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    ATB-25C沥青稳定碎石基层在赤几热带雨林地区防治路面病害的应用.doc

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    ATB-25C沥青稳定碎石基层在赤几热带雨林地区防治路面病害的应用.doc

    ATB-25C 沥青 稳 定 碎 石基 层 在 赤 几热 带 雨 林 地 区 防治 路 面 病 害的 应 用 胡科峰 曹坤 郭鹏涛 中 国 路桥 工 程有 限 责任 公 司 摘 要 通过对赤道几内亚热带雨林地区路面病害的调查, 综合分析了路面病害产生的 主要原因, 提出采用柔性基层的病害防治措施和建议, 结合巴波高速路采用 ATB-25C 沥青碎石基层的实例, 进行分析、 总结。 对热带雨林地区高速公路路面 病害防治有一定借鉴作用。 关键词 沥青路面; 病害分析; ATB-25C; 沥青稳定碎石基层; 防治措施; 赤道几内亚特殊的地理位置及热带雨林气候决定了巴波高速路项目所在地区所 属的工程环境, 其主要的气候特点为高温闷热、 紫外线强烈、 日照时间长、 降雨 量大、 持续时间长, 且场地为盐渍土地基, 而沥青路面的病害多是由于基层结构 层的原因而诱发。 因此有必要针对以上工程特点, 对赤几地区常见路面病害形式 进行调查, 找到常见路面病害的主要原因, 重点防治。 1 热带雨林地区常见 沥青路面病害原因分析 结合热带雨林气候地区的气温、 水文、 地质等 条件, 综合分析发生路面病害的主 要原因。 1.1 车辙 、推移 1 行车荷载的影响。 车辆按规定正常在行车道行驶, 使得公路的交通渠化现象 非常突出, 导致路表出现车辙, 从而易于诱发其他病害。 2 路面基层的影响。路面结构在重载交通下, 面层和基层的界面剪应力增大, 高温状态同时使抗剪强度下降, 路面可能产生剪切变形。 1.2 横向 裂缝 1 基层反射裂缝。 在基层成型过程中, 由于基层材料失水收缩和温度骤降而发 生收缩开裂。 在温湿的循环及荷载的反复作用下, 沥青面层底面裂缝沿竖向向上 扩展到路表, 形成沥青路面横向裂缝。 2 路基差异沉降、局部变形。在软土地基变化处或构造物台背与路段交接处, 因地基或路基与构造物差异沉降导致基层开裂, 并反射到沥青面层, 形成横向 裂缝。 1.3 网裂 、沉陷 、坑 槽 1 半刚性基层强度低。 半刚性基层的整体强度与材料、 拌和、 摊铺、 养生等多 种因素密切相关, 任何一个环节出问题均可导致其不能形成均匀坚固的板体结 构, 从而引起沥青面层开裂, 雨水从裂缝浸入, 使基层表面被泡软, 在汽车荷 载反复作用下, 粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆, 基层表面被逐 步淘空, 使沥青路面面层产生网裂、沉 陷, 并进而形成坑槽。 2 路面空隙率过大。 由于沥青混合料生产的变异性大、 摊铺过程中沥青混合料 局部离析和路面压实不够等多种原因造成沥青路面空隙率过大, 使雨水极易浸 入, 尤其是连续雨天时路面面层将长时间处于饱水状态, 在高速行驶的车辆荷 载作用下, 渗水成为瞬间有压水, 在有压水的长期浸泡和冲刷下, 包裹在石料 表面的沥青膜被剥落, 使混合料松散, 并逐步形成坑槽, 继而出现路面病害。 2 采用沥青稳定碎石 柔性基层防治路面病害 根据上述赤几热带雨林地区容易产生的病害类型及发生原因, 巴波高速路项目 合理地选用路面结构层设计方案、 采用沥青稳定碎石柔性基层可有效的防治路面 病害的产生。 2.1 路面 结构层 方案 选择 路面结构受水损坏的影响较大, 而过去常采用的半刚性基层因极易受雨水损坏 而导致强度降低, 从而致使基层开裂甚至局部松散。 考虑到赤几地区常年多雨潮 湿的季节气候, 本次巴波高速路采用柔性基层。 柔性基层能更好的抵抗车辆载荷 作用下的永久变形, 且施工质量易控制, 级配良好的沥青碎石柔性基层在充分 压实后, 对提高疲劳寿命、 减少水敏感性、 提高 强度与稳定性有利。 沥青稳定碎 石柔性基层路面结构形式与半刚性基层 水泥稳定碎石或二灰稳定碎石 相比 具有较为明显的优势 1 柔性基层路面面层和基层材料结构的相似性使得路 面整体结构受力、 变形更为协调; 2 与半刚性基层相比, 由于沥青稳定碎石混 合料以沥青作为结合料, 干缩和温缩敏感性小, 从而引起面层产生反射裂缝几 率小; 3 维修养护费用减少, 使用寿命较长。 结合项目沿线概况与当地用材特 点, 巴波快速路项目采用 ATB-25C 沥青稳定碎石作为基层材料。 2.2 ATB-25C 级配 组成设 计 1 ATB-25C 级配设计。 现行 公路沥青路面施工技术规范 JTGF40-2004 对 沥青混合料的设计方法采用马歇尔试验配合比设计方法作出了明确的规定。 