超薄磨耗层技术在沈环高速公路养护中的应用

表 11
混合料 类 型
UTFC - 10 S MA - 10
沥青混合料小梁低温弯曲试验结果
技术要求
(最大弯拉
罐、 喷洒和计量系统 、 宽度可调节的振动熨平板等部 分 。该设备能够一次性完成粘层油喷洒 、 热沥青混 合料摊铺及熨平 。可在粘层油喷洒后 5 s内进行热 沥青混合料摊铺 。在热沥青混合料摊铺之前 , 设备 履带或其它部位不能接触喷洒在路面上的乳化沥 青 。粘层油在 60 ～80 ℃ 的温度下喷洒 , 喷洒量一般 为 0. 8 ～1. 0 L /m ,铣刨路面应适当增大洒布量 ,喷 洒量必须精确计量 ,以保证路面摊铺均匀 ,可根据路 面具体情况现场进行适当调整 。沥青混合料摊铺温 度为 160 ～170 ℃, 在乳化沥青喷洒后摊铺 , 沥青混 合料摊铺在所有乳化沥青喷洒表面上 , 并由电加热 的振动熨平板进行熨平 ,摊铺速度控制在 10 ～12m /
技术要求
S MA - 10
技术要求
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第 2 期 南雪峰 : 超薄磨耗层技术在沈环高速公路养护中的应用 配合比验证 课题组对配合比设计结果进行验证 , 分别进行 了水敏感性试验 、 高温车辙试验和低温弯曲试验 。 结果见表 9 ～ 表 11。 ( 1 )水敏感性Байду номын сангаас验
技术要求
2. 725 2. 695 0. 55 -
集料试验结果
集料规格 /mm
9. 5 ～13. 2 4. 75 ～9. 5 1. 18 ～2. 36 < 1. 18 2. 959 2. 878 0. 96 9. 1 2. 741 2. 694 0. 64 -
- 10 和 S MA - 10 除了所用粘层油不同外 , 其它原 材料均相同 。各材料试验结果 (见表 2 ～ 表 5 ) 均满
车辙
(mm ) 5. 3 6. 8 6. 5 5. 1 6. 7
主要破损 类型 网裂 、 贫油 、 车辙
破损质量 等级 差 差 次 良 良
2 2. 1
试验路配合比设计 原材料
表 2
试验项目 表观相对密度
2. 957 2. 882 0. 87 7. 8
粗集料采用锦州北镇的玄武岩碎石 , 细集料采 用辽阳小屯的石灰岩机制砂 , 所用石灰岩矿粉也产 自辽阳小屯 ,沥青胶结料采用 SB S改性沥青 。UTFC
间内即可开放交通 。 1 沈环高速公路试验路段路况评价 沈环高速公路始建于 1996 年 , 2004 年对其进 行中修改造 ,全长 82. 1km ,双向四车道 ,路面宽度为 23m ,设计车速为 120km / h。试验路段主要病害类 型为路面出现贫油 、 纵向裂缝网裂 、 车辙等 (见图 1 ) ,原路面具体情况及施工位置列于表 1。
试验项目 表观相对密度 含水量 / %
< 0. 6mm / %
测试结果
2. 880 0. 02 100 96. 4 87. 8
技术要求 ≥2. 50 ≤1
100 90 ～100 80 ～100
粒度范围
< 0. 15mm / % < 0. 075mm / %
用量 ; (5)分析混合料的空隙率 VV,确定最佳沥青用量 ; ( 6 )进行配合比设计检验 ,确认配合比 。 根据以上设计步骤 , 课题组分别对 UTFC - 10 和 S MA - 10 进行了目标配合比设计和生产配合比 设计 ,其中 ,生产配合比结果列于表 6 ～ 表 8中 。
≥2. 60
-
足技术要求 。
2. 2
毛体积相对密度 吸水率 /% 针片状颗粒含量 /%
配合比设计 超薄磨耗层混合料设计按以下步骤进行 : ( 1 )材料选择 ;
( 2 )确定矿料级配 ; ( 3 )测定粗集料的 VCADRC ; ( 4 )确定所选择级配合适的 VMA 及初试沥青
≤2 ≤10
表 3 矿粉试验结果
未冻融 冻融后
( 2 )高温车辙试验
