我国市政道路建设得到了迅速发展。公路作为交通运输事业的一个重要环节, 对国民经济的发展起到了越来越大的作用。随着城市化进程的加快, 市政道路正朝着高等级、高标准的方向发展。高等级沥青混凝土路面因其行车舒适、噪音小、便于维修等特点越来越多地被运用。但是由于诸如资金、设计以及施工等原因, 也出现一些问题, 影响了城市道路建设水平的发展和提高。
广东地区气候多为高温、多雨以及降水集中, 作者就针对市政道路施工有关环节进行简要的分析。
现在市政道路沥青面层普遍存在集料粒径偏粗, 与其相匹配的压实层厚度稍偏薄的问题。这不利于沥青混合料的压实。沥青面层压实度不足, 空隙率大, 容易产生早期损坏现象。借鉴美国Superpave的成功经验, 可采用层厚要大于最大公称粒径3倍的原则。中下面层通常采用公称最大粒径26.5mm, 厚度5~6cm, 显得稍薄。如按3倍关系, 厚度宜采用7.5cm。或者6cm层厚采用20mm最大粒径效果可能会好些;同样4cm厚度表面层宜采用13mm、12.5mm, 或5cm的层厚, 16mm粒径沥青混合料。
市政道路沥青面层采用压实层厚度大于集料最大公称粒径3倍的几何关系, 可以有效地减轻沥青混凝土的施工离析以及由此引起的水损害。
离析也是普遍存在的问题, 这主要是沥青混合料的粒径偏大造成的。离析主要有两种现象: (1) 条状离析带, 表现为纵向条带状的粗细集料不均匀分离现象; (2) 块状离析, 表现为一块块的粗集料集中而细料偏少的铺面。离析处孔隙较大, 雨后吸收较多的水分, 因蒸发缓慢而呈现较深的颜色, 外观比较分明。对于中下面层AC-25I型沥青混合料, 即使采用两台摊铺机阶梯式进行摊铺, 带状离析仍然无法避免。加上层厚偏薄, 这个区域的空隙率太大, 成为透水、积水、积浆的场所, 容易导致沥青从集料表面的剥落, 而产生早期的水损害。当然由原材料的变异所引起的级配变化也是造成离析的重要原因。
城市主干道, 交通任务繁重, 要求新铺筑的沥青路面具备: (1) 较强的水密性, 即沥青路面具有一定的阻止水分进入结构层的能力, 以减少路面出现松散、坑槽和唧浆等早期水损害; (2) 足够的高温稳定性, 能够抵抗高温使用环境下的车辙变形; (3) 良好的抗滑能力以及表面服务功能, 保证在路面潮湿时, 车辆能够高速安全行驶:在外界因素的作用下其抗滑能力也不至很快降低, 同时具有行车舒适、低噪声等功效。
沥青混合料的结构组成对其水密性、高温稳定性以及抗滑性能有着重要的影响。室内试验结果和实践经验都表明, 在夏季高温季节沥青混合料的抗车辙能力70%以上来自于集料的骨架结构。因此, 选择一个良好的级配结构对于整个路面性能起着关键的作用。
通常城市干道路面表层采用AC-16I型密实式沥青混合料, 水稳定性较好。但在高温以及交通量巨大的信用环境下, 其沥青胶浆的移动空间不足, 并上浮到路表, 易于发生车辙变形。而且使用AC-16型混合料所铺筑的路面构造深度偏小, 尤其在气温较高的湖北地区, 通车不到一年, 其构造深度几乎消失殆尽, 为车辆安全驾驶埋下了隐患。若使用Superpave-12.5型沥青混合料, 以上问题就迎刃而解了。
Superpave-12.5具有较强的抗水损害、抗高温车辙能力。因为在Superpave-12.5中, 粗集料通过相互啮合嵌锁形成骨架, 细集料与沥青咬浆则填充在骨架空隙中, 使得混合料具有较高的力学强度和水密性。试验结果如表1、表2所示。
沥青路面表层采用Superpave-12.5型混合料, 可以改善路面的水稳定性和高温稳定性, 延长路面的使用寿命。
