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熱拌彩色瀝青混合料SMA-13施工技術研究

時間:2013年01月16日 分類:推薦論文 次數:

  彩色路面是一種近些年來的新興路面,因為其對于交通管理和控制能夠發揮很好的作用及其良好的路用性能而在國內外很受歡迎。但是目前彩色瀝青在我國的應用較少,經驗不是很豐富。本文以圓明園東路彩色公交專用道為參考研究對象,從混合料設計、施工工藝及路

  摘要:彩色路面是一種近些年來的新興路面,因為其對于交通管理和控制能夠發揮很好的作用及其良好的路用性能而在國內外很受歡迎。但是目前彩色瀝青在我國的應用較少,經驗不是很豐富。本文以圓明園東路彩色公交專用道為參考研究對象,從混合料設計、施工工藝及路用性能分析評價三個方面對彩色瀝青的實際應用進行系統的總結、歸納及分析。在文中,對此三部分的分析均結合普通瀝青混合料的相應方法,或將其作為參照對象,將彩色瀝青混合料及彩色路面與普通瀝青混合料及普通瀝青路面做對比,總結其在設計、施工及路用性能上的異同點及優劣處。

  在混合料設計及施工工藝研究中,本文以圓明園東路的設計施工文件為參考依據,結合理論知識,對彩色瀝青混合料在進行此兩項工作時應注意的重點內容進行了總結和分析,以保證在實際動手操作前對相關知識能夠了解掌握;在路用性能評價方面,本文進行了摩擦系數、平整度和車轍三個簡單但直觀的實驗作為評價的依據,使評價能夠客觀、科學。

  關鍵詞:彩色瀝青混合料、配合比設計、施工工藝、路用性能評價

  Abstract: The colored pavement is a new road in recent years, because of the traffic management and control for can play a good role and its good road and at home and abroad with performance is very popular. But the color asphalt application in our country less, experience is not very rich. Based on the bus lane road yuanmingyuan color for reference the research object, the mixture design, construction technology and way-use performance analysis and evaluation, three aspects of color of asphalt practice application of the system are in summary and analysis. In this paper, the analysis of this three parts are common asphalt mixture with the corresponding method, or will it as a reference object, the color will pitch mix and colored pavement and general asphalt mixture and common asphalt pavement do contrast, and to sum up the in design, construction and road on the similarities and differences in performance and disadvantages place.

  In the mixture design and construction technology research, in this paper the design and construction of the east road Yuanmingyuan file for referenced basis, combining theory knowledge, the color of asphalt mixture in the two work should be paid attention to when the key content were concluded and analyzed, in order to ensure that the hands-on in front of related knowledge can grasp; On the road with performance evaluation, this article has conducted the friction coefficient, roughness and rut three simple but intuitive experiment as the basis of evaluation, makes evaluation can be objective and scientific.

  Key Words: color asphalt mixture, mixture design, construction technology, road with performance evaluation

  一、緒論

  1.1  課題研究的背景

  瀝青路面是人們日常生活中最常見到的一種道路路面形式。因為其具有平整、塵少、不透水及經久耐用的特點而被廣泛應用。目前,我國大部分道路均采用此路面形式。但是,隨著使用經驗的增加及生活水平的提高,人們逐漸發現了瀝青路面的缺點,并且越來越不滿足于瀝青路面的現有功能,因此怎樣能使瀝青路面發揮其更大的作用成為當前研究的熱點話題。

  在瀝青的路用性能能夠滿足車輛的行駛需求后,顏色--作為對瀝青的更高層次要求被業界提了出來。顏色,是一切物體給人們的最直觀感受,人們對于顏色有很高的辨識度和敏感度。但是在交通領域中,人們逐漸發現了路面顏色給駕駛者帶來的種種問題。經常開車,尤其是開長途車的人有這樣一種感受:長期盯著一種單調的路面行駛時很容易產生視覺疲勞,從而注意力下降;在夜晚開車時,光線極其昏暗,黑色路面和夜色的重合非常影響司機對道路上物體的辨識度。此外,當夏季溫度很高的時候,站在瀝青路面上,可以感覺到黑色瀝青路面極其高,據顯示,夏季瀝青路面的最高溫度可達到六、七十度,這在一定程度上加劇了城市熱島效應的形成。以上均是瀝青顏色給交通參與者的直觀感覺,對交通組織者和管理者來說,瀝青顏色的作用不可小覷。

  從上文可以看出,研究并推廣彩色瀝青這種新型路面便具有很高的實用價值。對于交通參與者個體來說,彩色路面能夠對其心理狀態產生影響,從而提高其交通信息接收率和駕駛安全性;對于交通整體來說,彩色路面又具有誘導車流、提高通行能力、改善區交通運行狀況及美化環境等諸多作用。

  1.2  國內外研究現狀

  對于彩色瀝青的開發和應用,人們經歷了很長的探索時間。據資料顯示,人們最早是用彩色石料和瀝青來鋪設彩色路面的,但這種路面鋪筑后仍然是黑色的,要靠行車的磨耗才能將石子的顏色逐漸顯現出來,不過其色彩是很暗淡的。后來,人們采取在路面上涂覆油漆的方法,這樣可以獲得所需要的顏色。但是油漆的價格昂貴,不可能大面積應用,而且油漆的厚度很薄,在車輛和行人的磨損下很快喪失,難以長久保持路面顏色。后來,有人直接將顏料加入瀝青混合料中拌和,用以鋪筑路面。由于瀝青黑色作用太強,只有加入大量顏料后混合料的色彩才能顯示出來。因此,人們認識到,鋪筑彩色路面最好使用淺色膠結料,或者稱之為無色膠結料或無色瀝青,目前這種膠結料主要靠人工合成,因而造價較高。近年來,彩色路面在城市道路及公園、社區等處被逐漸應用推廣。隨著彩色瀝青路面鋪裝技術的進步,其路用性能不斷提高,目前基本上可達到普通瀝青路面相同的性能,同時其顏色耐久性也得到不斷改善。

  目前鋪筑彩色路面普遍使用兩種方法:彩色瀝青混凝土和彩色微表處。彩色瀝青混凝土的配合比設計、施工工藝等均與普通瀝青混凝土類似,其出現彩色原因為采用彩色骨料或無色粘結,目前國內鋪筑的彩色路面普遍采用此方法;彩色微表處是近些年在歐洲應用的一種彩色路面施工新技術。它采用改性乳化樹脂作為粘結料,級配彩色骨料為集料,配以顏料及添加劑,使用專門攤鋪機進行施工。

