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时间:2020-03-08
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1、天然岩沥青改性沥青在高速公路中的应用 2005年6月,京福高速公路济南至泰安段K133—K136大上坡路段修筑了青川天然岩沥青改性沥青试验路段,并进行了长期观测,效果较好。在此基础上,2006年,京福高速济南至枣庄段路面约380m2的维修工程,新建项目菏泽至关庄高速公路约160万m2路面也应用青川岩沥青进行了铺设。 京福高速公路试验维修路段是国内具有代表性的,工作条件非常恶劣的路段,这些路段夏天持续高温、交通量大、重载车辆较多、连续大上坡,非常易产生车辙破坏。该路段从竣工通车至今,在近6年的时间里,进行过两次大的维修。维修中,我们使用SBS改性沥青
2、和天然岩沥青改性沥青等材料,通过这些材料的使用效果对比,我们发现天然岩沥青改性沥青混合料在抗高温、抗车辙能力等方面有着突出的作用。 项目概况 京福高速公路泰安-济南段全长57.8km,双向六车道,是国道主干线京福高速公路与京沪高速公路在山东境内的重合段,设计轴次为20.13x106轴次。泰济南段1999年10月建成通车,是山东省高速公路交通量最大的路段,日交通量40000辆,且重载车辆比例高达51%。泰济南段线型为山岭重丘区,路线坡度较大、坡长较长。此段路面原结构层设计厚度为77cm,上面层按照SUPERPAVE方法进行设计,为4cmAk-16A
3、B,中面层为5cmAC-20I,下面层为6cmAC-30I,基层为28cm水泥稳定碎石,底基层为34cm石灰土。 通车后,泰济南段许多上坡路段出现严重的高温车辙变形,尤其是济南境内K132+900-K138+710大上坡路段车辙较为严重。2002年至2005年,针对该路段出现的车辙病害,我们对其进行了两次大的维修。 采用SMA沥青混合料进行处理路面病害 京福高速公路通车后,随着重载车辆的急剧增加,济南境内大上坡路段路面出现了严重车辙。据调查,到2002年7月份(通车不足2年的时间),该路段路面平均车辙深度达到32mm,整个沥青面层发生变形,K1
4、34+000—K134+650和K135+180—K136+220两处严重路段,车辙深度达到50mm以上,部分位置最大车辙深度达到71mm,且推拥、波浪现象严重。 从病害调查结果来看,尽管本路段沥青混凝土三层都采用了AH-70重交通道路沥青,没有采用改性沥青,但在重载交通作用下,表面层的流动变形并不大,变形最严重的是发生在下面层。级配试验表明,下面层混合料重粗集料已经很少,且粗集料在同一断面上出现横向蠕动等情况。经各层混合料抽提筛分及孔隙率测定,三层的孔隙率已小于原结构层设计空隙率。为了对本路段车辙进行彻底维修,原沥青混凝土面层全部铣刨,三层沥青混
5、凝土路面全部采用SMA沥青混合料,其路面结构设计为:4cm厚AK—16AB上面层、5cm厚SMA—19中面层、6cm厚SMA—19下面层,各层沥青均采用青岛埃尔夫SBS改性沥青。 本次维修中使用了沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA),这种混合料的特点是粗集料多、矿粉多、沥青用量多、细集料少,骨架结构紧密,克服了以前普通沥青路面耐久性差的缺点,提高了此段路面抗高温车辙的能力,延缓了路面车辙、推拥等病害的形成。 采用岩沥青改性沥青混合料处理路面 在应用SMA混合料处理路面车辙的当年,山东出现连续高温天气,修补过的路面又很快出现了车辙病害。通过追踪观测,到
6、2005年6月,此路段平均车辙深度为22mm,K135+500—K135+900路段最大车辙深度为60mm。在上坡路段,尤其是接近坡顶近1km长度上,车辙病害相当严重。运行期间内,有些车辙深度在40mm~50mm之间,个别地方甚至出现60mm左右的车辙,路面局部还出现了严重推移、波浪现象。通过钻取芯样观察发现,沥青混合料路面出现车辙变形主要集中于中下面层。弯沉检测发现,由于面层出现病害,路面强度也随之降低,基层也产生松散、沉陷、纵向裂缝等严重病害。 基于此种情况,在山东省交通科研所研究岩沥青改性性能的基础上,充分考虑岩沥青软化点高、耐高温性能强、抵
7、抗变形能力优、高温稳定性稳定的特点,我们决定采用青川天然岩沥青改性沥青处理该路段。采取的维修方案是:基层产生病害路段,全部铣刨,采用沥青碎石柔性基层代替原半刚性基层;完整基层路段保留原有半刚性基层;三层沥青混合料路面全部采用岩沥青改性沥青,其中岩沥青改性剂添加量为7%,基质沥青为加德士-70#A级沥青,沥青混合料结构设计为SUPERPAVE设计。维修路段从坡脚K133处西侧南行段开始,一直到接近坡顶K136+150处。与此同时,在东侧北行方向K137—K136缓坡段,也修筑了岩沥青实验路段。为了与聚合物类改性沥青混合料性能对比,其他路段结构形式不变,
8、沥青种类为SBS改性沥青。此次维修时间选在2005年6月初,由于该路段交通量大,无法继续封闭交通,铺筑完成后
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