表 10 沥青混合料车辙试验结果
混合料 类 型
UTFC - 10 S MA - 10 45m in 变形量 /mm 3. 634 1. 710 60m in 变形量 /mm 3. 910 1. 831
动稳定度
/次 ・mm - 1 2376 4550
技术要求
185 ～195 ℃, 改性沥青温度要控制在 165 ～ 170 ℃,
沥青混合料水敏感性试验结果 ( 25 ℃)
最大荷载 PT
/N 5203 4580 9880 8983
试验条件 未冻融 冻融后
劈裂强度 R T
/M Pa 0. 5152 0. 4335 0. 9782 0. 8894
TSR /% 84. 1
3
测试结果
70. 4 48. 3 71. 5 2. 3 1. 014 99. 4 0. 9
技术要求
60 ～80
生产配合比结果
材料比例 /%
2# 26 31 1# ( <3mm) 27 19
≥40 ≥60 ≤3
-
( > 11mm ) (6～11mm) (3～6mm)
矿粉
2 8
沥青用量
5. 0 6. 8
沈环高速公路试验路段原路面评价
破损率
(% ) 3. 1 2. 0 1. 5 0. 6 0. 5
裂缝率
(m 2 / km 2 ) 48. 9 33. 6 25. 7 11. 5 36. 7
破损面积
(m 2 ) 371. 5 254. 0 194. 0 92. 5 158. 0
路面状况指数
PC I 76. 0 79. 9 82. 4 88. 3 89. 1
2008 年 6 月 16 日至 19 日 , 超薄磨耗层技术课 题组在沈阳环城高速公路完成了试验路的铺筑工 作 ,试验路采用 UTFC - 10 (同步施工 ) 和 S MA - 10 (分步施工 )两种超薄磨耗层混合料类型 , 总铺筑面 2 积约 62000m 。 超薄磨耗层技术是近年来发展起来的一种预防 性养护形式 ,是将间断级配热拌沥青混合料与乳化 沥青相结合的一项技术 , 其铺装厚度一般为 15 ～ 25mm。超薄磨耗层从施工工艺方面来划分 ,可分为 两种类型 ,即同步施工超薄磨耗层和分步施工超薄 磨耗层 。前者是指采用特殊机械同步完成乳化沥青 洒布与沥青混合料摊铺 ,施工周期较短 ,这种工艺要 求乳化沥青不单单起到粘结表面层与下承层的作 用 ,更重要的是可以部分进入上部沥青混合料中 ,起 到封层作用 ; 而后者是指先利用沥青洒布设备进行 乳化沥青的洒布 ,然后再用普通摊铺设备对沥青混 合料进行摊铺 ,这种工艺要求乳化沥青不仅层间粘 结性能强 ,更重要的是乳化沥青洒布后形成的粘结 层不易被施工机械 (如摊铺机或运料车等 )破坏 。 超薄磨耗层与传统的热沥青罩面相比 , 在使用 性能上具有以下优势 : ( 1 )全新的防水粘接层与下面层粘接更好 ,有效 的防止了下渗水的破坏 ,具有更好的抗水损坏性能 ; ( 2 )断级配混合料更有效的调整现有路面的平 整度 ,修复小于 15mm 车辙等路面病害 ; ( 3 )具有更高的抗滑性能 、 更好的排水能力 , 雨 天行车更安全 ; ( 4 )施工效率高 ,单位时间施工速度快 , 在短时
5. 7 0. 4 0. 01 65. 9 84. 7 58. 5 52. 1 99. 5
95. 4 30. 5 25. 5 21. 0 16. 9 14. 0 11. 5
表 8 最佳沥青用量下测得的体积指标
混合料类型 毛体积相对密度
UTFC - 10 2. 395 VV / % 9. 4 9 ～10 2. 437 3. 8 3 ～4 VMA / % 18. 7 > 18 18. 5 > 17 VFA / % 49. 2 45 ～55 77. 7 75 ～85
・2・
北
方
交
通 2009
及贫油情况严重 , 部分路段出现石料脱落现象 。评 价结果符合超薄磨耗层对原路面状况的要求 ,因此 ,
表 1
桩号
(顺时针方向 ) K35 ～K36 K36 ～K37 K37 ～K38 K38 ～K39 K39 ～K40