  1.2.1  國外研究現狀

  彩色瀝青混凝土路面技術在國外發達國家廣泛的推廣,不僅在于其良好的經濟效益,更重要的是基于環保和可持續發展的國際潮流。歐美各國及日本,在20世紀60年代已開始研究彩色瀝青混凝土路面材料及鋪裝技術,目前這些國家的彩色瀝青混凝土技術已相當成熟,應用也已成規模。前蘇聯早在20世紀60年代就開始研究彩色路面的鋪筑技術。前蘇聯道路科學研究所、哈爾科夫公路學院都進行了彩色路面的相關研究,并先后在莫斯科等幾個城市鋪設了數萬平方米的彩色路面,1979年還出版了《彩色路面的鋪筑技術》18的專著1;日本對彩色鋪面技術進行了卓有成效的研究,鋪裝技術相當成熟,并在道路、廣場、公路等場所大面積應用。目前在國外有很多應用實例:日本許多城市鋪筑了彩色路面,如北九州市199號國道將靠邊的兩側車道鋪成鐵紅色路面,作為專用車道;在神戶市中心長田楠日尾線中間車道鋪成黃色的密級配彩色路面;法國將紅色路面鋪筑在交通事故易發段,以起到警示作用;巴黎鋪筑了一段長達30km的藍色路面,其能使長時問駕駛的駕駛員精神愉快,不易疲勞。這表明彩色路面對駕駛員心理和情緒狀態也能起到積極調解作用;荷蘭阿姆斯特丹、海牙等城市在人行道上都鋪設有寬1.0~1.5m的自行車道,自行車道鋪以鐵紅瀝青鋪面,給騎車人以導向,同時鐵紅的色彩又成為城市的一道風景線。

  1.2.2  國內研究現狀

  我國對彩色瀝青混凝土技術的研究與應用起步較晚,始于20世紀70年代,以后中斷,90年后期仍處于實驗室研究與探索階段。后隨著我國經濟建設的發展,對彩色瀝青的研究再續。我過在彩色瀝青研制方面取得了不小的成績,如:1999年長安大學郝培文等研制出性能可與優質石油瀝青相比擬的系列彩色瀝青,并在成都市提督街非機動車道上鋪筑了試驗路,使用效果良好;2004年遼寧石油化工大學高明等人以遼河70號瀝青為基質瀝青,研制了幾種彩色瀝青并對其進行了一定的技術性能研究。目前彩色瀝青在我國已經進入實驗推廣階段,多個城市已嘗試采用彩色瀝青混凝土鋪設城市道路。例如:2000年上海浦東世紀公園國際花卉區鋪裝了2.2km的鐵紅色彩色路面景觀道路;隨后廈門市府大道兩側約4km非機動車和環島路旅游景觀道、南京市升洲路人行道等陸續鋪筑了彩色瀝青路面。在湖北武昌,從卓刀泉北路到楚源大廈有一條長約1.5km的紅、藍、綠三色相間的彩色公路。現在,北京已鋪筑的彩色瀝青路面有:圓明園東路彩色瀝青公交車道、朝陽大望路BRT快速公交紅色瀝青路面路段等。

  目前國內比較流行的彩色瀝青混合料生產工藝是采用經過脫色的淺色彩色瀝青專用膠結料,經脫桶計量后送入拌缸,與骨料、礦粉等材料一起攪拌,再在攪拌過程中加入所要添加的顏料,攪拌均勻后即為成品彩色瀝青混合料。

  近年來,一些彩色瀝青路面新技術,如彩色瀝青稀漿封層、超薄彩色路面等也得到開發和應用。回顧國內彩色瀝青路面的發展,表明彩色瀝青路面的特殊功能已逐漸被人們認可。由于彩色瀝青路面的價格和性能的現狀,就目前的技術水平來說主要應用于人行道、非機動車道,在北京,有專門用于公交行駛的彩色瀝青道路。隨著經濟的發展和彩色鋪面技術的進步,彩色路面將在我國公路和城市道路中逐步得到應用。

  1.3  研究的目的與意義

  彩色瀝青在我國屬于一種年輕的、開發尚且較淺的新型路面材料,具有很大的科研及實用價值。本文之所以對彩色瀝青進行研究,是因為其對交通安全、管控和運營等可發揮很大的科學作用1。對于駕駛者來說,行駛中路面顏色的變化可改變駕駛者的心理狀態,使其對交通及環境信息的反應變的更加敏銳,因此能從心理上警惕交通信息及周圍交通環境;此外,通過路面顏色來進行大區域的交通渠化分流能夠使整個路網更加安全有效的運行。以上所提及的這些改變將能夠為日后進行交通規劃及交通心理行為研究提供一定的事實依據,可作為交通管理的實際參考,具有一定的參考價值。同時,本課題還將實際發現彩色瀝青這一新興材料在具體道路應用中存在哪些不利于車輛行駛的問題,并通過實驗研究的方法,尋找其產生問題的原因,以便彩色瀝青路面能更好地發揮上文提到的其對交通環境及管理等的作用3。

  1.4  研究的主要內容

  圓明園東路南起清華大學東門,北至北五環路,全長約2.5km,規劃為城市主干道,是連接北四環和北五環的聯絡干線。紅線寬度60m,五幅路形式,路中為公交專用道,兩側為機動車道,最外側為非機動車道。目前公交專用道上有多條公交線路在運營,早晚高峰期間交通量可達到300輛/小時。

  此彩色瀝青路面的鋪筑屬直接在原路面結構上加鋪。結合原路面的破壞程度及路面結構,將此路段分為兩種路面結構分別鋪筑。路段南部分鋪設彩色瀝青混合料,南路段部分鋪設丙烯酸類。

  (1)彩色瀝青混合料類

  在一個公交車站和一個路口進口道處存在嚴重的車轍現象,所以此路段路面結構為:將現有路面銑刨后,鋪筑5cm彩色瀝青馬蹄脂混合料SMA-13和4cm中粒式改性瀝青混凝土AC-16;另一種車轍現象較輕微的一般路段的路路面結構為:將現有路面銑刨后,直接加鋪5cm彩色SMA-139。

  (2)丙烯酸類

  同彩色瀝青混合料一樣,丙烯酸類材料也需要根據情況分段攤鋪。在公交車站和路口進口道車轍嚴重路段,將現有路面銑刨后,加鋪5cm細粒式改性瀝青混凝土AC-13C和4cm中粒式改性瀝青混凝土AC-16C;在車轍不嚴重的一般性路段,將現有路面銑刨后,加鋪0.4cm丙烯酸彩色路面和5cm細粒式改性瀝青混凝土AC-13C。

  而本文主要研究的是彩色公交專用道南部分的彩色瀝青混合料路面路段。

  圓明園東路南段表面層采用的瀝青馬蹄脂碎石混合料(SMA)是以間斷級配的集料為骨架,用改性瀝青、礦粉及纖維素組成的瀝青馬蹄脂為結合料,經拌合、攤鋪、壓實而形成的一種構造深度較大的抗滑面層。它具有抗滑耐磨、空隙率小、抗疲勞、高溫抗車轍、低溫開裂的優點,是一種全面提高密集配瀝青混凝土使用質量的新材料,適用于高速公路、一級公路和其它重要公路的表面層。

  本文以圓明園東路南段的彩色瀝青公交專用道為參考路段,依據參考資料,對道路的修建過程重新分析匯總,了解道路修建的基本流程及關鍵點,還將對配合比設計、施工工藝和路用性能評價問題進行重點研究。其中配合比設計部分的工作內容是根據資料提供的原材料及性能檢測表等,結合理論知識,對彩色瀝青混合料的設計進行分析及總結;施工工藝研究是指參照參考資料,結合彩色瀝青路面的鋪筑特點,了解整個施工工程的方式方法及其在鋪筑過程中應著重注意的問題,并將其與瀝青路面的鋪筑過程進行比較分析,總結二者的異同點;因為此條道路在使用四年后出現嚴重的褪色、車轍等現象,路用性能評價部分是圍繞以上幾種現象對圓明園東路彩色瀝青路面進行摩擦系數采集、平整度測量及車轍測量三個實驗,分析其數據,進行道路使用情況評價及相應的原因分析。望能夠對日后的彩色瀝青路面研究起到參考作用。

