进行沥青混合料设计,制备出既具有阻燃性能又满足路用性能技术要求的沥青混凝土。
赋予沥青一定的阻燃性,现在已有多种技术,包括接枝和交联改性技术、抑制降解技术、催化阻燃技术、气相阻燃技术、成炭隔热技术、冷却降温技术等。目前广泛采用的是气相阻燃技术与冷却阻燃技术。
2.2 矿物纤维的阻燃机理
现在工程上广泛使用的是聚酯纤维,而聚酯纤维是可燃的,这样在火灾中可能会起到一定的助燃效果,增大火势。矿物纤维是以天然矿石为原材料,通过高温熔化拉丝制备而成,不具有燃烧性,用矿物纤维代替聚酯纤维,减少了火灾后可燃烧物的量,可以在一定程度上缩短火灾持续时间,降低灾害程度。目前工程中应用的矿物纤维包括石棉纤维、玄武岩纤维及各种保温矿物纤维材料,石棉纤维具有一定的毒性,用于路面建设会存在一定的健康隐患,各种保温纤维质地疏松,抗拉强度及拉伸断裂延伸率等都无法满足路面纤维材料的技术要求,而玄武岩纤维采用玄武岩作为原材料,与沥青的粘附性好,拉伸强度等都能满足路面工程的技术要求,并在国内外部分工程得到了应用,更适于隧道阻燃沥青路面工程。
2.3 OGFC阻燃机理
开级配沥青磨耗层(Open-grade Asphalt Friction Course OGFC)是一种具有高孔隙率的开级配沥青混合料,空隙率高达18%～25%,具有排除路面积水,减少水雾、眩光,降低噪音,抗滑性能好,防止水漂等功能。用其铺筑隧道路面防滑磨耗层,不但能显著提高雨天抗滑性能,减少噪声和防止眩光,而且在隧道防火中也能发挥重要作用。
公路隧道火灾的发生与液体燃料的泄漏相关性很大,并且液体燃料泄漏后可能会沿着隧道路线方向流淌,引燃其他车辆。OGFC面层的阻燃机理就在于:当隧道内发生液体燃料泄漏时,液体燃料能够通过空隙迅速渗入排水面层,最终排入道路两侧的边沟。即使液体燃料泄漏后立刻着火,OGFC面层也能够吸收和排放掉一部分燃料,这样就减少了可供燃烧的燃料,抑制液体燃料的流淌,一定程度上控制火势,从而达到防火阻燃效果。而减少掉的液体燃料又分为两种情况,排放掉并流入道路两侧的边沟的那一部分燃料,已经远离了着火点,这部分的燃料将不会参与任何燃烧,另外OGFC面层中的空隙中还吸收有一部分燃料并处于饱和状态,这部分汽油虽处于着火点的高温状态下,有短时间的燃烧现象,但由于OGFC面层中的空隙中是一种饱和状态,空隙中没有足够的氧气,虽然含有大量的液体燃料,并处于高温下,液体燃料在短时间内会由于缺氧而自熄。
OGFC的另一个优点是,在所有沥青面层中,OGFC的沥青含量较少。这意味着减少了隧道火灾中可供燃烧的沥青量。假设OGFC含油量为4%,SMA的含油量为6%。对于隧道内宽8 m,厚5 cm的沥青面层,每1 m OGFC混合料(密度2.1 g/cm3)比SMA混合料(密度2.3 g/cm3)少用沥青21.6 kg。单位体积的OGFC的沥青用量仅为SMA沥青用量的61%。
OGFC的排油防火能力取决于其渗透性能。OGFC面层的排水过程分为2个阶段,首先是雨水从路表面通过竖向的孔隙渗入到路面内部,然后通过横向的孔隙排向路面边缘。实际上这两个阶段是同时进行的,水向下渗时,一旦遇到横向连通空隙就会转为横向流动。当汽油泄漏在OGFC面层上时,也具有类似的渗透过程。因此OGFC的阻燃性能取决于空隙率,同时存在较多的连通孔对阻燃性能也会有很大的提高。
3 复合阻燃技术试验研究
总体来讲国内在隧道路面阻燃方面的研究是比较少的,前阶段所应用阻燃技术在阻燃效果上有一定的不足。比如实际使用比较多且具有良好阻燃效果的阻燃剂十溴二苯醚在阻燃过程中会分解出有毒气体,这样在火灾中阻燃路面的确达到了一定的阻燃性能,火势有所减小,但隧道内却充满了有毒气体,隧道中的人员可能会因为不易疏散长时间停滞而吸入大量的有毒气体而导致中毒。并且这种阻燃剂在热伴法施工过程中,由于在施工温度下会分解出一小部分有毒气体,于是要求施工中需要采取过多的保护措施不便于施工,影响施工进程。又比如使用氢氧化镁、氢氧化铝等冷却性阻燃剂,对于小的火势有一定的阻燃效果,但对于大量的汽油燃烧而且是在隧道这种特殊环境内,其阻燃效果并不明显。
另外一些学者提出的用矿物纤维代替聚酯纤维以及采用多孔隙沥青混凝土面层也都有其局限性。矿物纤维的加入相对于采用聚酯纤维沥青面层材料的路用性能有很大的降低,必须采用高粘度改性沥青,并提高矿物纤维的掺量,以弥补损失路用性能。同时,纤维作为稳定剂外掺,其掺量是很低的,用不燃的矿物纤维代替可燃的聚酯纤维,对阻燃性能的提高效果并不是很明显。
结合以上各种阻燃技术的弊端,笔者提出了在保证路用性能的前提下对材料和结构两个方面同时进行阻燃处理的设计思路:
在材料上,对沥青进行阻燃处理以及采用不燃的矿物纤维代替可燃的聚酯纤维,减少沥青混合料中可燃物质含量;其中阻燃剂采用实验室研制的无机高效阻燃剂,即减少有机阻燃剂毒性对人的伤害,又可以与有机阻燃剂的效果想媲美;矿物纤维采用絮状,相比与常用的切断状,絮状矿物纤维对路用性能的影响相比与采用聚酯纤维时的情况是接近的。
结构上,设计多空隙结构沥青路面材料—OGFC,在液体燃料泄漏时,燃料能够通过孔隙迅速渗入沥青混凝土内部,并由于空气含量的减少而自熄,这样就减少了可供燃烧的燃料,抑制了燃料的流淌及火势的蔓延,从而达到防火、阻燃的效果;另外OGFC的沥青含量相对较少,再添加一定量的沥青阻燃剂,将降低隧道火灾中沥青参与燃烧的机率和含量。另外,OGFC抗滑性能优良,提高了隧道的行车安全性,降低交通事故发生率,在一定程度上也防止了火灾的发生。
最后优化沥青混合料的级配,设计研究最佳孔隙率,以达到最佳阻燃性能,同时采用外加剂等提高阻燃沥青混合料的路用性能,以满足隧道路面的使用要求。
3.1 试验方法
燃烧试验选用规格为30 cm×30 cm×5 cm的试件,放在钢制挡板上,以100 g 90#乙醇汽油作为燃烧物(见图1)。温度变化采集点为试件表面中心和试件正上方30 cm处,试件的表面温度利用红外线温度感应器测定,试件上方环境温度采用K型热电偶温度测试器测定[15]。燃烧时间采用秒表记录,从点火开始计时,看不到明火时为终止时间。并分别在燃烧试验前后称取试件的重量,计算逃逸汽油量。采用燃烧时间、逃逸汽油量、温度变化综合评价C30水泥混凝土、AC-13、SMA-13及OGFC-13的防火阻燃性能,其中AC-13、SMA-13未添加阻燃组分,OGFC-13添加了阻燃组分。
3.2 结果与讨论
试件表面和上方30 cm空气的温度变化曲线图(图2、图3),燃烧时间、逃逸汽油量、烟气状况等相关指标见表1。
2组试验中OGFC-13的试件表面和试件上方空气的峰值温度都远远低于其他3种道路材料,仅在172.6 ℃和42 ℃,并且在整个燃烧试验过程中的温度也都低于其他试件,其温度变化范围比其他几种材料的变化范围要窄得多。在逃逸汽油量方面,OGFC-13的逃逸汽油量都远远高于其他几种路面材料,相比于其他几种路面材料,OGFC-13试件逃逸了大量的汽油,逃逸汽油量达到80%以上。说明OGFC-13试件中一定含有大量的未参与燃烧的残留汽油。另外阻燃沥青制OGFC-13沥青混合料的燃烧时间也远远低于其他路面材料,只有82 s,仅为SMA燃烧时间的1/4,表现出优异的阻燃防火性能。另外在燃烧实验过程中,OGFC-13试件表面火焰小,几乎看不到黑烟的释放仅有少量烟雾产生,而其他3种路面材料在汽油燃烧的过程中伴随有黑烟产生。说明采用复合阻燃技术的防火性能优良。