决定在此路段进行试验路铺筑 。
2. 3
表 9
混合料 类 型
UTFC - 10
・3・
适当调整 。洒布后一定采取必要措施避免其他车辆 通过 ,待乳化沥青完全破乳后方可进行混合料摊铺 (UTFC - 10 无需提前洒布粘层油 , 与混合料摊铺同 时进行 ) 。 ( 3 )混合料拌和 由于超薄磨耗层较薄 ,温度散失较快 ,拌和温度 控制是混合料拌和控制的关键 , 温度偏低不容易压 实 ; 温度过高 ,沥青易于老化 。集料温度一般控制在
9. 5
4. 75 2. 36 1. 18
0. 6
0. 3
0. 15
0. 075
测试结果
100 100
通过率 /%
86. 2 31. 7 26. 7 20. 4 14. 5 10. 4 7. 2 5. 1 9. 4
恩格拉粘度 ( 25 ℃) 贮存稳定性试验 ( 1d) / % 筛上残留物 / % 含量 / % 蒸发 残留物 针入度 ( 25 ℃) /0. 1mm 软化点 / ℃ 延度 ( 5 ℃) 溶解度 / %
图 1
沈环高速公路试验路段原路面
通过对沈环高速公路试验路段的检测及数据分 析 ,可以得出 : 试验路段路面均未出现结构性破坏情 况 ,车辙深度不大 (小于 15mm ) , 但裂缝较多 , 网裂
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(动稳定度 ) /次 ・mm - 1 > 2000
在车厢侧板和底板涂一薄层油水混合液 。为防止混 合料表面降温过多 ,车厢顶部应加苫布覆盖 。 ( 5 )混合料摊铺
UTFC - 10 采用专用摊铺设备进行施工 (见图 2 ) 。该设备必须包含受料斗 、 传送带 、 乳化沥青储
( 3 )低温弯曲试验
表 6
混合料 类 型
UTFC - 10 S MA - 10 4# 13 2 3# 32 40
外 观 亲水系数
无团粒结块
0. 2
无团粒结块
<1
表 4 改性沥青试验结果
试验项目 针入度 ( 25 ℃, 100g, 5 s) /0. 1mm 延度 ( 5 ℃, 5cm /m in) / cm 软化点 (环球法 ) / ℃ 粘度 ( 135 ℃) / Pa・ s 密度 ( 15 ℃) / g/m
第 2 期 北
方
交
通
・1・
道 路
超薄磨耗层技术在沈环高速公路 养护中的应用
南雪峰
(辽宁省交通科学研究院 ,沈阳 110015)
摘 要 : 介绍了超薄磨耗层技术在沈阳环城高速公路养护中的应用情况 , 试验路采用 UTFC - 10 和 S MA - 10 两种混合料类型 ,通过配合比设计过程 、 施工设备的组合 、 施工工艺等分析其特点 ,试验路铺筑并通车运行后 ,对试 验路进行了检测 ,结果表明 : 超薄磨耗层路用性能良好 ,是一项值得推广的高速公路养护技术 。 关键词 : 超薄磨耗层 ; 预防性养护 ; 沥青混合料 ; 乳化沥青 中图分类号 : U418. 6 文献标识码 : B 文章编号 : 1673 - 6052 (2009) 02 - 0001 - 04
m in,做到均匀 、 不间断地摊铺 。
溶解度 (三氯乙烯 ) / % 贮存稳定性离析 , 48h 软化点差
≥99. 0 ≤2 混合料 类 型
UTFC - 10 S MA - 10 13. 2
表 7
生产配合比合成级配
筛孔尺寸 /mm
表 5 乳化沥青试验结果
试验项目
UTFC - 10 S MA - 10 5. 6 0. 6 0. 04 59. 4 37. 3 55. 3 17. 0 99. 4
技术要求
( TSR ) /%
> 80 90. 9
沥青混合料温度一般控制在 170 ～180 ℃之间 。拌 和时间为干拌 5 ～10 s,湿拌 40 ～50 s,混合料要求拌 和均匀 、 色泽一致 、 无结团 、 无离析 。 ( 4 ) 混合料运输 超薄磨耗层混合料运输时 ,要把车厢清扫干净 ,
S MA - 10