  二、 彩色瀝青混合料配合比設計方法

  2.1  材料的選擇與確定

  在圓明園東路彩色路面試驗段未鋪筑彩色瀝青路面之前,此路段是一條位于圓明園東路中間的7.5m寬封閉式公交專用車道,已投入使用約5年時間。在此期間,此路段的交通環境及狀況較為惡劣。調查結果顯示,此路段運行的公交車一般為兩軸,正常時間的交通量為200輛/小時以上(早、晚高峰期時約為300輛/小時),單向僅有一車道,交通壓力較大。原黑色路面結構為5cm瀝青混凝土AC-16和9cmAC-30,原路面的車轍、擁包較嚴重,公交站點等剎車位置的車轍更是達到6cm左右。

  因為此試驗路段車轍現象較嚴重,所以在確定路面混合料類型時可優先考慮SMA瀝青混合料。瀝青馬蹄脂碎石混合料(Stone Mastic Asphalt,簡稱SMA)是由瀝青結合料與少量的纖維穩定劑、細集料以及較多的填料(礦粉)組成的瀝青馬蹄脂,填充于間斷級配的粗集料骨架的間隙中,組成一體形成的瀝青混合料。與傳統的密集配瀝青混凝土相比,SMA路面具有良好的高溫抗車轍能力、低溫抗裂性能、耐疲勞性能和抗滑性能等路用性能2,而這些路用性能正好可滿足公交專用道因具有交通量大、軸載大、超載壓力大及起步剎車頻繁等特點而所需要的路用性能條件。

  SMA具有以上幾種良好路用性能與其材料組成有很大關系。對于此條試驗路段的彩色瀝青混合料集料的選擇也遵循一般SMA的集料原則。

  (1)膠結料

  SMA瀝青混合料的膠結料必須有較高的黏度、較大的稠度,符合一定的技術要求,以保證其有足夠的高溫穩定性和低溫韌性,應盡量采用改性瀝青。改性瀝青對改善瀝青路面高溫及低溫穩定性有明顯效果,其適用于氣候條件惡劣,交通繁重,使用普通道路石油不能滿足使用要求的路段路面10。

  彩色瀝青混合料的膠結料有兩種生產方式:一類是用適當的溶劑將石油瀝青中的黑色瀝青質脫去,留下顏色較淡的其它組分,并配以改性材料,加入一定色澤的特殊顏料, 使瀝青按需要變成紅、黃、藍、綠等不同色彩的膠結料。但此生產工藝復雜,需投入大量資金及設備,且污染嚴重,不利于推廣。另一類是利用現代石油化工產品,人工調配出與瀝青性能相當的淺色膠結料。此技術生產的彩色膠結料的粘結性、彈性和韌性指標大大優于普通瀝青3。

  此條路的彩色瀝青混合料膠結料類似于上述第二種生產方式獲得,是歐洲生產的一種人工合成的可染色瀝青,名為Mexphalte-CP3,此種膠結料染色效果較好。

  (2)粗集料

  粗集料之間的緊密嵌擠而形成的骨架結構是SMA混合料良好性能的主要依據,可以說粗集料是SMA質量控制的關鍵。一般要求使用堅韌的、粗糙的、有棱角的軋制粗集料,其巖石應堅韌,具有較高的強度和剛度。最好選用硬質的堿性或中性石料。粗集料表面的粗糙度對SMA的強度有很大影響。粗集料表面越粗糙,形成凹凸的微表面經過壓實后,顆粒間形成良好的齒合嵌鎖,是混合料具有較高的內摩擦力4。

  對粗集料應重點控制針片狀顆粒的含量。針狀和片狀的顆料,在車輪荷載作用下,很容易斷裂破碎,是混合料的細料增多,進而使級配發生變化。集料破碎后形成的破裂面沒有瀝青裹覆,造成混合料的內部損傷和缺陷,從而易使路面出現其他病害。粗集料應滿足我國SMA粗集料技術要求,此條路彩色瀝青混合料的粗集料是產地為河北張家口的玄武巖4。

  (3)細集料

  在SMA混合料中,細集料一般要求用機制砂。因為機制砂采用堅硬巖石反復破碎制成,具有良好的棱角性和嵌擠性能,對提高混合料的穩定性有好處。此條路彩色瀝青混合料的細集料是石灰巖機制砂。

  (4)礦粉

  礦粉是SMA混合料重要組成部分,它與瀝青、纖維等混合形成馬蹄脂,從而影響SMA的性能。礦粉能夠降低瀝青的流動性,增加其黏度,其質量與混合料的穩定性有很大關系。我國規定礦粉必須采用石灰巖或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經磨細得到的礦粉,原石料中的泥土雜質應除凈。此條路彩色瀝青混合料的礦粉為石灰巖礦粉。

  (5)纖維

  纖維在SMA混合料中不僅可起到吸油、防止析漏的作用,其在馬蹄脂中還起著吸附、穩定、分散等重要作用。纖維材料在SMA中主要有木質素纖維、礦物纖維和聚合物有機纖維三大類。此條路彩色瀝青混合料使用的是松散木質素纖維,通常其在各種條件下均是化學上非常穩定的物質。在SMA中加入此種物質后,混合料將具有良好的保溫性能,冷卻后則有良好的伸縮性,并有較好的施工和易性。

  (6)色粉

  在SMA混合料中添加色粉是瀝青混合料具有顏色的重要原因。彩色瀝青的顏料應

  能承受日光的照射,不褪色,不溶于水,并有良好的耐熱性。其顏料主要為有機顏料和無機顏料兩種,有機顏料色彩鮮亮,但是耐久性差且價格昂貴;無機顏料價格便宜,耐光,熱老化性能強,長期使用不易褪色,多為采用。此條路彩色瀝青混合料的色粉為紅色拜耳樂4130。

  2.2  配合比設計

  彩色瀝青混合料的配合比設計方法與普通瀝青混合料方法基本相同,采用馬歇爾試驗方法進行,通過目標配合比設計、生產配合比設計及生產配合比驗證三個階段,確定瀝青混合料的材料品種及配合比、礦料級配、最佳瀝青用量2。圖2-1為SMA混合料的配合比設計流程圖:

  不合格

  合格

  不合格

  合格

  圖2-1  SMA混合料配合比設計流程圖

  在進行配合比檢驗時,彩色SMA混合料的配合比設計還必須進行謝倫堡析漏試驗及肯特堡飛散試驗2。

  此條試驗路段的最終配合比設計如表2-7所示:

  表2-7  彩色瀝青混合料配合比

  產品

  規格粗集料(玄武巖)機制砂色粉礦粉可染

  瀝青木

  纖維

  10~15

  mm5~10

  mm

  SMA-13542314276.00.33

  三、瀝青混合料施工工藝研究

  在確定瀝青混合料最終配合比設計后,便可進行瀝青混合料的鋪筑施工。瀝青路面施工工藝控制是為了使路面得到更好的質量保障。熱拌瀝青混合料路面施工工藝包括施工前的準備工作、混合料的拌制、運輸、攤鋪、壓實成型機接縫處理等內容。