4 结 语
采用复合阻燃技术即从结构和材料2个方面同时进行综合阻燃的的设计思路,采用无机高效阻燃剂、矿物纤维等产品,设计大空隙沥青路面,发挥了各种阻燃技术的优点,很大程度上避免独立阻燃技术的缺点,试验结果也表面其优势和效果明显。因此笔者认为利用各种阻燃机理进行综合阻燃处理将会是今后隧道沥青面层材料阻燃技术的主要发展方向。而解决公路隧道火灾问题,对加快我国隧道工程,甚至交通道路工程的建设都有积极的指导和参考意义。
摘要：综述国内外隧道阻燃沥青路面材料的研究进展状况,介绍了3种阻燃技术的机理和特点,讨论各种阻燃技术在试验、工程上的研究与应用情况,提出复合阻燃新技术。研究表明采用复合阻燃技术制备的沥青混凝土路面燃烧时间较水泥混凝土缩短一半,逃逸汽油量高达89%,路表温度控制在200℃以下,空气温度不足50℃,其阻燃、防火性能优异。
路面材料 篇5
摘 要：本文通过调研分析隧道内气候环境对路面结构与材料的影响，分析隧道内特殊气候环境对路面结构与材料的要求，综述目前我国公路隧道内路面结构与材料的型式，论述隧道内路面结构的施工工艺与方法，针对目前公路隧道路面结构与材料现状，提出了今后的研究方向。关键词：公路隧道 路面结构 路面材料 研究及展望
1.前言
随着我国公路建设的迅速发展，公路隧道不断增多。据第二次全国公路普查统计，到’### 年底，全国已建公路隧道1684处，总长达628km。
为了贯彻党中央、国务院关于西部大开发的战略决策，改变西部地区公路建设的落后面貌，交通部确定了加快西部建设发展的总体目标，计划利用20年的时间，基本形成布局合理、功能完善的公路运输服务网络，基本适应西部地区国民经济发展的需要。要实现这一目标，西部地区要建设1.26万公里的国道主干线、1.5万公里的八条省际公路大通道和22万公里的县乡公路。
由于西部地理环境特点，待建公路将向山区发展的趋势，公路隧道无论数量、长度都会有更多的增加，而且规模将越来越大，类型（陆上、水下）将越来越多。面对这一繁重建设任务，但又经济基础薄弱、建设资金匮乏的形势，降低公路投资和维修造价（包括隧道路面）是西部地区许多省区迫切需要解决的问题。
由于各方面的原因，我国对隧道路面结构和材料的研究比较薄弱，隧道路面大多采用水泥混凝土路面，结构型式单一，由于没有针对不同隧道路面的特点进行结构与材料的研究，已建的隧道水泥路面出现了诸如：剥落、断板、接缝破坏、抗滑性能差、平整度低、噪声大等问题，严重影响了隧道通行能力和使用性能。
因此，开展隧道内路面结构与材料研究、调查、观测和分析隧道内气候环境对路面结构与材料的影响，分析隧道内特殊气候环境对路面结构与材料的要求，研究公路隧道内路面结构设计方法与材料设计方法与设计标准，研究隧道内路面的施工工艺与质量控制方法，以及隧道内路面的修复技术，是十分必要和及时的。为此，交通部在’##’ 年西部交通建设科技项目中列入了此项目的研究任务。
2.隧道内环境对路面结构与材料的影响
隧道内是一个相对封闭、空间狭小的管状环境。隧道内没有隧道外的日晒雨淋气候，一般夏季隧道内比洞外气温低，冬季气温较洞外高，全年气温相对稳定，温度变化幅度小，温差小；但隧道内湿度大，比较潮湿，地下水丰富。隧道内空气流动性小，空气易污染；隧道内没有日照，常年处于黑暗中，能见度低。因此，隧道内路面与一般道路、桥面铺装结构在使用环境上存在较大的差别，需深入调查、观测和研究隧道内气候、环境对路面结构和材料性能的影响。
2.1 隧道内环境对路面结构的影响
隧道内没有日晒雨淋对路面结构的影响。隧道内气温，一般夏季隧道内比洞外气温低，冬季气温较洞外高，全年气温相对稳定，温度变化幅度小，温差小，气温的年周期变化、日周期变化小，水泥混凝土路面板内的温度应力也小，路面结构的收缩变形小，不易开裂。
隧道内湿度大，比较潮湿，地下水丰富，易产生水损害和基础唧泥，直接影响路面的使用性能与耐久性，尤其是沥青路面。同时也影响到路表面的抗滑性能，不利于行车安全，对路表面的抗滑性能提出了更高要求。
2.2 隧道内环境对路面材料的影响
隧道内潮湿、地下水丰富，路面材料须有较好的水稳定性，抗水损害的能力要强，同时要求材料的抗滑性能优良，一般选用水泥混凝土路面；隧道内交通噪声大，路面材料最好具有吸收噪声的功能，或者具有一定的减噪能力；隧道内基础强度不均匀，路面材料的整体强度很重要；隧道内空间小，不利于大型机械化施工，路面须具有良好的施工性能。
2.3 隧道内环境对路面施工的影响
隧道内是一个相对封闭、空间狭小的管状环境。隧道内不利于大型施工机械作业，对需要大型施工设备的路面结构不适合，同时给施工及养护造成困难，尤其养护作业时交通组织与交通安全维护问题较大。
2.4 隧道内环境对交通的影响
隧道内管状空间噪声反射率高，交通噪声严重；隧道内废气污染严重，主要是汽车所排放的一氧化碳（CO）和柴油车所排放的烟雾，直接危害乘客的健康，且烟雾、尘土等又会使隧道内能见度降低，影响行车速度与行车安全。
3.隧道内环境对路面的要求
隧道内是一个相对封闭、空间狭小的管状环境，具有独特的气候环境，温差小、湿度大、空气污染严重、交通噪声大等特点，对隧道内路面结构与材料提出了一些特殊的要求。
公路隧道内路面由于特殊的气候与环境，要求其结构密实、路面平整、水稳定性好、强度高，并具有良好的抗滑性能、耐久性和抗磨耗性；不透水，抗水性好，有良好的排水系统；抗腐蚀能力强，漫反射率高，颜色明亮，易修补。
隧道路面材料一般按普通道路建筑材料的技术指标与标准来要求和进行材料组成设计，但隧道内其特殊的气候环境和功能要求，其材料性能指标与技术标准也应作一些调整和变动，以适应隧道路面的技术要求。
4.隧道内路面结构类型与材料
4.1 水泥混凝土路面
目前及多年来主要采用水泥混凝土路面结构型式，其主要优点是：水稳定性好，地下水对其影响小；结构强度高，承载能力强，耐久性好；颜色浅亮对照明有利。但水泥混凝土路面洞内噪声大，路面结构接缝造成平整度相对较差，行车舒适程度不如沥青路面，一般路面抗滑性能难以满足技术要求；由于颜色浅，路面标线与路面的对比度低，路面标线的效果受到影响；水泥混凝土路面一旦损坏，养护维修困难，由于空间狭小、亮度低，不利于作业和交通组织。
隧道内路面抗滑性能不足应引起重视。山西晋城至阳城高速公路中的牛王山隧道，长1860m，双洞、路面各宽8m，路线纵坡2.2%，水泥混凝土路面，1997年底建成通车。而南线混凝土路面抗滑性能急剧下降，表面构造深度由竣工初期的0.72mm下降到1999年6月（一年半）的不足0.2mm，从外观来看，路面横向拉槽逐渐变浅或消失，表面光滑，手感油腻，呈镜面现象；而交通事故大幅上升，1999年占全线交通事故的50%。养护单位采用纵向刻槽方式进行抗滑能力的恢复，效果良好。
4.2 沥青路面
以前隧道内路面较少采用沥青路面，由于隧道内温差小、潮湿，全年保持在一个较低、较恒定的温度，如采用层铺法或路拌法施工的沥青表面处治、沥青贯入式、乳化沥青混合料等，一般不容易成型良好；潮湿的使用环境直接影响沥青路面的使用性能与耐久性，容易产生水损坏，耐久性不如水泥混凝土路面；沥青路面颜色黑，反射率低，直接影响路面的亮度（照明度），其优点是平整度好、抗滑性能易保障、噪声低，行车舒适、安全，且损坏维修方便，与路面标线颜色对比强烈，利于高速公路中的分道行驶。
因此，《公路隧道设计规范》（JTJ 026-90）中，一般情况下，建议采用水泥混凝土路面。隧道内干燥无水、施工方便时也可采用沥青路面。