在沥青混合料配合比设计时, 空隙率、矿料间隙率和沥青饱和度是评价混合料沥青用量以及矿料级配的关键参数。而最大理论密度的准确与否直接影响着这三个参数的计算结果测试最大理论密度有三种方法: (1) 据不同粒级矿料的密度以及它们在混合料中所占的质量比例计算; (2) 真空法; (3) 溶剂法。
在沥青混合料拌和过程中, 如果集料的开口空隙全部为沥青所填充, 或者集料表面没有任何空隙, 这时计算混合料的最大理论密度就采用集料的表观密度;如果三料的开口空隙没有吸收沥青, 此时就采用集料的毛体积密度计算混合料的最大理论密度。事实上, 矿料表面三在的开口孔隙, 在加热拌和时部分孔隙会有选择地吸;沥青。在沥青混合料中, 集料的有效体积应是集料的三体积减去吸收沥青的体积, 根据有效体积计算的密度厂是集料的真正密度。而现行规范并没有规定测试集料有效密度的试验方法, 致使许多人采用表观密度、毛体密度或两者的平均值作为集料的有效密度, 来计算最大理论密度, 并用之控制空隙率。但是, 由于施工材料的差异等因素, 以上几种计算方法均未能真实反映沥青混合料最大理论密度, 这就会导致沥青混合料的许多参数失去准确性, 并对道路的设计、施工以及监理等各环产生不良的影响。如果采用真空法就可以比较准确地测试沥青混合料的最大理论密度。不管是实验室拌和还是现场取样的混合料, 均可以对其直接进行测试, 从而保证了试验数据的真实性, 为现场施工提供正确的指导。
采用真空法测定最大理论密度, 能为沥青混合料各项参数的准确性提供保证以及现场施工提供正确的理论指导。
在市政道路施工过程中, 沥青混凝土的压实度是一项非常重要的技术指标, 我国现行规范要求沥青混凝土压实度必须达到96%。广东地区年降雨量1340~23l0mm, 集中在4~9月份, 形成洪涝期, 如果沥青面层的压实度不足, 空隙率过大, 加上地下雨水管渠泄水不畅, 降雨径流对路面的冲刷或浸泡, 就会产生松散、剥落、坑槽等早期水损害现象, 降低市政道路的使用效率。而且在行车过程中压实度偏小的沥青混凝土容易形成二次追密, 发生车辙变形。
沥青混凝土的残留空隙率也是非常重要的指标。研究表明, 沥青路面的空隙率在8%以下 (设计空隙率4%, 压实度96%) 时, 沥青层中的水以薄膜水的状态存在, 荷载作用下不会产生动水压力, 不容易造成水损害。而空隙率大于15%的大孔隙混合料, 水能够在混合料内部空隙中自由流动, 混合料很难留住水, 再加上这种混合料一般都采用改性沥青, 也不容易造成水损害。当空隙率介于两者之间, 即路面实际空隙率为8%-5%的范围内时, 水容易进入混合料内部, 又不会自由流动, 以毛细水的状态存在, 在载荷作用下, 产生较大的毛细管压力, 成为动力水, 最容易造成沥青混合料的水损害破坏。所以沥青混凝土的残留空隙率宜控制在7%以下, 以免路面过早地出现损坏, 影响其使用质量。
采用压实度和残留空隙率双重控制沥青混凝土的施工质量, 可以减缓路面早期水损害现象的出现, 延长道路的使用寿命。
综上所述, 本文主要针对市政道路建设的相关问题进行了分析, 采用压实度和残留空隙率双重控制, 可以提高沥青混凝土的施工质量, 可以减缓路面早期水损害现象的出现, 延长了道路的使用寿命, 从而保证了工程的施工质量。
摘要：结合作者多年的工作实践, 本文主要对市政道路建设相关问题进行了简要的分析。并指出相对应的控制措施。
关键词：市政道路,集料,最大理论密度,压实度,残留空隙率
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