  彩色瀝青與普通瀝青的施工工藝及控制指標大體相同,但考慮到可染色瀝青容易被污染,所以在施工過程中存在一些值得額外注意的問題。本節的內容便是彩色瀝青施工工藝特征研究和為了避免其顏色受到污染而在施工時應特別注意的一些問題。因為此工程所選用的瀝青膠結料Mexphalte-CP3是殼牌有限公司選用歐洲生產的一種人工合成的可染色瀝青,其物理力學性能及流變學性能與改性瀝青相似。所以可按照SMA(使用改性瀝青)路面的施工要求進行施工處理。下圖3-1為SMA混合料施工時可參照的施工工藝流程圖:

  不

  合

  格

  ,

  鏟

  除

  重

  做

  圖3-1 熱拌瀝青混合料施工工藝圖

  3.1  施工前的準備工作

  施工前的準備工作主要有料源的確定及進場材料的質量檢驗、機械選型與配套、拌合廠選擇、修筑試驗路段等工作。

  在施工過程中,施工溫度是瀝青路面施工的重要參數,SMA混合料的施工溫度應視纖維品種和數量、礦粉用量的不同,在改性瀝青混合料的基礎上作適當提高。可參考《公路瀝青路面施工規范(JTG F40-2004)》19中SMA路面正常施工溫度范圍進行施工,如表3-1所示:

  表3-1:SMA路面的正常施工溫度范圍(℃)

  工序溫度(℃)測量部位

  瀝青加熱溫度160~165瀝青加熱罐

  改性瀝青現場制作溫度165~170改性瀝青車

  改性瀝青加工最高溫度175改性瀝青車

  集料加熱溫度190~200熱料提升斗

  SMA混合料出廠溫度170~185運料車

  混合料最高溫度(廢棄溫度)195運料車

  混合料貯存溫度拌合出料后降低不超過10貯存罐及運料車

  攤鋪溫度不低于160攤鋪機

  初壓開始溫度不低于150攤鋪層內部

  復壓開始溫度不低于130攤鋪層內部

  開放交通溫度不高于50路表面

  3.2  拌合質量控制

  瀝青混合料需要在嚴格的條件下進行拌制,而彩色瀝青混合料的要求則更加嚴格,需要注意的問題也更多,一些細節問題和技術指標都會直接影響路面的鋪筑質量和顏色效果。

  要使可染色瀝青不被污染首先要保證存放瀝青的儲存罐是干凈的,所以瀝青只能存放在特定儲罐或經嚴格清洗并確認不會發生污染的儲罐里。在使用前,還須保證脫桶設備、儲罐、連接管道和泵等所有相關設備的清潔。因為圓明園東路為城市主干路,所以宜采用間歇式拌和機。使用前,拌合機進行也必須是清潔的。所以在拌合瀝青混合料前,要先用柴油洗去倉內的殘留瀝青,并保證其徹底清潔。另外,拌合設備需具有添加纖維、色粉的設備或窗口。在正式拌合時,也要先用幾車白料涮鍋,再用沒有添加色粉的可染色瀝青,拌和三至五盤混合料清洗拌鍋予以廢棄,直到確認不會污染可染色瀝青混合料為止。為了充分保證瀝青能夠充分上色,又因為色粉的比表面積遠大于礦粉,所以添加色粉后濕拌時間可適當延長。

  根據規范要求,用于重交通用彩色瀝青混合料,可染色瀝青溫度控制在170~180℃,骨料溫度190~220℃,混合料出料溫度175~185℃,不得高于190℃。

  3.3  運輸質量控制

  瀝青混合料的運輸是施工過程中的一重要環節。運輸工藝的控制能夠直接影響瀝青混合料的技術指標,從而改變瀝青路面的質量及路用性能。

  彩色瀝青混合料的運輸過程與普通瀝青混合料無太大不同,但還是有些細節問題值得注意。首先,在運輸彩色瀝青混合料前,要徹底清洗運料車,應分成鐵鏟清底、柴油浸泡、洗衣粉水清潔三步清潔車廂,防止污染。其次,因為SMA混合料對溫度控制要求較高,所以,要在運輸過程中加蓋保溫層。此外,還要特別注意防止塵土污染等外部污染源,可采取加蓋防塵氈布措施預防。

  3.4  攤鋪質量控制

  瀝青混合料的攤鋪,包括下承層準備、施工放樣、攤鋪機各種參數的調整與選擇、攤鋪機攤鋪等內容。

  (1)下承層的準備

  對于本條圓明園東路,攤鋪瀝青混合料時,其下承層是將原有路面銑刨后的基層。在灑布粘層油前,要保證基層表面無損壞、干凈無雜物且干燥,達到要求后,可采用瀝青灑布車噴灑透層油或粘層油,噴油管應與路表面形成約一定角度,并有適當高度,以便與路面上噴灑的粘層油形成重疊,在不易被噴灑到油層的較細小部位可使用小型噴灑設備或人工刷抹。同時注意保護已安裝完畢混凝土預制構件外露面不受到污染,用塑料薄膜進行苫蓋。

  (2)施工放樣

  用測量儀器定出攤鋪路面的邊線位置,并在邊線樁上標出路面面層頂的設計高程位置,以控制瀝青混合料面層的厚度。

  (3)攤鋪機的攤鋪

  攤鋪前,應先將攤鋪機完全處理干凈,以防止原有黑色瀝青的污染。且要對攤鋪機熨平板進行預熱,以防混合料粘在板底上,拉裂鋪層表面,形成溝槽和裂紋。預熱后的熨平板對鋪層起到熨燙作用,使路表面平整無痕。此施工攤鋪機宜固定預熱30~60分鐘,使熨平板溫度不低于100℃,但也不宜過熱,過熱會使鋪層表面燙出瀝青膠漿和拉溝。經質檢員檢測運到施工現場的瀝青混合料溫度符合要求后,將彩色瀝青混合料倒入攤鋪機料斗,并啟動攤鋪機開始攤鋪,此時也要檢測攤鋪溫度是否大于160℃。攤鋪過程中保持攤鋪機連續均勻行走,中間不得有停機待料現象,在攤鋪過程中攤鋪的混合料應得到有效的振動和壓實,并不得有離析、撕扯、孔眼較大和橫向壟埂等現象,攤鋪后設專人跟機,對局部攤鋪缺陷人工修整12。

  對于接茬的處理應盡量減少橫向接縫,橫縫采用熱接茬,在每天的攤鋪結束前,在預定結束的端部,放置與壓實厚度等厚的木板擋板,第二天施工時,撤走擋板和外部的混合料,用3m直尺找平,將端部不符合要求的1m左右的混合料切除。攤鋪前,應在接縫處涂上一層熱瀝青,并用熱混合料將接縫處加熱以方便接縫處的混合料連接5。

  3.5  壓實質量控制

  在壓實彩色瀝青混合料前,要徹底清洗壓路機,并用覆蓋物覆蓋在壓路機停駛的黑色路面上,防止交叉污染。

  瀝青混合料的壓實包括碾壓機械的選型與組合、壓實溫度、速度、遍數、壓實方式的確定及特殊路段的壓實。確定壓路機種類、大小和數量應考慮攤鋪機的生產率、混合料特性、攤鋪厚度、施工現場的具體條件等因素。一般來說,攤鋪厚度小于6cm,宜使用振幅0.35~0.6mm的中小型壓路機(2~6t);壓實較厚的攤鋪層(大于10cm),宜使用高振幅的大、中型振動壓路機(6~10t)。壓實程序分為初壓、復壓、終壓三道工序,應遵循"高頻、低幅、高溫、重壓、緊跟、慢壓"原則13。