近年来，随着我国公路建设的迅速发展，公路隧道越来越多，尤其是高速公路中的隧道建设，并对隧道路面的汽车行驶的安全性与舒适性、对隧道路面的表面抗滑性能和噪声要求比一般公路隧道提出了更高的要求，特别是行车安全性、舒适性和环保上的要求。因此，一般小型机具施工的水泥混凝土路面难以满足这方面的要求。
在国外大多数的公路隧道路面采用沥青路面。在我国也有专家提出，一般公路隧道采用水泥混凝土路面，但高速公路隧道宜采用沥青路面，特别是高性能的沥青混合料，如SAC、SMA、OGFC等。如福建省章龙高速公路中的东家畲隧道，长205m，路面结构为：4cmSBS改性沥青SMA-10+改性乳化沥青粘层及自粘式玻璃纤维格栅+4cm改性沥青AC-13+25cmC35水泥混凝土基础+C10贫混凝土找平层，通过年半年的
通车运行，效果良好。而旁边的如山头隧道的水泥混凝土路面，抗滑性能急剧下降，短短3个月时间发生了近20起交通事故。
4.3 连续配筋混凝土路面
美国最先使用连续配筋混凝土路面，早在1921年，在华盛顿特区修建了第一条连续配筋混凝土路面，以探索其工作原理与使用效果，随后德克萨斯州、弗吉尼亚州、宾夕法尼亚州、马里兰州等地开展了大规模的工程试验，得到了比较满意的结果。现行的设计规范为1990年美国联邦公路局（FHWA）颁发的刚性路面规范。在美国全国大量修建高速公路和机场道面时（州际公路与国防公路系统）大量采用了连续配筋混凝土路面，据统计，这种路面的总里程已超过32000km。经过20多年的使用实践，绝大部分路面完好无损。在亚洲，除日本之外，泰国于1988年在南北高速公路上铺筑了150km的连续配筋混凝土路面，采用了英国交通部的设计规范进行设计。
在我国，由于连续配筋混凝土路面用钢量较大，造价较高，一般公路建设中受投资的影响极少采用，2000年以前，仅在江苏省的盐城和镇江等两地各修筑了1km的试验工程。现行《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTJ012—94）也只建议在高速公路与一级公路建设中使用。规范提出的连续配筋混凝土路面设计方法主要参考国外的设计方法和试验路的成果，同时，规范也指出许多问题有待深入研究。2002年湖南省耒宜高速公路建设有限公司在京珠主干线湖南耒阳至宜章段修筑了44km的连续配筋混凝土路面，通过近一年的使用，目前状况良好，行车性能舒适。
由于连续配筋混凝土路面是一种在路面的纵向配置了足够的钢筋，取消了横向接缝的路面形式，它对减少路面水损害破坏，改善隧道路面的使用品质有明显的成效。5.隧道内路面施工特点
隧道内空间狭小、亮度低、空气潮湿，对施工操作不利，目前隧道内水泥混凝土路面大多采用小型机具施工，无法满足平整度的要求，而且施工质量控制困难。目前迫切需要研究采用大型施工机械进行隧道内水泥混凝土路面与热拌热铺沥青混凝土路面的施工技术与质量保障措施。6.隧道内路面结构与材料研究展望
我国是一个多山的国家，2-3左右的国土是山地或重丘，在公路建设中，公路隧道从无到有，从短到长，从简单“土洞”到设备功能齐全的现代化隧道。近年来，随着我国高等级公路的发展，公路隧道建设的规模越来越大，通过这些隧道的实践，推动了科学技术进步，交通部门有关单位近年来围绕工程实际问题开展科学研究，取得了系列研究成果，但对隧道内路面研究不多，而隧道内路面的好坏直接影响到隧道的使用质量与使用效果。因此，有必要对隧道内路面开展更深入的研究，更好地提高隧道内路面行车舒适性、行车安全与通行能力，应在以下几个方面更好地开展研究工作。
1）采用先进的电子测试技术和无损检测技术对隧道内气候、环境和路面使用性能进行周期性观测与调查，全面掌握隧道内气候、环境的特点及其变化规律，结合平面温度场和三维温度场等理论，采用非线性有限元分析方法，在试验研究的基础上进行分析，把握其对隧道路面结构与材料的影响程度。
2）应用连续配筋混凝土路面提高高速公路隧道路面的整体强度、耐久性和行车舒适性能，以满足高速公路以及隧道路面对路面结构的功能要求。
3）采用混凝土板斜接缝、不等距刻槽、滑模摊铺施工技术提高水泥混凝土路面表面的抗滑性能、平整度与降低噪声水平；采用高性能减噪沥青混合料，提高沥青路面表面构造深度，降低行车噪声，提高行车舒适性能。
4）应用水泥混凝土、连续配筋混凝土、钢筋混凝土、贫混凝土基层提高隧道内沥青路面的整体强度，减薄路面结构总厚度，满足隧道内施工上的要求。
5）研究隧道内路面结构的综合防排水技术措施。
6）利用室内大型直道疲劳试验和先进的$%&’ 沥青及沥青混合料试验设备进行路面新材料和新结构的试验验证，结合理论分析，提出隧道内路面结构设计方法。
针对目前公路隧道路面结构与材料现状，提出今后的研究方向，供我国公路隧道尤其是西部地区公路隧道的建设及养护参考，以提高隧道路面使用性能、使用寿命及服务水平，降低行车噪声和养护成本，提高公路隧道运营的安全与综合效益。结论
应在深入调查、观测和研究气候、环境对隧道内路面结构和材料的影响基础上，以实体工程为依托，通过调研、现场观测、室内外试验、工后观测和理论分析，结合新材料、新结构、新工艺、新技术等的应用研究，科学、系统地提出隧道路面结构合理型式、合理厚度和结构组合，提出隧道路面材料设计指标与技术标准，提出隧道路面结构施工工艺以及隧道旧路面的修复技术，用以指导我国公路隧道尤其是西部地区公路隧道的建设及养护，提高隧道路面使用性能、使用寿命及服务水平，降低行车噪声和养护成本，提高公路隧道运营的安全与综合效益。
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路面材料 篇6
【关键词】 道路工程;沥青路面;沥青;集料;加工特性;评价指标
Shallow talk asphalt road noodles original standard and its quality of the material technique control
Tang Zhi-feng
(Great Highway Engineering Co., Ltd. Guangdong governor Guangzhou Guangdong 511431)
【Abstract】Asphalt with gather to anticipate is spread to build asphalt road noodles of two big main original material, its function quality direct relation arrive road noodles construction quality.This text aim at an asphalt and gather to anticipate two big original technique characteristics and key index sign of material carried on study and combine our country the asphalt road noodles construction actual circumstance, put forward correspond of quality control measure and suggestion.
