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橡胶沥青在河西地区养护维修工程中的应用 (1)

2014-08-29 15:25:23  作者:  来源:互联网  文字大小:【】【】【
简介:【摘 要】 甘肃河西地区高速公路的主要病害为裂缝,经过钻芯取样发现,横缝多是自下而上发展的反射型裂缝,纵缝多为自上而下发展的疲劳型裂缝。本文通过分析裂缝产生的原因,提出采用橡胶沥青混凝土结合橡胶沥青 ...
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【摘 要】 甘肃河西地区高速公路的主要病害为裂缝,经过钻芯取样发现,横缝多是自下而上发展的反射型裂缝,纵缝多为自上而下发展的疲劳型裂缝。本文通过分析裂缝产生的原因,提出采用橡胶沥青混凝土结合橡胶沥青碎石封层的结构对原路面进行处治,防止裂缝的进一步发展和破坏。
  【关键词】 橡胶沥青 橡胶沥青碎石封层 改性机理 路用性能 模量
  我国已经于2008年颁布了橡胶沥青应用技术指南,国内各省份也进行大量的工程实践,实体工程包括了高速公路、国省干线等,已经基本掌握了橡胶沥青的成套技术。四川省、江苏省等单位相继从事橡胶沥青技术应用与研究。到2013年,我国已在包括湖北沪蓉西高速、京承高速公路等多条条左右的公路上进行了实际应用,跨越了6个典型气候分区,取得良好的效果。橡胶沥青是先将废旧轮胎原质加工成为橡胶粉粒,再按一定的粗细级配比例进行组合,同时添加多种高聚合物改性剂,并在充分拌合的高温条件下(180℃以上),与基质沥青充分熔胀反应后形成的改性沥青胶结材料。橡胶沥青是符合国家循环经济产业导向和服务于建设和谐社会目标的新型道路建筑材料,推广应用的社会和经济效益显著。本文主要介绍橡胶沥青在处治甘肃河西地区高速公路中裂缝病害的适用状况及设计方法。
  1 概述
  1.1 河西地区裂缝产生的理论原因
  由于行车荷载的作用而发生的结构性破坏裂缝,在车轮荷载作用下,半刚性基层的底部将产生拉应力。当拉应力大于半刚性基层材料的抗拉强度时,半刚性基层的底部就会很快开裂。在行车荷载的反复作用下,底部的裂缝会渐渐扩展到上部,并引起沥青面层也产生开裂。影响拉应力的主要因素有面层材料、厚度;基层本身的厚度;基层的回弹模量和下承层的回弹模量。
  1.2 河西地区裂缝的种类
  (1)低温裂缝。甘肃河西走廊地区冬季极端气温-31.6℃。由于沥青混合料低温劲度的影响,当气温下降时,沥青材料逐渐发硬并开始收缩,由于沥青面层在路面中是受到约束的,面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度或极限拉应变,沥青面层就会开裂。
  (2)温度疲劳裂缝。该地区处于戈壁沙漠地区昼夜温差大,由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳,使沥青混合料的极限拉伸应变能力变小。加上沥青的老化使沥青的劲度增高,应力松弛性能降低,最终达到极限抗拉强度,使路面产生开裂。
  (3)半刚性路面的反射裂缝。甘肃河西地区的高速公路在建设期间,受当时设计理念及建设资金限制,基层底基层主要采用水泥稳定砂砾结构。在混合料的生产过程中,由于天然砂砾级配的变化,导致生产出来的混合料级配不能满足要求。在环境的影响下,形成温缩、干缩裂缝。而沥青路面较薄(多为12cm厚),半刚性基层的裂缝会由于温度应力而使沥青结构层的底面开裂,并较快形成反射裂缝。一般路段横向反射裂缝间距为20~50m,而河西地区高速横向反射裂缝间距为3~5m。
  2 橡胶沥青混凝土ARHM13(W)配合比设计
  2.1 橡胶粉
  2.1.1 橡胶粉的选择
  (1)橡胶粉宜选用常温研磨粉碎的斜交胎橡胶粉或含天然胶含量较高的胶粉,并应满足相应的物理、化学指标。
  (2)在保证易于碾压成型,同时满足使用性能要求的前提下,可尽量选用较粗的橡胶粉,宜选择30~80目之间的路用废旧轮胎。
  (3)最大粒径小于2mm的级配废胎胶粉也可以使用,同时应满足相应的物理、化学指标。
  2.1.2 橡胶粉的物理指标
  路用橡胶粉的物理技术指标见表1。
  2.1.3 橡胶粉的化学指标
  橡胶粉的化学技术指标见表2。在使用过程中,应由具有相关资质的专业单位进行检测,并出具相应的检测报告,作为橡胶粉化学指标的评定依据。
  2.2 橡胶沥青
  加工橡胶沥青的基质沥青选用90号道路石油沥青,胶粉添加计量控制在沥青重量的20%~30%(外掺),其它性能需满足表3要求。
  2.3 断级配橡胶沥青混合料ARHM13(W)配合比设计
  橡胶沥青混合料矿料级配范围如表4所示。ARHM13(W)级配曲线图如图1所示。
  2.4 油石比优化过程
  2.4.1 马歇尔试验
  按设计矿料比例配料,采用6.0%、6.3%、6.6%、6.9%、7.2%,5种油石比进行马歇尔试验,试验结果见表5。
  2.4.2 最佳油石比的确定
  根据马
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