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        高模量瀝青混凝土的應用

        時間:2011-12-28 09:45:07  來源:網絡  作者:

         

         

         隨著我國經濟的不斷發展和繁榮,公路的交通量日益繁重,超載和渠化交通現象日趨嚴重。重交通、重荷載和渠化交通對瀝青混凝土公路的直接影響就是車轍。

          在我國由于使用半剛性或剛性基層和堅固、耐磨性集料,施工時又采用壓實度和最大理論密度雙控體系,因此發生結構性車轍、磨損性車轍、壓實性車轍的可能性較小,流動性車轍已經成為目前瀝青路面車轍的最大類型。

          流動性車轍主要是由瀝青混合料的高溫抗剪切強度不足而產生的流動變形形成的。這種變形的輕重程度與瀝青混合料本身的高溫穩定性直接相關,已經成為我國目前公路和高速公路的棘手病害。

          提高瀝青混合料高溫穩定性的有效方法之一就是采用高模量瀝青混凝土(High odulus Asphalt Concrete,HMAC),以期減少車輛載荷作用下瀝青混凝土產生的應變,以及減少瀝青混凝土不可恢復的殘余變形。

          高模量瀝青混凝土(英文簡寫HMAC,法語簡寫EME)是指45℃,10條件下動態模量達到2000以上或45℃,0.IHz條件下動態模量達到500Mpa以上的瀝青混合料。高模量瀝青混凝土是由低標號硬質瀝青或在粘稠石油瀝青中添加高模量瀝青混凝土外加劑以及一定級配的集料組成。其特點是模量高、抗剪切能力強。

          因此,在流動性車轍成為目前公路和高速公路最主要病害的情形下,使用高模量瀝青混凝土已經成為必然。

          高模量瀝青混凝土研究現狀

          高模量瀝青混凝土的研究始于歐洲,但是隨著長壽命瀝青路面研究的展開,這一研究引起了世界范圍的關注。

          法國是世界上最早開展高模量瀝青混凝土研究的國家,并于1981年將高模量瀝青混凝土作為基層應用于舊路面結構的補強。目前法國經過二十多年的研究形成了高模量瀝青混凝土(EME)標準NFP98141,對配合比設計方法和結構設計均有特定的方法。

          英國于1994年開始對高模量瀝青混凝土進行研究,并建立長壽命路面的耐久性研究項目,主要針對高模量瀝青混凝土的抗老化、抗裂性能進行研究。

          意大利通過對高模量瀝青混凝土和三種改性瀝青混合料基層的對比研究,分析了高模量瀝青混凝土的路用性能及其提高基層承載力的實際效果,提出了正確使用高模量瀝青混凝土基層的要點。

          葡萄牙針對炎熱的氣候,修筑了高模量瀝青混凝土試驗路,通過對試驗路抵抗車轍能力的研究和總結,為預估高模量瀝青混凝土車轍量提供依據。

          美國在2004年發起了對高模量瀝青混凝土作為長效性瀝青路面中、下面層的研究,并著重于高模量瀝青混凝土設計方法和成本的研究。

          國內在高模量瀝青混凝土研究方面尚處于起步階段,沒有成熟的經驗可以借鑒。

          為此,交通部西部交通建設科技項目管理中心于2005年啟動“高模量瀝青混凝土應用技術研究”,該項目由遼寧省交通科學研究院承擔,中國石化石油化工科學研究院、遼寧省高等級公路建設局參加。經過近兩年半的科技攻關,項目于20084月通過驗收。該研究在國內率先提出了以提高瀝青混凝土模量作為解決路面高溫穩定性不足的技術途徑;研究開發了高模量低標號瀝青和高模量瀝青混凝土外摻劑;在鋪筑試驗路的基礎上提出了施工工藝和質量控制指標。

          長沙理工大學鄭健龍教授采用低標號30號瀝青結合鄭石高速試驗段和室內系統研究,提出了高模量瀝青混凝土路面的結構力學模型以及中下面層采用高模量瀝青混凝土可以有效減少中上面層的流動性車轍。