【Key words】Road engineering;Asphalt road noodles;Asphalt;Gather to anticipate;Process characteristic;Evaluation index sign
1.概述
近年来,我国各地高速公路建设蓬勃发展,如此同时,交通量迅猛增长、超载现象十分普遍,这些都对沥青路面修筑质量提出了更高的要求。为了提高沥青路面施工质量,在近几年新建的高速公路中,都采用了先进的拌和、摊铺和碾压设备;对于原材料,则结合各地区实际情况,均提出不低于国家规范的技术指标要求,并且,为了更好的控制原材料质量,制定了相应的原材料质量保证措施,如:沥青监管制度、集料准入制度等。然而,由于各地沥青路面施工水平存在差异,对规范的理解和认识也存在分歧,尤其是对一些一直以来都存在争议的指标,更是琢磨不定。如:改性沥青的选用及技术标准、改性沥青的稳定性评价,集料针片状指标的取值、细集料棱角性指标及其测试方法、矿粉的技术要求及质量控制等等。这些看似不是问题的问题,在实际工程中却往往困扰着广大路面施工技术人员。笔者结合自己多年来从事沥青路面的施工经验,浅谈在沥青路面施工过程中如何把握沥青和集料的相关技术指标及如何进行原材料的质量控制。
2. 关于沥青胶结料
国际上针对沥青的分级主要有两种,一种是基于针入度和粘度的分级方法,一种是基于PG等级的分类方法,后者主要是源于Superpave技术的胶结料评价方法和体系。之所以要对沥青进行分级,主要是考虑到交通荷载及气候对沥青胶结料的性能要求。在我国,沥青是按照针入度指标进行分级的,如通常说的70号沥青,即表示该沥青的针入度满足60-80的范围要求。实际施工过程中,通常针对到场的沥青进行针入度、软化点、延度三大指标的检测,检测符合要求后,方可用于路面施工。采用针入度或针入度指数PI作为沥青的分级指标,辅以延度、软化点等指标的检测。实践表明,这些指标与沥青路面的实际使用性能相关性并不好,不能很好的体现气候及交通荷载条件对沥青胶结料的要求。在实际工程中选择沥青时,往往缺乏可操作性,针对性不强。在美国,SHARP计划提出了基于路用性能的沥青分级方法,即PG分级,PG等级根据沥青的高、中、低温粘弹特性,标准不变,改变试验条件(温度)得到沥青的高、低温等级。实际应用时,根据项目所在地气候及交通条件,计算路面的最高与最低设计温度,综合考虑交通条件后进行沥青胶结料的选择。因此,建议在沥青路面施工过程中,对沥青除了进行常规的三大指标测试之外,还应结合项目所在地气候及交通条件,对所选用的沥青胶结料进行PG等级的测试,了解所选用的沥青是否满足PG等级的要求。对于改性沥青,按照改性剂(聚合物)的不同,我国将其分为三类:(1)橡胶类:SBS;(2) 热塑性橡胶类:SBR、SIS;(3) 热塑性树脂类:PE、EVA。美国superpave中,按高、低温6℃温差为一等级进行划分。温度计算方法如下:
设计高温等级:
T20mm=(Tair-0.00618Lat+0.2289Lat+42.2)×0.9545-17.78
T20mm——路面设计高温;
Tair——15～20年每年连续7天高温平均按98%概率的统计;
Lat——地理纬度。
设计低温按最低平均气温的统计值计取。对于改性沥青,应重点关注其均匀性,也叫存贮稳定性。改性沥青的存储稳定性与改性剂种类、添加量、改性剂与基质沥青配伍性等因素有关。改性沥青的存储稳定性可取不同部位的沥青,进行软化点、针入度、延度等试验,用指标差值来分析其存储稳定性。目前,我国改性沥青储存性能指标主要检验软化点差。有研究表明:改性沥青存储第4天,软化点差值达到规定极值,第9天已超过允许值。因此,在工地现场,改性沥青贮存时间不宜超过4天,若超过4天,需对改性沥青主要指标重新进行检测,当贮存时间超过9天,改性沥青应废弃,或降低等级使用。
3. 关于集料
在我国,沥青路面早期破坏形式主要表现为二类,一类为雨季后出现的水损害,一类为高温季节出现的车辙。沥青路面早期破坏发生的原因是多方面的,但是路面集料的質量管理失控是其主要原因之一。集料质量差是目前路面建设中比较突出的问题,主要表现为:材料不洁净、粉尘多、针片状含量超标、级配不稳定等。我国高速公路建设中的路面集料大多取自社会料场,各料场质量、规格参差不齐,级配波动较大,造成混合料质量不稳定。因此,加强集料加工质量的控制是提高和保证路面使用性能的重要措施。现行规范关于集料指标的技术要求中,按其性质可分为二类:一类是反映材料来源的“资源特性”,即材料的天然特性,它是石料产地所决定的,如密度、压碎值、磨光值等。另一类是反映加工水平的“加工特性”,如石料的级配组成、针片状含量、棱角型、砂当量、亚甲蓝值、粉尘含量等。属于“资源特性”的指标往往受到产地和成本的制约,可选择和变更的余地不大。因此,要正确理解和合理选择集料的加工性指标,且在施工现场从严控制,这是加强路面集料质量管理的重要内容。
3.1 粗集料针片状指标的取值与试验。集料中的针片状颗粒对沥青混合料的性能有较大影响。由于针片状颗粒很容易在施工过程中被刚性轮碾压和振动碾压所粉碎、折断,施工性能极差,而且在沥青混合料内部遗留下相当数量没有被沥青膜裹覆的折断面,成为混合料内部的微裂缝。这些微裂缝将使沥青路面在受力作用时产生应力集中而导致裂缝扩展开裂。集料的针片状颗粒含量与石质有关,越坚硬的石料越容易产生针片状颗粒。而针片状颗粒的数量更取决于破碎设备的类型。压碎式的颚板式破碎机生产的碎石中针片状颗粒含量较多,撞击破碎的冲击式破碎机、锥式破碎机则要少得多。即使同样为打击式破碎机,但锤重、锤的数量、打击频率对针片状颗粒的数量也有较大影响。因此,粗集料针片状颗粒含量是集料的一个重要指标,试验结果表明,针片状颗粒在施工中和在交通荷载作用下容易破碎,路面集料的破损情况与粗集料的针片状颗粒含量关系密切。关于测定方法,我国《公路工程集料试验规程》(JTJ058-2000)已明确规定,对于沥青混合料及基层、底基层集料统一采用游标卡尺量取,这与美国ASTMD4791-95规定的针片状颗粒含量测试方法和测定机具基本上是相同的。而规准仪适用于水泥混凝土集料。
关于采用什么样的指标标准来评价粗集料针片状颗粒含量问题,在美国,SHAP的SUPERPAVE仅规定1:5一个标准,要求在交通量大于100万辆的路段不得超过10%。但实际上小于1:5的颗粒含量很少,所以NCAT(美国国家沥青技术中心)的研究认为以1:3或1:2来评价针片状颗粒含量比1:5要好。尽管NCAT对粗集料的规定中有1:3和1:5两个不同标准的要求,但实际上只有1:3的有用,并且要求针片状颗粒含量小于20%。上世纪90年代,在我国,采石场集料破碎机械仍比较落后,针片状颗粒含量超标的问题非常突出,所以在制定规范时对此指标的争议较大,当初在制订《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)时要求不大于15%,是出于促使我国集料加工水平的目的从严要求,为了达到此要求,必须改变破碎设备有颚板式破碎为锤击式才有可能。后来《公路沥青路面设计规范》(JTJ014-97)的条文说明中又提到要求粗集料的针片状颗粒含量应不大于10%,据施工单位反映,此要求有时实在难以达到,即使达到要求,但粗颗粒的棱角性损失较多,因此根据国外标准和我国的具体情况,目前仍维持要求小于1:3比例的颗粒含量必须不大于15%的要求是合理的。
