宜春原油投资协会

寒冷地区沥青路面稀浆封层技术对 沥青材料的改善

ISSA稀浆罩面2018-12-05 16:53:33


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引言


稀浆封层技术是指,在常温下把检验合格的配料,如乳化沥青、矿料、填料、水以及各种添加剂,按照规定的比例混合在一起,然后充分搅拌到稀浆的状态,接着使用稀浆封层车及时将其摊铺到路面上,稀浆经过破乳、析水及固化,形成一层厚度为5~10mm的坚固、密实、耐磨的薄层。稀浆封层可以提高路面的防滑、耐磨性能,改善路面平整度,修复路面轻微车辙,对于新旧路面的老化能起到预防和维修作用,是一种良好的沥青路面预防性养护技术。


道路沥青作为沥青路面重要的建筑材料,其性能指标直接影响到路面的路用性能和使用寿命。作为骨料黏结剂的沥青,在使用过程中受到温度、光和氧等外界因素的影响会发生挥发、氧化等一系列物理和化学变化,导致性质变差。沥青的老化是一个不可避免的问题,提高沥青性能是提高沥青路面质量的关键。目前研究人员主要是从路面使用性能角度对各种养护技术的应用效果进行分析,而本文选取实施稀浆封层的张家口地区G109、G110路线的部分路段作为试验路段,从沥青材料性能的角度出发,通过测定分析沥青针入度'延度及软化点,研究预防性养护技术对沥青性能的影响。

1 试验方案设计

本文对G109公路实施稀浆封层养护12个月后的k240+000~K242+000路段和G110公路实施稀浆封层养护12个月后的K210~000+K212~000路段的沥青路面面层进行取样, 在实验室内将实施稀浆封层的养护层用切割机去掉, 剩下的沥青路面面层各层次用切割机进行分层处理。对G109公路未实施预防性养护的K290+000~K292+000路段和G110公路未实施预防性养护的K210+000~K216+000路段的路面面层进行取样, 各层次用切割机进行分层处理. 实施稀浆封层和未实施稀浆封层养护的路面面层各层分层前后如图1~4所示,G109公路沥青路面面层共2层,G110公路沥青路面面层共3层。

分层后用烘箱将面层各层沥青混合料分别烘软碾碎,之后根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011),对各层沥青分别进行沥青抽提室内试验,然后根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)分别测定各层沥青的针入度、软化点及延度。试验所需要的沥青抽提仪器包括沥青混合料离心式快速抽提仪、台式矿粉大容量离心机、旋转蒸发器。

2 室内试验数据分析

2.1针入度试验分析

针入度反映了沥青在荷载作用下的变形能力,其物理意义为表观黏度,不同温度下的针入度反映了不同温度下沥青呈现的流动和变形性能,该性能与沥青的路用性能有较强的相关性。本次针入度试验采用5℃、15℃、25℃三种试验温度,通过3种温度下的针入度数据对稀浆封层养护措施下沥青的流动性能进行评价。

对G109路段采取稀浆封层措施与未采取养护措施的表面层抽提得到的沥青和底面层抽提得到的沥青分别进行3种温度下的针入度试验,结果如表1所示。

对G110路段采取稀浆封层措施与未采取养护措施的表面层抽提得到的沥青、中面层抽提得到的沥青和底面抽提得到的沥青分别进行3种温度下的针入度试验,结果见表2。

由表1、2可以看到,5℃、15℃、25℃三种温度下,G109实施稀浆封层的表面层和底面层的沥青试样针入度以及G110实施稀浆封层的表面层、中面层和底面层的沥青试样针入度均比未养护路段各层的沥青试样针入度高,即沥青的流动性高。对于寒冷地区,沥青路面的破坏形式以低温开裂为主。在实施养护前,对G109张家口地区部分路段的下行方向和G110张家口地区部分路段的下行方向进行病害调查,调查情况见表3、4。

由病害数据可以看到G109K237+930~k267+000段下行方向的主要病害为块状裂缝,其次是龟裂和横向裂缝;G110线K207+120~K214+725段下行方向病害以横向裂缝为主,其次为龟裂、纵向裂缝和块状裂缝。G109和G110的病害均以横向裂缝、块状裂缝或龟裂为主,主要原因是寒冷地区路面发生低温收缩。寒冷地区路面沥青选材时,应优先选用高标号的沥青,这样更有利于提高路面的低温性能。由针入度试验数据发现,稀浆封层技术可以有效提高沥青的流动性,减少沥青路面的低温收缩。

2.2 延度试验分析

延度作为评价沥青低温性能的指标,具有测试方法简单、直观等优点,一直为众多国家所采用。许多试验结果表明,延度与路面低温开裂有不同程度的相关性,10℃延度可以评价沥青混合料的低温性能,反映沥青混合料的低温抗裂性。本文对G109路段采取稀浆封层措施与未采取养护措施的表面层抽提得到的沥青和底面层抽提得到的沥青分别进行10℃延度试验,结果见表5。

由表5、6可以看到,G109实施稀浆封层的表面层和底面层的沥青试样延度以及G110,实施稀浆封层的表面层、中面层和底面层的沥青试样延度均较高,而同一层次未养护路段沥青试样的延度值较低,故同一层位稀浆封层路段的沥青试样低温性能好。另外,从试验数据可以看到,同一层位稀浆封层路段的延度与未养护路段相差很大,所以稀浆封层可以有效地保护沥青的低温性能。

2.3软化点试验分析

本文对G109路段采取稀浆封层措施与未采取养护措施的表面层抽提得到的沥青和底面层抽提得到的沥青分别进行软化点试验,结果见表7。对G110路段采取稀浆封层措施与未采取养护措施的表面层抽提得到的沥青、中面层抽提得到的沥青和底面层抽提得到的沥青分别进行软化点试验,结果见表8。

由表7、8可以看到,G109实施稀浆封层的表面层和底面层的沥青试样软化点以及G110实施稀浆封层的表面层、中面层和底面层的沥青试样的软化点,均比未养护路段各层的沥青试样软化点低表明稀浆封层路面沥青的高温性能不如未养护路面。

2.4稀浆封层技术对沥青材料性能的影响分析

通过以上针入度'延度'软化点的试验数据可以看到,路面面层同一层位稀浆封层路段的沥青试样比未养护路段沥青试样针入度高'软化点低,表明稀浆封层路段沥青的低温性能高于未养护路段,高温性能却低于未养护路段。但考虑到研究地区为寒冷地区#沥青主要体现为低温性能,所以实施稀浆封层技术后可以缓解沥青路面低温损害,比较符合寒冷地区路面病害的情况。因此本文认为稀浆封层技术可以有效改善寒冷地区沥青路面的性能。

3 结       语

(1)本文对张家口地区G109和G110道路同一路段实施稀浆封层技术和未实施稀浆封层技术的路面面层取样,在实验室内将实施稀浆封层路面的养护层去掉,对剩下的面层各层次和未实施稀浆封层养护的路面面层各层次分别进行分层,并烘软碾碎进行沥青抽提试验,测定各层沥青的针入度、延度及软化点,从沥青材料性能的角度对寒冷地区稀浆封层技术进行了研究分析。

(2)分析测得的针入度、延度及软化点数据表明,实施稀浆封层的路面面层各层次的针入度和延度均比未实施稀浆封层的路面面层各层次高,稀浆封层技术可以有效缓解沥青路面低温病害的发生,比较符合寒冷地区路面病害的情况。


本文作者

樊旭英,谢军,高凤春,安宏钧

文章来源:《筑路机械与施工机械化》 2017年第34卷



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