          長安大學沙愛民教授對高模量瀝青混凝土路面應用進行了研究,在室內試驗成果的基礎上采用70號瀝青結合河南撫項高速的修筑以及通車后的檢測結果,經過兩年多的試驗研究得出的結論主要有:提出了能夠進一步提高抗車轍能力和降低瀝青用量的適用我國瀝青路面修筑的HMAC級配選用方法;提出了以我國現行瀝青混合料馬歇爾設計方法為基礎HMAC配合比設計方法;結合路面實體工程的鋪筑提出了HMAC路面的施工工藝。

          東南大學錢振東教授對高模量瀝青穩定碎石性能進行試驗提出了高模量瀝青穩定碎石的疲勞性能方程。

          河北工業大學和天津公路處通過對克拉瑪依30號硬質瀝青和混合料優化研究,提出瀝青路面中面層混合料的優化級配。

          通過對HMAC國內外研究現狀分析可知:高模量瀝青混凝土主要作為基層或連接層(相當于我國的中面層),解決瀝青混凝土路面的流動性車轍問題。

          高模量瀝青混凝土在我國的應用

          雖然我國的高模量瀝青混凝土的研究起步較晚,但是面對日益增加的流動性車轍病害,國內已將開始采用高模量瀝青混凝土來解決這一世界性難題。

          高模量瀝青混凝土在我國的應用大體可分為三個階段:

          摸索階段(2000年-2005年)

          2 0 0 0 年法國P R 公司在中國推出PR.PLAST.S產品(簡稱PR.S),中國開始引入了高模量瀝青混凝土概念。但當時法國公司在中國是以抗車轍的名義進行推廣,并于2001年在運三高速上面層開始使用。隨后很多高速路和重載路面相繼成規模使用。

          研究應用階段(2006年)

          在抗車轍劑普遍使用后,我國的道路流動性車轍問題并沒有完全解決,依然困擾著整個行業。于是交通部西部交通建設科技項目管理中心“高模量瀝青混凝土應用技術研究”在2005年啟動,我國開始自主研究解決瀝青道路的流動性車轍的方法。這一時期的研究和應用著眼于長壽命路面結構和各結構層的組成和作用,并相繼在實體工程中鋪筑試驗路或試驗段進行長時間段的跟蹤研究,為我國的長壽命路面修筑奠定基礎。其中2006年在撫順---南雜木高速公路路面中面層鋪筑了2.7公里,鶴崗一大連二級公路(東港段)路面上面層鋪筑了2公里試驗路,成為我國自主解決流動性車轍的肇始性實體工程。雖然這些實體工程中高模量瀝青混凝土的高溫性能毋庸置疑,但是其低溫性能和防水性能仍需長時間的檢驗。

          開始推廣階段(2009年)

          隨著2008415日“高模量瀝青混凝土應用技術研究”項目在沈陽通過驗收,我國的高模量瀝青混凝土應用逐漸步入推廣階段。雖然高模量瀝青混凝土的低溫性能和防水性能仍待觀察,但是將其作為基層或中面層來解決流動性車轍是有效的。因此各地交通部門和市政道路公司紛紛開始和設計部門合作將其作為中下面層進行推廣。我國的石油煉制部門也不失時機的推出了低標號瀝青如克拉瑪依、中海油、歡喜嶺等的30、50號瀝青,這都為高模量瀝青混凝土的推廣創造了條件。

          結語

          流動性車轍已經成為我國瀝青道路和公路路面的主要病害,高模量瀝青混凝土作為有效解決手段之一,尤其是在煉廠已經能夠開始生產低標號硬質瀝青的情況下,應該將其作為中下面層進行推廣應用。在推廣應用時,應該注意到我國地域遼闊、氣候不一的特點,采取適宜的高模量瀝青混凝土結構。

         

         



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