3.2 细集料棱角性评价指标与试验方法。细集料棱角性指标对于沥青混合料施工性能和使用性能起着至关重要的作用。如何评价细集料的表面粗糙程度、棱角性、以前没有标准方法。美国在战略性公路研究计划(SHRP)研究过程中特别强调了测定砂的棱角性指标的重要性,提出了标准试验方法AASHTO TP33“细集料未压实空隙率试验方法”。棱角性试验方法是将干燥细集料试样通过一个标准漏斗,漏入一个经标定的圆筒,由圆筒体积V、细集料质量m、细集料的毛体积密度ρ,可以计算细集料的空隙率:未压实细集料空隙率=(V-m/ρ)/V×100%。此空隙率即作为棱角性指标。通过砂的粗糙程度试验方法,可以评定天然砂、人工砂、石屑等细集料颗粒的棱角性、表面构造,预测细集料对沥青混合料的内摩擦角和抗流动变形性能的影响。所以是描述细集料性能的重要指标。在第十七届道路工作会议上,法国标准AFNOR NFP18-564/1981规定的流值试验方法得到了肯定,并建议各国采用此法。流动世间法试验步骤为:细集料试样按最大粒径不同选择2.36mm(适用与天然砂或0~3mm石屑)或4.75mm(适用于0~5mm石屑或人工砂)的标准过筛,烘干后取1Kg试样从圆筒中央开口倒入漏斗,表面刮平。打开漏斗开启门,记录细集料从漏斗中全部流完的时间,即为细集料的粗糙度。此时间欧美通常直接稱为砂的流值(Flow)。
以上两种细集料棱角性试验方法的本质是一样的,并且都已收入我国的集料试验规程。我国现行规范推荐欧洲的流动指数作为细集料棱角性评价指标。结合我国公路建设实际情况,笔者认为以上两种方法均可用于细集料的棱角性评价。
3.3 矿粉填料指标与使用质量控制。在沥青混合料中,矿料填料(Mineral Filler)通常是指矿粉。矿粉在沥青混合料中的作用非常重要。沥青只有吸附在矿粉表面形成薄膜,才能对其他粗、细集料产生粘附作用。所以,矿粉的作用就是吸附沥青。缺乏矿粉,就如沥青碎石混合料,沥青加多了,必然会产生流淌现象,故它的沥青用量很小。真正起到胶结料作用的,不是沥青混合料,而是沥青矿粉胶浆。粗、细集料是通过沥青矿粉胶浆结合成为一个整体的,这便是矿粉的最基本的作用。因此,矿粉与沥青的粘附性好坏是评价矿粉质量的首要因素。普通沥青混合料使用的填料,除了磨细石灰粉之外,有时还采用水泥、消石灰、粉煤灰代替矿粉。在这些填料中,玄武岩粉与沥青的粘附性要比石灰岩粉差得多,是不宜作沥青混合料填料的,水泥厂熟料和消石灰有相当数量的可溶成分,并有一定的活性,易形成水泥石和碳酸钙,过度使用会使沥青混合料变脆,所以应限制使用。另外,我国粉煤灰质量因电厂不同及排放管理原因,差别很大,所以,在高等级公路中的填料不宜使用。
对干法除尘的集尘布袋所回收的粉尘使用问题,美国和德国规范并没有规定,但欧洲Scherocman指出,在欧洲SMA不得使用回收粉尘,其理由是回收粉中含有不少的尘土,同时粗、细集料的石粉经过明火燃烧,高温处理,会变得发脆。我国北京地区在路面的大修工程中,对矿粉与回收粉的使用效果进行了对比试验。试验表明:由于使用了回收粉,车辙试验的动稳定度和马歇尔稳定度都比使用矿粉的要低得多,因此,在沥青混合料填料使用回收粉时要慎重,现行规范也对使用回收粉作出了限制,即每盘用量不得超过填料总量的25%,掺有回收粉的填料塑性指数不大于4%。
4. 加强集料质量管理的建议
目前,沥青路面集料基本上是由路面施工单位在沿线购买或与沿线已有的碎石场合作开采。由于地方料场的设施简单,路面施工单位在这方面的资金和设备投入不足,所以,合格的路面集料大规模供应难以保证,尤其到了路面施工后期,集料的供应计划往往无法落实,只好采取大量收购,这就导致了集料质量波动较大,在施工进度的压力下,质量检测工作严重失控,这种现象目前在大型公路建设项目中是较为普遍存在的。为此,必须在料场管理模式和合同管理方面采取切实可行的措施来确保路面集料质量和稳定供应:
(1)在项目施工图设计阶段,设计单位应加大沿线筑路材料调查深度,同时提交路面集料料场调查试验专项设计成果,为项目业主单位制定整个项目路面集料生产供应规划提供可靠依据。
(2)项目业主单位与沿线地方公路管理部门共同协商,采取路面集料加工与供应共同管理模式,施行料场准入制度。对各个集料加工场的生产设备、生产能力、集料规格质量等进行考核,并签订相关质量协议,确保整个项目路面集料的稳定供应。
(3)加强料场及拌和站堆料场的场地建设,做好隔离、排水、覆盖、硬化措施。避免集料二次污染和串料。对于细集料、矿粉,还要注意做好防潮措施。
5. 结语
原材料质量直接关系到路面施工质量的好坏,必须引起足够的重视。从我国高速公路沥青路面建设实际情况来看,沥青和设备存在的问题较少,原材料的问题主要集中在集料上,表现在级配不满足要求、针片状含量超标、粉尘含量超标、矿粉不满足技术要求等。本文针对以上问题,进行了深入细致的分析和探讨,希望本文对于我国高速公路建设能起到抛砖引玉的作用。
[文章编号]1619-2737(2010)06-20-188
路面基层旧灰土材料的再生利用 篇7
1 旧灰土材料中剩余活性含量测定
旧灰土材料剩余活性含量的多少与旧灰土材料的配合比、原石灰材料的质量和原土料的性质以及旧灰土结构层的使用年限等因素有关。通过EDTA分析法和钙电极分析法测定新、旧石灰土剩余活性含量的对比试验见表1。
注:旧灰土材料是使用10年后的石灰土路面基层, 新灰土材料是室内试验配制的石灰土材料。
为了验证对比试验结果的可靠性, 在对比试验的基础上, 又在室内和现场进行了验证试验, 验证试验结果见表2。
由表2验证试验结果看来, 在旧灰土材料中掺加8%石灰的再生灰土强度和钙电值都与新灰土 (10:90) 的相应试验结果相当。试验结果表明:旧灰土材料中的剩余活性含量相当于新灰土中的2%石灰剂量, 这一结论与对比试验结果完全一致。
2 旧灰土材料再生利用方案
2.1 旧灰土材料全部利用
在旧灰土材料中掺入适量的石灰, 掺入量的确定与旧灰土材料的剩余活性和掺入材料的质量有关, 在使用时通过组成设计试验确定。
2.2 粒状旧灰土材料再生利用
把旧灰土材料中难以破碎的粒状材料作为骨料掺入各种再生灰土中, 可以不同程度地提高再生灰土的强度。在旧泥结碎石路面改造工程中采用旧灰土再生利用技术, 就是把受到破损已不能满足行车要求的旧灰土基层材料开挖破碎后, 充分利用原有旧灰土剩余活性, 再掺入一定剂量的石灰, 重新拌和, 碾压成型, 使之成为新的路面结构层。
3 结语
把旧灰土材料作为改建道路的部分路用材料, 充分利用它的剩余活性, 减少新掺加活性材料数量, 可节约25%~30%的工程投资, 实现节约资源、降低工程造价的目的。
摘要：在理论分析和室内试验研究的基础上, 通过路试铺筑观测验证, 提出了旧灰土材料再生利用的机理、旧灰土材料剩余活性含量测试方法、旧灰土材料再生利用方案和旧灰土材料再生利用施工工艺。吉林油田油区内很多具有灰土路面基层的旧砂石路需要改造, 旧灰土材料再生利用与使用新建灰土层相比, 可节约25%～30%的工程投资, 降低了工程造价。
路面排水设计及创新材料的使用 篇8
一、市政道路路面排水设计情况
在《道路排水设计规范》中有着明确的规定, 公路路面排水系统主要有以下几个方面:路界地表排水设计、路面内部排水以及地下排水。路界地表排水又包括路面表面排水、中央分隔带排水、坡面排水。对路面进行排水设计时要充分的考虑行车道以及路肩的设计, 中央分隔带排水要根据具体的宽度一家表面的横向坡度设定。中央分隔带的设立要保证超局路段的设定, 路面的表面水在上侧, 对坡面排水的设计要充分的考虑到路堤坡面、路壁坡面以及自然坡面的排水情况。坡面排水系统主要是由截水沟、边沟等组成。路面的内部排水主要考虑到路面基层排水以及路面的边缘排水, 大气中的降水经过路面排泄到其他地方, 边沟、集水井等设施都是路面排水。
1. 坡面排水的公共设施