  初壓時在瀝青混合料攤鋪整形后,緊跟2臺壓路機進行高頻、低幅各振壓1遍,初壓溫度160℃,并不得低于145℃。碾壓速度控制在25~35m/min,碾壓從低到高碾壓,重疊半軸約25cm,壓路機主動輪朝向攤鋪機方向14。

  復壓同樣采用兩臺壓路機,各靜壓2遍,復壓緊隨初壓后進行,碾壓溫度140℃,碾壓速度控制在40~60m/min之間,碾壓從低到高碾壓,疊輪1/2~1/3輪寬,壓路機主動輪朝向攤鋪機方向。

  終壓主要是消除復壓留下的輪跡,采用一臺壓路機靜壓2遍,溫度不低于110℃,以完全消除輪跡為準,碾壓速度控制為40~70m/min。每碾壓一遍,檢測攤鋪層的高程和壓實度,直至壓實度達到要求。以下圖3-1為現場的攤鋪和壓實圖:

  圖3-1 鋼輪壓路機現場壓實

  四、 彩色瀝青路面路用性能評價分析

  在圓明園東路彩色瀝青路面路段建成通車將近4年后,其路面狀況與初通車時產生了較大的差異。通過目測可發現,此條路車轍、路面磨光現象較明顯,且產生了較嚴重褪色現象。為了對此條道路的使用性能情況作出科學、全面的評價分析,特在2011年5月7日晚上12點后,對其路面進行了平整度、車轍深度、摩擦系數的測定工作。

  相對來說,平整度、車轍深度、光滑性能是駕駛者及乘客能夠直觀感受到的,直接影響人們的舒適感,是道路的外在性能的評價指標。且測量此三項指標不需要對道路內部構造進行取樣剖析,從表象分析便可對道路路用性能進行評價。

  4.1 路面抗滑值試驗

  路面抗滑性能是指車輛輪胎受到制動時沿表面滑移所產生的力。通常,抗滑性能被看作是路面的表面特性,并用輪胎與路面見的摩阻系數來表示。路面抗滑性能體現在路面結構的細構造和粗構造兩方面。細構造是指路面結構材料本身的抗滑性能,當低速行駛時,路面結構的抗滑能力主要由路面細構造提供。粗構造是指路面表面層材料之間的間隙,當車輛高速行駛時,路面結構的抗滑能力主要由粗構造表現出來。

  抗滑性能的測試方法有:制動距離法、偏轉輪拖車法、擺式儀法、構造深度測試法等。以上幾種方法的測試指標均不同,制動距離法的測試指標為摩擦系數,擺式儀法測試指標為摩擦擺值,而橫向力系數則為偏轉輪拖車法的測試指標。根據《公路瀝青路面養護技術規范(JTJ 073.2-2001)》,在對道路進行路面性能評價時,采用橫向力系數(SFC)和擺值(BPN)作為路面抗滑能力的調查指標20。

  考慮到試驗室條件及本次試驗的可行性,故采用擺式儀法。擺式儀是調查路面抗滑性能的常用檢測設備。從檢測原理看,擺式儀測量的路面抗滑值主要反映路面細構造的抗滑能力,一般認為它只反映行車速低時的路面抗滑性能。因為圓明園東路為公交專用道,行車速度在在30km/h左右,所以用擺式摩擦系數測定儀測量的摩擦系數可被接納。

  4.1.1  試驗內容

  1)、地點選擇

  由于圓明園東路為一條公交專用車道,早晚高峰間公交車流量很大,公交車站的磨損情況較為嚴重,所以選取"清華附中車站"為實驗測量點。此外,還在與此測量點平行的位于與其相鄰的普通瀝青路面上選取測量試驗點,(此普通瀝青路面也為公交專用車道,與彩色瀝青路面道路分管上、下行線路)以便將彩色瀝青路面與普通瀝青路面的磨損情況進行對比分析。

  2)、儀具與材料

  BM-Ⅲ型擺式摩擦系數測定儀、橡膠片、標準量尺(126mm)、灑水壺、橡膠刮板、路面溫度計、其他(皮尺或鋼卷尺、掃帚、粉筆等)。

  3)、方法與步驟

  (1)、準備工作

  ① 檢查擺式儀的調零靈敏情況,并定期進行儀器的標定。當用于路面工程檢查驗收時,儀器必須重新標定。

  ② 對路段隨機取樣選點,決定測點所在的橫斷面位置。測點應選在行車車道的輪跡帶上,距路面邊緣不應小于1m,并用粉筆作出標記。測點位置宜緊靠鋪砂法測定構造深度的測點位置,一一對應。

  (2)、試驗步驟

  ① 儀器調平

  A將儀器置于路面測點上,并使擺的擺動方向與行車方向一致。

  B轉動底座上的調平螺栓,使水準泡居中。

  ② 調零

  A放松上、下兩個緊固把手,轉動升降把手,使擺升高并能自由擺動,然后旋緊緊固把手。

  B將擺左右擺動,按下安裝于懸臂上的釋放開關,使擺上的卡環進入開關槽,并開釋放開關,擺即處于水平釋放位置,并把指針抬至與擺桿平行處。

  C按下釋放開關,使擺向左帶動指針擺動,當擺達到最高位置下落時,用左手將擺桿接住,此時指針應指零。若不指零時,可稍旋緊或放松擺的調節螺母,重復本項操作,直至指針指零。調零允許誤差為±1BPN。

  ③ 校核滑動長度

  A用掃帚掃凈路面表面,并用橡膠刮板清除擺動范圍內路面上的松散顆粒。

  B讓擺自由懸掛,提起擺頭上的舉升柄,將底座上墊塊置于定位螺絲下面,使擺頭上的滑溜塊升高。放松緊固把手,轉動立柱上升降把手,使擺緩緩下降。當滑溜塊上的橡膠片剛剛接觸路面時,即將緊固把手旋緊,使擺頭固定。

  C提起舉升柄,取下墊塊,使擺向右運動。然后,手提舉升柄使擺慢慢向左運動,直至橡膠片的邊緣剛剛接觸路面。在橡膠片的外邊擺動方向設置標準量尺,尺的一端正對該點。再用手提起舉升柄,使滑溜塊向上抬起,并使擺繼續運動至左邊,使橡膠片返回落下再一次接觸路面,橡膠片兩次同路面接觸點的距離應在126mm左右。若滑動長度不符合標準時,則升高或降低儀器底正面的調平螺絲來校正,但需調平水準泡,重復此項校核直至使滑動長度符合要求。而后,將擺和指針置于水平釋放位置。

  ④ 用噴壺的水澆灑試測路面,并用橡膠刮板刮除表面泥漿。

  ⑤ 再次灑水,并按下釋放開關,使擺在路面滑過,指針即可指出路面的擺值。但第一次測定不做記錄。當擺桿回落時,用左手接住擺,右手提起舉升柄使滑溜塊升高,將擺向右運動,并使擺桿和指針重新置于水平釋放位置。