其级 配选择范围充分吸取本地区的成功经验, 根据气候条件、公路等级、交通条件、 结构层次、路面类型、混合料类型等因素, 经详细的技术经济论证后选定。 ATB-25C 沥青稳定碎石混合料级配设计为合成级配通过筛孔 31.5 mm 重量百 分数为100 , 合成级配通过筛孔26.5 mm 重量百分数为96.2 , 合 成级配通过筛孔19 mm 重量百分数为75.4 , 合成级配通过筛 孔 16 mm 重量百分数为67.4 , 合成级配通过筛孔 13.2 mm 重量百分数为 60.4 , 合成级配通过筛孔 9.5 mm 重量百分数为 51.4 , 合成级配通 过筛孔 4.75 mm 重量百分数为 36.1 , 合成级配通过筛孔 2.36 mm 重量百分数为 25.6 , 合成级配通过筛孔 1.18 mm 重量百分数为20 , 合成级配通 过筛孔0.6 mm 重量百分数为 16.2 , 合成级配通过筛孔0.3 mm 重量 百分数为11.1 , 合成级配通过筛孔0.15 mm 重量百分数为8.4 , 合 成级配通过筛孔0.075 mm 重量百分数为 5.5 。均满足设计要求通过率。 2 沥青混合料马歇尔试验结果。 采用油石比 分别为 2.8、3.3、3.8 、4.3、 4.8 制备试件, 每组四个试件, 测定试件的密度、 空隙率、 饱和度、 稳定度、 流 值、矿料间隙率等技术指标。试验结果为 1 油石比2.8 试 件相对密度 2.490 g/cm , 稳定度13.4 k N , 流值 18.3 mm , 空隙率8.9 , 矿 料间隙率14.8 , 沥青饱和度39.8 ; 2 油石比3.3 试件相对 密度2.522 g/cm , 稳定度13.9 k N , 流值19.2 mm , 空隙率 7.0 , 矿料间隙率14.1 , 沥青饱和度50.3 ; 3 油石比3.8 试件相 对密度2.547 g/cm , 稳定度13.6 k N , 流值22.6 mm , 空隙率 5.4 , 矿料间隙率13.7 , 沥青饱和度61.1 ; 4 油石比4.3 试件相 对密度2.565 g/cm , 稳定度13.0 k N , 流值25.5 mm , 空隙率 4.0 , 矿料间隙率13.5 , 沥青饱和度70.7 ; 5 油石比4.8 试件相 对密度2.578 g/cm , 稳定度12.7 k N , 流值30.0 mm , 空隙率 2.7 , 矿料间隙率13.4 , 沥青饱和度80.1 。以上各项指标均为 4 个试件的 算术平均值, 技术要求参照公路沥青路面施工技术规范JTGF40-2012。最终 确认最佳沥青用量油石比 OAC3.8。 3 沥青混合料最佳油石比的确定。 以稳定度最大值、 毛体积密度最大值及空隙 率范围中值三者对应的沥青用量平均值作为 OAC1, 其值为3.8, 各项指标均符 合技术标准的沥青用量范围内, 符合要求。 各项指标均符合技术标准的沥青用量 范围平均值为3.9, 即为OAC2, 由此可计算最佳油石比为 3.85, 最终结合当 地炎热地区及已建道路经验, 初定油石比为 3.8。油石比3.8对应的矿料间隙 率和空隙率均符合要求, 确定最佳沥青用量。 4 配合比设计检验。 依据 公路沥青路面现场施工技术规范 JTG F40-2004 中热拌沥青混合料路面中表 5.3.4-1、 5.3.4-2 技术要求对配合比进行车辙试验、 浸水马歇尔试验、 冻融劈裂试验来检验配合比是否符合规范要求。ATB-25C 沥青 混合料的检验试验结果为动稳定度1100 次/mm , 浸水马歇尔残留稳定度 85.4 , 冻融劈裂 强度比 TSR81.0 。该目标级配在最佳油石比条件下 的 粉胶比满足规范要求。检验结果表明, 该级配满足规范要求。 2.3 ATB-25C 施工 工序与 工艺 巴波高速项目采用中交郴州筑路机械厂生产的 QB160A2000 型沥青混凝土拌合设 备 每小时出成品热拌沥青混合料约 170t180t 进行拌合, 半幅全宽一次摊 铺完成。沥青施工过程与工艺如下准备下承层 →测设下面层控制基准线 →拌和 → 运输→ 摊铺→碾压 →接逢处理→检查→交通控制。 3 结语 通过采用ATB-25C 沥青稳定碎石柔性基层路面结构形式, 并对其路用性能检测 结果进行分析, 表明其具有良好的高温性能和较好的抗 水损害能力。 通过对其级 配组成和施工工艺的探讨应用, 总结出一套较为成熟的 ATB-25C 的施工技术与 方案。ATB-25C 的路用性能在热带雨林地区优势明显, 其在今后热带雨林地区高 速公路建设中将得到广泛的应用。 参考文献 [1]JTG F40-2004 公路 沥青路面施工技术规范[S]. [2]JTJ 052-2000 公路 工程沥青及沥青混合料试验规程[S]. [3] 沙庆林.高速公路沥 青路面早期破坏现象及预防 2 版 [M].北京人民交通 出版社, 2008.

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