经过实际的工程建设施工中出现的问题探究, 路面表面排水以及路面内部排水两者之间具有紧密的联系性。来自大气的降水很容易渗透到路面的内部, 对路面内部进行侵蚀的同时通过路面内部的排水设施排出。
2. 技术选择
根据高陡软岩边坡滑坡预报结合本地的自然情况, 提出相应的公路建设施工养护的工作指导, 由科技创新出发加强服务意识建设, 采取优化细化的原则, 对市场进行调研工作搜集相关的资料, 认真总结经验教训, 根据实际的施工环境选择新材料应用到工程建设中。通过开展室内模拟与现场试验作为研究的依据, 并且根据水力学计算模型, 将理论分析与工程实际结合在一起, 这样才能够确定所使用的设计方案以及工艺技术, 通过后期的跟踪调查, 检验实际施工产生的效果。
3. 路面排水设计的目的
对路面进行排水设计主要是为了能够快速的将路面存在的积水排出路面的范围, 达到路面养护的目的, 首先要对汇集到路面的积水进行搜集, 这样才能够将积水通过排水设施迅速地排出, 达到保证路面干燥的情况, 同样也能够将路基范围之内的湿度保证在可以接受的范围之内, 确保路基施工建设的正常运行以及增强路面的强度和稳定性。减少对道路结构的侵害, 保证行人车辆的安全。
4. 排水设施建设
按照相关的建设标准, 可以讲路面排水系统分为表面排水和内部排水两个系统。将两者有机的结合在一起, 能够提升路面排水的能力。实现维护公路建设的目的。表面排水作为地表排水系统, 在相关的规定中, 地表的排水系统可以分为表面排水、坡面排水以及公共设施排水等。
二、创新材料在路面排水设计中的应用
受自然因素的影响, 公路会承受多种形式的危害, 现在的排水系统已经不能够满足排水的要求, 同样排水材料的使用同样制约着排水系统的发展创新。新时期采用土工合成材料作为创新路面排水系统的新型材料。
1. 软式透水管
软式透水管具有明显的倒滤透水作用, 与传统的排水管道相比有着独特的设计原理, 材料构造性能良好, 具有很强的渗水效果, 在吸水、透水、排水等方面具有明显的优势。能够满足在工程建设的过程中的各种要求, 耐压能力强, 透水性好。在排水系统中具有明显的刚性效果, 可以承受很强的压力, 并且在沿管线路上有很大的柔性, 物理学性能明显。透水管中的承载结构位于管体中的内部, 根据不同的直径需求, 采用的钢丝数量以及螺距都不相同。
钢丝螺距的圈状对主体建设具有明显的抗压扁性能。使用的材料主要有经过磷酸防锈处理之后的外表有聚乙稀涂层的钢丝, 同时在外侧添加筋织物的弹簧设置, 并且设置不同型号的土工织物作为反滤材料, 这样能够保证泥沙等细小杂质不能够进入到管内, 达到净化水的目的。在透水管外裹的土工织物, 具有非常好的反滤性能, 良好的透水性是一种经常性使用的外包土工织物。在软式透水管的内部有着很强的粘接剂能够将圈状物体进行支撑, 使土工织物过滤层、外裹保护层等部位形成一个整体。圈状物体主要由聚乙烯材料构成, 能够充分的将钢丝与水分进行分离隔绝, 避免钢丝出现生锈老化的现象。软式透水管应用非常广泛。主要应用在公路、软土地基施工、隧道、地下水排水系统以及盐碱地改造工程等。对高速公路的植被保护, 室内外运动场的排水, 以及调整地下水的使用量等具有明显的效果。当土地出现下沉并且均匀不等的情况下, 软式透水管能够根据具体的实际情况在压力的作用下产生相应的拉伸或是变形等。这样软式透水管能够保证正常的工作, 软式透水管具有良好的稳定性, 使软式透水管被应用到各行各业中, 使在不同工程建设的过程中受到的压力无论大小都能够保证正常的工作开展。对软式透水管结构、质量进行多样化的设计选择, 设计人员要根据具体的施工要求对工程进行系统的选择, 要能够使用不同的工程要求, 这样才能够到达经济安全的使用目标。
结束语:
对公路路面排水系统进行设计分析, 明确排水系统存在的问题, 加强工作经验的总结。对在路面创新材料的使用情况进行深入细致的分析, 排水理论与排水设计进行结合, 充分的应用到施工建设的过程中, 最后通过对工程建设情况进行说明工作。
参考文献
[1]Chen Z-H, Bodvarssan GS, Witherspoon PA, Yortsos YC.An integral equationformulation for the unconfined flow of groundwater with variable inlet conditions.TransPorous Media 2012;18:15-36.
[2]宋俊杰等工合成材料在公路排水系统中的应用现状[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2013. (3) :15-17
[3]王微, 丁志勇, 郭忠印等无纺土工织物透水与反滤性能的试验研究[J].《中国公路学报》, 2012
[4]杨真春、李建民等考虑结构内部排水的沥青路面边缘排水系统设计[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2011. (3) :29-33
自修复路面材料的研究进展 篇9
1 传统修补方式
当路面出现裂缝时, 目前主要采用修补技术有以下几种: (1) 用原材料来修补。即用普通的水泥混凝土和砂浆来修补, 新旧混凝土粘结不好, 收缩速度也不一样, 新旧混凝土的界面处成为最薄弱的地方。 (2) 用聚合物水泥砂浆剂来修补。国外大多采用灰胶泥修补路面。国内扬州的一级公路中采用了聚丙烯醋酸砂浆对路面进行薄层修补。 (3) 用硅粉混凝土修补。硅粉早期强度高, 后期强度发展也较好, 用这种方法修补路面后, 不用考虑新旧混凝土之间粘结性不好的问题, 还可以在短时间内通车。
2 自修复路面材料
以上的方法都对破损后的路面有所改善, 但是在修补的同时还会带来额外的潜在风险, 所以这种被动式的修复模式并不理想。
2.1 自修复路面材料性能
目前, 国内外学者提出了一种智能材料模型, 即在材料中布满细小纤维的管道, 这种管道类似于人类的血管, 然后在管内装可以流动的物质, 也就是核心—修复材料, 这类似于人类的血液。当路面材料出现开裂时, 纤维管便会立刻裂开, 内部装着的修复材料就会流到开裂处, 经过化学作用后, 裂缝会自动粘合, 这便是其修复机理。
2.2 研究现状
日本学者三桥博三教授, 在混凝土中加入了内部包含有粘结剂的空心胶囊, 分别用了三种物质作为修复材料:水玻璃、稀释水玻璃和环氧树脂。按照上述的机理对混凝土进行修补, 修补后他们分别制作了龄期为7天和28天的试样, 分别测试了三种修复材料修补后试样的强度恢复率。
同样, 美国的Carolyn Dry教授、美国密歇根大学的Victor等学者也做了类似的实验。除了国外学者的成果, 国内也有专家开展了这方面的研究。1997年, 广东工业大学的姚立宁在混凝土结构中布置了大直径空心光纤, 光纤内部注满缩聚高分子溶液, 结果混凝土有了自修复的功能;同济大学的习志臻等人将含有聚氨酯和丙烯酸酯粘结剂的空心玻璃纤维管埋入水泥砂浆中, 然后做了三点弯曲试验, 测试并比较了修复前后试样的强度, 结果表明, 材料的愈合效果非常明显, 且韧性有一定的提升。
2.3 修复方法
2.3.1 中空纤维管修复。
前面介绍的美国密歇根大学的Victor、同济大学的习志臻等都是利用中空纤维管作为修复材料的。这种方法是把含有修复剂的中空纤维管埋置在路面材料中, 当路面受外力影响出现裂纹后, 会引起纤维管的破裂, 从而释放出修复剂材料。而修复材料大多是热固性树脂或固化剂, 进而借助于热固性树脂的固化交联作用将裂缝修补起来。但此类方法有其局限性: (1) 修复之后的玻璃管处会形成空洞, 就会影响路面材料的性能, 有可能导致路面下沉, 进一步出现坑槽、网裂等路面病害; (2) 由于中空纤维管属刚性物质, 一旦埋设在路面结构中, 若埋设较浅, 可能纤维管还没发挥作用就会被路面上的承载物所压裂, 不仅造成了浪费还不能起到应有的作用。