  ⑥ 重復⑤的操作測定5次,并讀計每次測定的擺值,即BPN,5次數值中最大值與最小值的差值不得大于3BPN。如差數大于3BPN時,應檢查產生原因,并再次重復上述各項操作,至符合規定為止。取5次測定的平均值作為每個測點路面的的抗滑值(及擺值FB),取整數,以BPN表示。

  ⑦ 在測點位置上用路表溫度計側記潮濕路面的溫度,準確至1℃。

  ⑧ 按以上方法,同一處平行測定不少于3次,3個測點均位于輪跡帶上,測點間距3-5m。該處的測定位置以中間測點的位置表示。每一處均取3次測定結果的平均值作為實驗結果,準確至1BPN。

  四、抗滑值的溫度修正

  當路面溫度為T(℃)時測得的擺值為FBT,須按下式換算成標準溫度20℃的擺值FB20:

  FB20=FBT+△F                               (公式4-1)

  式中:FB20--換算成標準溫度20℃時的擺值(BPN)

  FBT--路面溫度T時測得的擺值(BPN)

  T--測定的路表潮濕狀態下的溫度(℃)

  △F--溫度修正值,按表4-1采用

  表4-1 溫度修正表

  溫度T(℃)0510152025303540

  溫度修正值(△F)-6-4-3-10+2+3+5+7

  4.1.2  試驗結果

  表4-1和表4-2分別為彩色瀝青路面和普通瀝青路面的摩擦擺值測量值,其結果如下表所示:

  表4-2  彩色瀝青路面擺值測量值

  樁號橫距(m)擺值(BPN)路面溫度(℃)換算成20℃擺值平均值(BPN)

  12345均值

  彩色路面3444445444344104139

  3838384040391036

  4242424444431040

  表4-3  彩色瀝青路面擺值測量值

  樁號橫距(m)擺值(BPN)路面溫度(℃)換算成20℃擺值平均值(BPN)

  12345均值

  普通路面3505250525051104842

  4242444444431040

  4040424242411038

  4.1.3  數據處理

  1、彩色瀝青路面

  ①平均值:

  =            (公式4-2)

  ②標準偏差:

  S= =    (公式4-3)

  ③變異系數:

  Cv= =                                (公式4-4)

  2、普通瀝青路面

  ①平均值:

  =                          (公式4-5)

  ②標準偏差:

  S= =   (公式4-6)

  ③變異系數:

  Cv= =                              (公式4-7)

  4.1.4  結果分析

  根據《公路瀝青路面養護規范(JTJ 073.2-2001)》對路面抗滑能力的評價標準,如表4-4所示:

  表4-4

  評價等級  評價指標優良中次差

  橫向力系數SFC≥50≥40~<50≥30~<40≥20~<30<20

  擺值BPN≥42≥37~<42≥32~<37≥27~<32<27

  結合以上實驗數據可得:彩色瀝青路面抗滑擺值為39,其評價等級為良,普通瀝青路面抗滑擺值為42,其評價等級為優。兩種瀝青路面抗滑性能均較理想,暫時不需要做養護處理。

  對比兩種瀝青混合料路面,其抗滑性能并無太大差距,說明彩色瀝青路面在抗滑性方面不差于普通瀝青路面。對兩種瀝青路面進行變異系數的比較,可以看出普通瀝青路面的變異系數大于彩色瀝青路面,說明普通瀝青路面摩擦系數的波動性與普通彩色瀝青路面相比相對較大,雖然普通瀝青路面抗滑性能好于彩色瀝青路面,但其抗滑穩定性較差。

  在低速(30~50km/h)行駛情況下決定路表抗滑性能的是路表面細構造,它會隨車輪的反復磨耗而逐漸被磨光,石料地這一磨光特性被稱為石料磨光值(PSV)。一般來說,石料磨光值高, 路面的抗滑性便強。所以路面抗滑性能受路面集料微觀粗糙度影響較大。因此,路面抗滑性能與材料有較大關系。 粗集料對于路面的微觀構造和宏觀構造的形成均具有重要作用, 因此對路面的抗滑特性和溫度穩定性影響較大。質地堅硬、磨光值高、顆粒指數大的集料不僅對提高抗滑能力有利, 同時嵌擠緊密的穩定結構對于保持混合料綜合使用性能也具有非常重要的意義。所以在選擇集料時,要選擇表面粗糙、方正有棱角且堅硬耐磨的集料。

  此彩色瀝青混合料所選用的粗集料為玄武巖,玄武巖質地堅硬,表面粗糙,具有耐磨、抗壓性強、壓碎值低等優點,且可以保證路面的抗滑性能以較小的衰減幅度降低, 并最終維持在一定的水平之上[4],對保持路面抗滑能力的耐久性有重要意義,所以是各種道路面層材料的首選。此外,路面的抗滑性能與級配組成也有關系,此彩色SMA-13屬于間斷級配結構,間斷級配形成大的孔隙, 構造深度大, 粗糙率大, 抗滑性能好 。

  圖4-1 圓明園東路路面結構放大圖

  觀察上圖4-1可發現,粗集料表面被一定程度磨光,但不是很明顯。經過四年的輪胎摩擦之后,巖石表面的粗糙紋理構造依舊存在,這對于增大路面與輪胎之間的摩擦力有一定的作用;根據上文中所給的級配成分表,此種彩色瀝青混合料粗集料及細集料之間級配間距差距較大,形成不間斷級配,從圖上也可直接看出,混合料結構之間間隙較大,構造較深,對增大路面摩擦性有直接的作用。

  4.2  路面平整度測量實驗

  平整度描述的是道路路面縱向的高程變化情況,是路面施工質量與服務水平的重要指標之一11。它是指以規定的質量標準量規,間斷地或連續地量測路表面的凹凸情況,即不平整度指標。平整度的測試設備分為斷面類及反應類兩大類。斷面類實際上是測定路面表面凹凸情況,如最常用的3m直尺及連續式平整度儀,還可用精確測定高程得到;反應類測定路面凹凸引起車輛共振的顛簸情況。反應類指標是司機和乘客直接感受到的平整度指標,因此它實際上是舒適性能指標,最常用的測試設備是車載式顛簸累積儀5。

  3m直尺測試方法是傳統的路面平整度測試方法,本方法定義三米直尺基準面距離路表面的最大間隙表示路基路面的平整度。因為此次測量實驗范圍較小,且3m直尺法操作簡便、靈活,故本實驗采用3m直尺法測量平整度。

  4.2.1  實驗內容

  1)、儀具與材料

  3m直尺、楔形塞尺、其他(皮尺或鋼尺、粉筆等)

  2)、方法與步驟

  (1)、準備工作

  ① 按有關規范規定選擇測試路段。本次試驗路段為彩色瀝青路面路段"清華附中"站及與其平行對應的普通瀝青路面路段。

  ② 在測試路段表面上選擇測試地點:進行路況評定需要時,應連續測量10尺。除特殊需要者外,應以行車道一側車輪輪跡(距車道線80-100cm)作為連續測定的標準位置。對舊路已形成車轍的路面,應取車轍中間位置為測定位置,用粉筆在路面上作好標記。