2.3.2 微胶囊修复。
用一种物质 (作为外壁) 包裹修复剂 (囊芯) , 并做成球形的微胶囊, 然后把微胶囊和催化剂添加到树脂类聚合物中。当路面出现裂纹时, 裂纹前端接触到微胶囊, 就会挤破微胶囊释放出修复剂, 然后在催化剂的作用下发生聚合反应, 进而粘结裂纹的两个端面修补裂纹。这种方法对壁材有很高的要求。首先, 壁材不能与囊芯反应;其次, 壁材固化后得有一定的强度及可塑性。微胶囊的制备方法有物理法和化学法两大类。影响微胶囊性能的因素有很多, 比如乳化时间、搅拌速度、最终的PH值以及反应时间, 这些都将会对微胶囊的性能有所影响。
2.3.3 热修复。
国外学者Erik提出了一种新型的沥青, 当路面出现裂缝后, 它能通过感应加热5~6min并明显地“修复”。此材料已在试验路上试用, 结果非常显著, 两个完全断裂的试件竟然神奇地长在了一起。
2.3.4 光修复, 即光复活修复。
这种修复是高度专一的DNA修复, 机制是可见光激活了光复活酶, 能够分解紫外线照射而形成的嘧啶二聚体。
2.3.5 SI-H修复。
这种修复方法的原理是:生成交联网络, 进而形成硅橡胶填补裂缝。优点:选用了负载型催化剂, 解决了界面脆弱的问题, 使界面粘结强度有显著提高。缺点:这种方法不能从根本上解决裂缝的问题, 仅仅是用外加的物质来塞住裂缝, 且催化剂价格昂贵。
摘要：无论什么类型的路面, 在各种因素作用下, 总会出现裂纹, 大大减少了路面使用寿命。若有自修复材料, 那么当路面出现裂缝的时候, 此类材料就可以自动地释放出粘结剂, 形成自愈合系统, 使得材料拥有自修复能力。
关键词：自修复材料,水泥路面,沥青路面
参考文献
[1]马万鹏, 赵阳.微胶囊自修复材料研究[J].化工新型材料, 2012.
吸波沥青混合料路面材料设计 篇10
微波加热养护是目前最新、最先进的沥青路面养护方法，它是将电能通过磁控管转换成微波功率，经过一定的安全保障结构近距离向路面辐射。处于微波覆盖范围内的沥青混凝土吸收微波后，极性分子在高频电磁的作用下做高速的轮摆运动，分子间产生摩擦，温度随之升高，由于是介质自身产生热能，因此其加热效率是其他加热方式无法比拟的。微波加热沥青混合料是一种全新的加热方式[1]。
沥青路面微波养护技术具有修复速度快、加热均匀、温度梯度小、热量散失少、无明火、无弱接缝和弱接面、修复质量高等优点，并能实现旧沥青料重复利用，符合国家节能减排、环境保护的要求[2]。微波加热是介质材料自身损耗电磁场能量而发热。使用微波热再生技术进行沥青路面病害修补有着明显的优势，能够深层加热路面，而且不会将原有的沥青混凝土烧焦[3]。微波热再生技术可应用到沥青路面的坑槽、壅包、裂缝、翻浆、沉陷、车辙、松散等病害的及时修复。它具有加热均匀、控制及时、无污染等优越性，应用于沥青路面的现场热再生，满足高等级公路快速进入、快速作业、快速撤离的工作要求。
微波加热的特点如下:
1)加热速度快;
2)均匀加热;
3)节能高效;
4)易于控制;
5)安全无害。
总之，采用微波加热沥青混合料技术可以提高施工效率，实现流水施工，降低能耗，减少沥青老化，提高路面工程质量[4,5]。
1 理论分析
微波是指频率在300 MHz～300×103MHz的电磁波。在微波电磁场的作用下，介质中的极性分子从原来的热运动状态转为跟随微波电磁场的交变而排列取向。例如:采用的微波频率为2 450 MHz，就会出现每秒24亿5千万次交变，分子间就会产生激烈的摩擦。在这一微观过程中，微波能量转化为介质内的热量，使混合料温度呈现为宏观上的升高(家用微波炉和微波养护设备均采用2 450 MHz)，如图1所示[1]。由此可见微波加热是介质材料自身损耗电磁能量而加热，微波加热的基本条件是:材料本身要吸收微波。
2 原材料
1)集料:采用连续级配的普通石灰岩集料和铁矿石集料，性能指标见表1。
2)矿粉:石灰岩矿粉和铁矿石矿粉，密度分别为2.826 g/cm3和3.141 g/cm3，无结团现象。
3)沥青:90号道路沥青，密度为1.050 g·cm P-3P，针入度(25℃，100 g,5 s)为81 mm(0.01 mm)，软化点(t BR&BB)为68℃，延度(5℃，5 cm·min P-1P)为55 cm。
3 试验结果与讨论
根据JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范中AC-13沥青基复合材料级配要求，采用表2集料级配，最佳油石比为4.6%;同时根据等体积原则，将按级配设计范围得到的配合比除以体积密度，作为各种集料的体积配合比，利用体积分数30%的铁矿石代替普通石灰岩集料和石灰岩矿粉。先将石灰石集料、铁矿石集料和石灰石矿粉在175℃条件下烘干24 h，在185℃条件下将沥青与集料拌和均匀，最后加入矿粉并拌和均匀，由此制备沥青混合料。
在200 k N的压力和170℃条件下压制成直径40 mm，厚度26 mm的统一尺寸试样，在0.5 k W的微波输出功率的微波炉内进行加热试验，传统沥青混凝土和吸波沥青混凝土微波加热效果分别见图2，图3。
图2和图3表明，传统沥青混凝土微波加热60 s，温度由19℃上升到24℃;而微波沥青混凝土，加热60 s后温度由19℃上升到102℃;升温效率提高了16倍。
从理论角度分析可知，由电磁场理论知，作为微波加热区的箱体是一个多模谐振腔，进入该加热区的微波总功率消耗分为充填介质功率损耗、腔体内贮能和腔壁能耗三部分。经计算，单位体积充填介质耗散吸收微波功率为:
其中，W为吸收微波功率，W/cm3;f为微波频率，GHz;Em为电磁场强度，V/m;ε'为介电常数虚步;tanδ为损耗角正切。由于腔体为金属材料制成，故腔壁吸收微波的损耗仅占总耗散功率的极小部分。因此，进入腔体的绝大部分微波能量被充填介质吸收耗散，从而可以看出微波加热具有能量利用高的特点。
另外，物料最后的热量等于介质吸收的热量和水分蒸发及物料输送过程损失的代数和。若简化之，取物料为热平衡稳定状态，并假定物料无水分蒸发相变和传送，则结合热边界条件可知两端为绝热面的圆柱体在微波电磁场中成为体热源时，其侧向温度场分布取决于体内的功率密度平均值和散热系数，并且具有柱体中心温度高于柱体侧向表面的对称分布状态。由此看出，微波加热具有均匀性和高效性的特征。
4 结语
吸波沥青混合料具有明显的升温效率高的特点;传统沥青混凝土微波加热60 s，温度由19℃上升到24℃;而微波沥青混凝土，加热60 s后温度由19℃上升到102℃，升温效率提高了16倍。
摘要：针对普通石灰岩集料沥青混合料吸波效率低等问题,按照铁矿石集料与普通石灰岩集料体积比3∶7,配制吸波沥青混合料,利用微波炉并加热60 s后,测试混合料表面温度差别,结果表明,吸波沥青混合料具有明显的升温效率高的特点。
关键词：微波加热,沥青混凝土,升温效率
参考文献
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[2]Zhu Songqing,Shi Jinfe.Structural design and experimental re-search of microwave radiation heater for asphalt pavements[J].Journal of Southeast University(English Edition),2009,25(1):68-73.