  ③ 清掃路面測定位置處的污物。

  (2)、測試步驟

  ① 施工過程中檢測時,按根據需要確定的方向,將3m直尺擺在測試地點的路面上,其方向要與道路方向一致。

  ② 目測3m直尺底面與路面之間的間隙情況,確定間能夠隙為最大的位置。

  ③ 用有高度標線的塞尺塞進間隙處,量記其最大間隙的高度(mm),準確至0.2mm。

  ④ 施工結束后檢測時,按現行《公路工程質量檢驗評定標準》(JTJ 071-94)的規定21,每1處連續檢測10尺,按上述①-③的步驟測記10個最大間隙。

  4.2.2  實驗結果

  表4-5和表4-6分別為彩色瀝青路面和普通瀝青路面平整度測量結果,其結果如下表所示:

  表4-5  彩色瀝青路面平整度測量結果

  測點位置12345678910平均值(mm)合格率(%)

  樁號橫距(m)

  彩色路面310.842111.6311.61.70100

  表4-6  普通瀝青路面平整度測量結果

  測點位置12345678910平均值(mm)合格率(%)

  樁號橫距(m)

  普通路面324113142131.644.5680

  4.2.3  數據處理

  根據《公路工程質量檢驗評定標準(JTG_F80/1-2004)》對瀝青混凝土面層和瀝青碎(礫)石面層實測項目的規定,平整度最大間隙的允許偏差為5mm11。

  1、彩色瀝青路面

  ①平均值:

  =        (公式4-8)

  ②不合格尺數:

  平整度間隙值無大于5的值,所以不合格尺數位0

  ③合格率:

  (公式4-9)

  ④標準偏差:

  S=

  (公式4-10)

  2、普通瀝青路面

  ①平均值:

  =       (公式4-11)

  ②不合格尺數:

  平整度間隙值11、13大于5mm,所以不合格尺數無為2

  ③合格率:

  (公式4-12)

  ④標準偏差:

  S=                                                            (公式4-13)

  4.2.4  結果分析

  以上述數據的合格尺數和合格率采取的是施工驗收質量標準,此標準是剛剛建成的道路的驗收標準。從上述數據可看出,經過四年的使用,兩條道路尤其是彩色瀝青的平整度整體較好,未發生太大改變。

  從上述數據可以看出,彩色瀝青路面標準偏差小于普通路面,說明彩色路面高差波動性較小,比較穩定,所以其路面顛簸程度較普通瀝青路面相比要小,路面較為平整,乘坐舒適感較強。

  根據《公路瀝青路面養護技術規范(JTJ 073.2-2001)》20的養護質量標準:平整度3m直尺指標為測量值的高值不能大于15mm,所以此兩種路面均暫時均不需要進行養護處理。

  4.3  路面車轍測量試驗

  在渠化交通作用下形成的車轍是公路瀝青路面的主要病害之一。車轍是指在行車荷載重復作用下,路面產生的累計永久性帶狀凹槽,在一定程度上反映了車輛行駛的舒適度以及路面的安全性和使用期限16。近年來車轍已經成為瀝青路面的主要病害之一,嚴重的車轍會給道路行駛條件及行駛安全帶來很多危害:首先,車轍會導致路面變形,從而大大降低其平整度;此外,因為車轍處受到的磨損嚴重多余其他地方,所以此處的瀝青層厚度會越來越薄,使路面的整體性能遭到破壞而易產生其他路面病害,如摩擦系數下降等;車輛在超車或變換車道時易方向失控,影響車輛操作穩定性。

  按車轍形成機理,可分為結構性車轍、流動性車轍、壓實性車轍及磨損性車轍[6]。因為圓明園東路清華附中公交車站早晚高峰交通量可達300輛/小時,路面交通壓力很大,磨損情況嚴重。本次車轍深度測量方法采用3m直尺法。

  4.3.1  試驗內容

  1)、儀具與材料

  3m直尺、楔形塞尺、其他(皮尺或鋼尺、粉筆等)

  2)、方法與步驟

  (1)、準備工作

  ① 按有關規范規定選擇測試路段。本次試驗路段為彩色瀝青路面路段"清華附中"站及與其平行對應的普通瀝青路面路段。

  ② 在測試路段表面上選擇測試地點:進行路況評定需要時,應連續測量10尺。除特殊需要者外,應以行車道一側車輪輪跡(距車道線80-100cm)作為連續測定的標準位置。對舊路已形成車轍的路面,應取車轍中間位置為測定位置,用粉筆在路面上作好標記。

  ③ 清掃路面測定位置處的污物。

  (2)、測試步驟

  ① 在施工過程中檢測時,按根據需要確定的方向,將3m直尺擺測試地點的目測車轍最高處,其方向要與道路方向垂直。

  ② 目測3m直尺底面與路面之間的間隙情況,確定間能夠隙為最大的位置。

  ③ 用有高度標線的塞尺塞進間隙處,量記其最大間隙的高度(mm),準確至0.2mm。

  ④ 施工結束后檢測時,按現行《公路工程質量檢驗評定標準》(JTJ 071-94)的規定,等間距測量若干處,記錄車轍兩邊的兩個車轍深度16。

  4.3.2  試驗結果

  表4-7和表4-8分別為彩色瀝青路面和普通瀝青路面的車轍深度測量結果,如下表所示:

  表4-7 彩色瀝青路面車轍測量結果

  斷面樁號幅別車轍深度D1(mm)車轍深度D2(mm)最大車轍深度(mm)

  彩色路面

  10 1414

  161516

  699

  636

  488

  4-8 普通瀝青路面車轍測量結果

  斷面樁號幅別車轍深度D1(mm)車轍深度D2(mm)最大車轍深度(mm)

  普通路面

  424444

  454545

  393339

  462346

  372037

  4.3.3  數據處理

  我國路面車轍的評價指標現采用路面車轍深度指數RDI,其計算公式如下:

  RDI=                   (公式4-14)

  RD--車轍深度,mm

  RDa--車轍深度參數,采用20mm

  RDb--車轍深度限值,采用35mm

  a0--模型參數,采用2.0

  a1--模型參數,采用4.0

  1、彩色瀝青路面

  ①車轍深度平均值:

  mm             (公式4-15)

  ②車轍深度指數:

  因為平均車轍深度小于車轍深度參數,所以

  RDI=                                       (公式4-16)

  =100-2.0×10.6

  =78.8

  2、普通瀝青路面

  ①車轍深度平均值:

  mm          (公式4-17)

  ②車轍深度指數:

  因為平均車轍深度小于車轍深度參數,所以RDI=0

  4.3.4  結果分析

  根據路面車轍深度評價標準,如表4-9所示:

  表4-9

  評價等級

  評價指標優良中次差

  車轍深度RD(mm)≤5>5~≤10>10~≤15>15~≤20>20

  車轍深度指數RDI≥90≥80~<90≥70~<80≥60~<70<60

  根據上表及數據分析結果可知,彩色瀝青路面的評價等級為中,普通瀝青路面的評價等級為差。兩種路面道路等級較不理想,普通瀝青路面車轍現象尤為明顯,會對行車質量造成較大影響。所以,此兩種路面均需要養護處理7。

  目前,城市道路中的車轍主要是在通車初期就很快出現的車轍、或者集中出現在交叉路口、公交車站等位置的車轍,它嚴重影響了路面的質量和使用壽命7。在圓明園東路上實際在現場對車轍進行測量時,可以發現輪跡帶處明顯下凹,車輪很少壓實過的道路中間位置呈上凸趨勢,所以由此推斷此彩色瀝青試驗路段的車轍屬于失穩性車轍。失穩性車轍形成原因是在高溫條件下,由于瀝青混合料中顆粒之間瀝青膜在外力作用下產生了剪切變形,引起集料顆粒出現相對位移,車輪反復碾壓作用載荷應力超過瀝青混合料的穩定度極限使流動變形不斷積累形成車轍6。車轍的形成是由多種因素導致的。因為本研究沒有進行科學實驗探究車轍原因,所以將從交通環境等外部條件對其進行原因分析,可得出以下兩點:

  (1)交通量大及渠化作用。經過對清華附中公交車站交通量初步調查,此車站交通量很大,早晚高峰期間交通量可達300輛/小時。受交通渠化作用的制約,此條路上車輛全部為公交車輛,屬大型車輛,這些車輛寬度等特征相同,對路面壓實作用范圍較集中,同一位置車轍積累較大,所以車轍現象較嚴重。

  (2)車輛頻繁的啟動、剎車影響。車輛在剎車、啟動時,作用于路面上的壓力明顯大于正常行駛時的壓力,會對路面造成很大的破壞力,因而加速車轍的形成。

  4.4  路面破損情況

  道路路面破損是道路使用一段時間后經常會遇到的問題。損害不但影響路面的結構使用性能和結構承載力,也會影響到路面使用性能,其使用性能直接關系到道路為用戶提供的舒適性、安全性、快捷性等服務的水平,關系到道路本身的使用壽命8。對于本次破損率調查,因為測量面積小,采用人工觀察法,

  對調查路段(圓明園東路清華附中車站)進行實際觀察,發現此路段幾乎沒有裂縫、龜裂、坑槽等現象。所以此路段的外觀整體情況較好,路面破損情況屬于很輕微。

  4.5  其他問題

  4.5.1  褪色現象

  對此調查路段觀察,可看到其彩色路面的顏色褪色現象較為嚴重,整個路段表面顏色以不能看出較明顯的紅色,與普通黑色路面顏色無太大差別。現在此路面顏色與當初剛建成時有較大差距。

  經過四年的使用后,此條路褪色現象十分明顯,分析其成因,可歸納為以下兩點:

  (1)磨耗作用。不斷重復的大量的車輛輪胎摩擦作用將包裹在集料表層的瀝青膠結料及顏聊一起摩擦掉,使顯露在外的直接是粗集料的磨光表面。

  (2)外部環境影響。在集料骨架之間鑲嵌的瀝青膠結料中依然存在色粉,但是由于光照等外部環境的影響,使色粉本身顏色變淡,產生褪色,所以整體看來彩色路面的顏色效果就更加不明顯。

  4.5.2  與丙烯酸類路面的對比

  將彩色瀝青混合料類路面與丙烯酸類路面做對比,可以發現丙烯酸類路面在路用性能及耐久使用性能方面相對來說較差,路面破損問題比較嚴重,可從下圖4-2所示看出:

  圖4-2 彩色丙烯酸類路面現狀圖

  同是公交車站前的路面,通過與彩色瀝青混合料路面對比可以發現, 丙烯酸類路面破損情況明顯較嚴重。首先此路段存在裂縫現象,大規模龜裂、不規則裂縫、橫向裂縫及豎向裂縫現象均存在,且程度較嚴重;其次,存在松散剝落現象,從上圖可以看出,丙烯酸類材料混合層已明顯剝落,使其下層的瀝青混合料層暴露于外。所以,此種路面的使用性能已經遭到嚴重破壞,對于行車安全性和舒適性有很大影響。但此種丙烯酸類材料路面顏色持久性較好,能夠維持較長時間。

  4.6  小結

  通過對圓明園東路彩色公交專用道及與其相鄰的普通瀝青公交專用道進行的幾項路用性能情況的測量實驗,可以對此條彩色路面的性能大致有所了解,并且能夠對其作出較科學、客觀的評價。因此可以對其作出以下兩點總結:

  (1)相對來說,彩色瀝青路面路用性能并不差于普通瀝青路面,有些指標甚至強于普通瀝青。這說明添加色粉雖然改變了傳統的瀝青級配組成,但其并沒有影響到整個瀝青混合料性能。

  (2)此條試驗路段存在的比較大的問題便是褪色現象,這使彩色路面的初衷不能完全展現出來,且從經濟角度考慮,過早的褪色現象使原材料沒有發揮出其應發揮的作用,造成資源及經濟上的浪費。

  雖然通過實驗能夠了解此彩色瀝青路面的路用性能,但是在實驗中也存在著一些不盡如人意的地方。首先一點是此次試驗測量的范圍過小,測量數據較少,因為進行分析評價時得到的結果較片面,不能反映路面整體情況。再次就是因為客觀條件的限制,未能對路面彎沉及破損情況進行測量,從而未能進行標準科學的道路路用性能評價

  五、結語

  本文在以圓明園東路彩色公交專用道為研究對象,結合施工設計部門提供的施工設計圖,對彩色瀝青混合料的設計施工工程進行匯總分析,模擬彩色瀝青混合料的設計過程。模擬之后,采用現場試驗檢測路用性能的方法對當初的設計施工進行檢驗。通過上文對配合比設計、施工工藝、路用性能檢測三部分的分析,可得出以下結論:

  (1)在進行彩色瀝青混合料設計時,彩色瀝青混合料集料的選擇和配合比設計同樣可遵循一般SMA的集料及配合比設計原則;色粉的加入不會對SMA混合料的路用性能產生影響, 彩色SMA仍可保持良好的路用性能。

  (2)在進行彩色瀝青混合料的施工工藝控制時,因為人工合成的可染色瀝青膠結料Mexphalte-CP3,其物理力學性能及流變學性能與改性瀝青相似,所以可按照SMA路面的施工要求進行施工處理。彩色瀝青與普通瀝青的施工工藝及控制指標基本相同,但考慮到可染色瀝青容易被污染,所以在施工過程中應格外注意。

  瀝青只能存放在特定儲罐或經嚴格清洗并確認不會發生污染的儲罐里, 否則會直接影響路面的鋪筑質量和顏色效果。在運輸彩色瀝青混合料前,要徹底清洗運料車,應分成鐵鏟清底、柴油浸泡、洗衣粉水清潔三步清潔車廂,防止污染。

  (3)路面的路用性能評價應結合實驗做出科學客觀的評價結果。通過對圓明園東路彩色公交專用道的試驗測量,可發現:色粉容易受到摩擦作用消失而在保持顏色持久性上能力較差;彩色瀝青路面在摩擦度、平整度和車轍等方面與普通瀝青路面類似,差距不大,這驗證了添加色粉的級配組成并未影響彩色瀝青整體的路用性能;與丙烯酸類路面相比,彩色瀝青路面在使用性能、路面破損程度上明顯好于前者,說明彩色SMA混合料類路面比丙烯酸類路面更適合城市道路的鋪設使用。

  通過對本文的研究撰寫,可以對彩色瀝青混合料及普通瀝青混合料在設計、施工、性能評價等方面均具有較深的理論知識認識,加強了其研究方法的理解,對于以后實際操作有指導性作用。但是,本文也存在一些不足之處,在配合比設計和施工工藝研究部分缺乏實踐性,不利于對其更好的理解掌握;在路用性能評價部分,受條件限制,測量內容和數據較少,缺乏整體性,不利于對彩色瀝青路面做出全面、公正、客觀的評價。

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