[3]李万莉,于睿坤,朱福民.沥青路面再生机微波加热机理及数值模拟[J].同济大学学报(自然科学版),2007,35(4):472-477.
[4]朱松青,史金飞,孙铜生.微波在沥青路面养护中的应用研究[J].材料导报,2007,21(11):286-290.
路面材料 篇11
关键词：交通道路,路面结构形式,路面材料
1 水泥混凝土路面
在我国的道路工程中, 水泥混凝土路面是应为较为广泛的一种路面形式, 其断面主要是由四部分组成的, 分别为面层、基层、垫层和路基, 面层的成型过程中需要进行浇筑和碾压的操作, 之后还要对水泥进行水化和硬化, 那么所形成的混凝土板才是具有很高强度的, 并且具有性能稳定、耐久性好、耐磨性好、强度高、摩擦力小以及成本低廉等优点, 在工厂的生产阶段我们便可以将其预制出各种形状的块体路面材料, 并且在现场进行摊铺的作业, 这样所形成的路面是具有很好的连续性的。如果在混合料中掺入了彩色水泥, 便可获得彩色路面, 从而大大的美化城市的环境。
2 沥青混凝土路面
沥青是这一类型路面的主要组成材料, 将沥青、矿粉、粗骨料和细骨料进行合理的配合后, 并对所形成的混合料进行充分的碾压就形成了沥青混凝土路面, 我们也称之为柔性路面, 其具有变形性能好、柔韧性佳等优点, 行车舒适, 路面具有良好的平整度和连续性, 并且可以不设置工作缝和伸缩缝。同时由于沥青混凝土路面具有一定的粗糙度, 其与汽车轮胎能良好的附着到一起, 非常符合道路路面夜间不反光、雨天不泥泞和晴天不起尘的原则, 车辆行驶在这种路面上也是最为安全的。而对沥青混凝土路面进行施工和维修也是较为方便的, 所以其应用也较为广泛。
3 透水性混凝土路面材料
一般情况下, 在我们铺筑城市道路路面时, 我们常采用以下三种类型的透水性混凝土: (1) 水泥透水性混凝土。硅酸盐类水泥是这一类型混凝土的主要材料, 作为一类多孔、无砂的混凝土, 其配制过程中是不用细骨料的。这类混凝土采用压力成型, 水灰比为0.3-0.35, 集灰比为3.0-4.0, 其密度要低于普通的混凝土, 制造简单并且成本较低, 耐久性也很好; (2) 高分子透水性混凝土。其是以高分子树脂或是沥青作为胶结材料并采用单一粒级的粗骨料配制而成的透水性混凝土。这类混凝土的强度和成本更高, 并且易老化, 当外界环境温度不断升高时, 其透水性会受到严重影响; (3) 烧结透水性制品。这类制品是将高岭土、长石和瓷砖等矿物与浆体拌合到一起, 对其进行高温烧结, 那么其结构就会变成多孔的, 它的耐磨性非常好, 并且具有较高的强度, 但其成本也更高, 往往都将其应用在景观要求较高的地面部位。
4 低噪声、柔性路面材料
作为一种新型的路面铺装技术, 这种柔性路面的原理就是在传统的沥青混凝土路面材料中添加一部分直径约为3mm的橡胶颗粒, 这样石子和粗骨料摩擦过程中的噪音就被大大的降低了。通常在废弃的轮胎中我们可以找到这类橡胶颗粒, 在路面的材料中, 其所占的比例约为3%, 当将橡胶颗粒掺入到路面材料中后, 其不但能够很好的吸收光线, 还能将路面70%的噪音吸收掉, 大大的提升了车辆行驶的安全性和舒适性。与传统的沥青混凝土相比, 这种路面材料的成本更高, 但是其作为一种环保型材料还是有广阔的发展前景的。
5 半刚性沥青混凝土路面
作为一类新型的路面结构, 所谓的半刚性沥青混凝土路面指的就是将一定量的水泥砂浆灌入到沥青混凝土拌合物母体的空隙中, 并且还应加入一定量的粘性乳液, 待其凝结并硬化后, 就是具有很高强度的, 半刚性的沥青混凝土路面同时具有刚性路面和柔性路面的特点, 即使是在高温的条件下, 其也具有非常良好的抗塑性变形能力, 所添加的粘性乳液实际上就是一种树脂类添加剂, 这样就会避免出现收缩裂缝, 从而有效的弥补了传统道理路面在性能上的缺陷。
6 合成树脂彩色铺装
无机材料已经成为了道路路面的主要原料, 在一些常见的休闲场所往往都是会采用这种路面材料的, 其主要有以下三种铺装的具体方法: (1) 表面涂层法。操作时应先在涂料中加入树脂, 并且将其搅拌成颜色较为均匀的涂料, 之后在道路的表面上均匀涂刷这些涂料, 那么就会形成一个涂料薄膜, 也就得到了我们想要的颜色的路面。我们常采用水性涂料或是油性涂料, 水性涂料通常都采用丙烯酸树脂, 具有色泽好以及抗老化的优点, 而油性涂料则都是用含有信纳水的稀释剂制成的。通常情况下, 如果是沥青混凝土路面, 那么就应采用水性涂料, 而如果是水泥混凝土路面, 那么就建议采用油性涂料; (2) 环氧树脂法。操作时应先将一层柔性的环氧树脂均匀涂刷在道路路面上, 然后在环氧树脂的表面上散布上带有颜色的骨料, 并将其拍打固定好, 那么也会形成带有鲜艳颜色的道路路面。我们通常都应采用质地坚硬的材料作为彩色骨料, 其通常都应用在需要以颜色来区分的车道路面上; (3) 树脂砂浆法。这种方法就是指将带有颜色的骨料和树脂均匀的拌合到一起并形成树脂砂浆, 之后在道路路面上均匀的铺上拌制而成的树脂砂浆, 铺设的厚度应控制在5-10mm。由于两组分的环氧树脂具有更加优异的路面防滑性能, 既可以应用在人行道上, 也可以应用在游泳池周边的地面上。当然其也是具有缺点的, 其容易老化和褪色, 当未采用彩色骨料时, 路面很容易就会失去原有的色泽。所以, 接下来的研究重点应是如何有效的提升其耐久性。
7 弹性路面
我国大部分城市都是采用刚性路面作为道路路面的, 而如果是针对水泥混凝土路面来说, 我们就会将沥青混凝土路面称之为柔性路面。当行人在道路路面上行走时, 其脚下如果会感觉到明显的弹性感, 那么这就是弹性路面, 可见, 大力的开发弹性路面的最主要目的就是提升路人在路面行走的舒适性, 并且增加运动者的弹跳能力。弹性路面采用的主要原材料为聚胺酸脂和橡胶微粒, 对弹性路面进行施工时, 我们应先在路面的基层上涂上一层涂料, 其应是用信纳水稀释过的。如果路面是沥青混凝土材料的, 那么就应先涂上一层水泥系材料的底层涂料, 之后再涂上信纳水底层涂料。当采用黑色橡胶微粒进行施工时, 为了获得更好的色彩, 那么往往都要做一层彩色表层。
参考文献
[1]王伟.浅析几种新型的道路路面形式[J].公路交通建设, 2013.