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柔性基层在城市道路的应用研究

2020-01-11 08:44:22 中国房地产业·下旬 2020年12期

宋涛 郭彩香

【摘要】为贯彻“低碳、绿色、可持续发展”的设计理念,必须走结构材料高利用率的节约型发展道路,需要从建设速度及建设成本的控制理念逐渐向长寿命沥青路面设计理念的转变。随着国民经济发展及国际石油市场的变化,沥青修筑基层的技术经济条件已逐渐完善,沥青材料的供应与施工设备已发生了重大的变化。文章通过对柔性基层路面特点的阐述,主要结合城市道路中柔性基层的具体应用进行探讨。

【关键词】基层柔性基层;城市道路

一直以来我国城市路面在结构设计方面的设计理念是“强基薄面”,很多沥青路面新建的时候,基层采用都是半刚性基层,柔性基层使用较少。随着我国机动车保有量的不断增加,城市面临的交通压力也越来越大,城市道路的病害也不断出现,特别是北方地区,道路冻害、裂纹成为了较普遍的问题,需要经常进行改造。半刚性基层虽然优点很多,但比较突出的缺点就是养生期较长,容易出现基础病害。因此,有必要在城市道路上研究利用柔性基層,适应快速、重复荷载对路面结构化使用性能与功能性使用性能的全面要求,丰富沥青路面结构形式。

1、路面基层

基层在沥青路面结构中起到承上启下的作用,一般会分设两层,分别为基层和底基层,主要有四方面作用,一是承受行车荷载,作为道路的主要承重层和面层一起将车轮的荷载传到下层的结构中去。二是增加了道路的整体强度和面层的疲劳抗力和承载力。三是可以缓解土基不均匀冻胀或不均匀体积变形对面层的不利影响。四是为面层施工机械提供稳定的行驶面和工作面。路面基层按刚度差异分为柔性基层、半刚性基层和刚性基层三类,其中柔性基层的路面从结构来看,主要包含级配碎石类材料和沥青稳定碎石类材料。

2、柔性基层特点分析

柔性基层能够很好的避免反射裂缝产生,排水性较好,温度稳定性和水温性较好,施工时间短,对交通影响小,可再生利用,耐久性好,使用寿命较长。缺点是抗疲劳性差,抗变形能力较差,建设成本较高。国内应用相对较少,路面设计规范、施工规范不够成熟。

3、柔性基层应用案例

沥青稳定碎石基层最早出现在欧洲, 从1949年英国开始研究这种基层结构,他们通过铺筑试验路来对比不同类型和厚度的基层性能。通过长时间观测和试验,得出沥青稳定碎石基层使用15年以上才需要维修,使用20年以上才会明显损坏。1970年后,美国、加拿大、德国、法国也开始大量地进行试验研究,并得出这类基层比其他基层具有更好的耐久性的结论。近年美国更是致力于永久沥青路面或者长寿命沥青路面的研究,它的特点是确保路面各类开裂、车辙控制在表面层顶部较薄范围, 避免中面层及以下结构层损坏, 这些表面层的损坏只需通过盖被、再生等表面处理就能解决,使路面结构具有30-50年的使用寿命。

国内研究起步较晚,北京在上世纪80年在京密路、京周公路进行试验,1988年河北正定建设试验路,1992年江苏沪宁高速公路江阴段进行试验,通过试验得到柔性基层级配碎石基层可以减少、延缓沥青面层裂缝,抗车辙性能较半刚性结构好的结论。

4、柔性基层设计

对于级配碎石基层,要求适当增大粗集料的用量,使混合料形成紧密嵌挤骨架的结构,决定级配混合料回弹模量的主要因素是骨架,而细集料的填充对控制塑性变形起着主要作用。一般要求级配碎石基层回弹模量波动值540-825Mpa,空隙率30.7%-32.9%。而沥青碎石基层作为一类柔性结构层,具有很强的柔性和变形能力,作为应力消散层,可以有效地减少路面结构中的应力集中现象,延缓路面反射裂缝的发生;而且沥青碎石基层与面层材料结构相似,并且模量接近。在实际设计中实现沥青碎石上基层与稳定粒料半刚性下基层的优化组合较为可行,特别对于沥青面层较厚的高等级路面,将沥青面层适当减薄,把原来属于沥青面层的投资用于修建沥青碎石基层,虽然增加了沥青层总厚度,但由于沥青碎石基层的沥青用量较低,增加沥青层总厚度所需的石料,可以通过减薄半刚性基层总厚度弥补。

5、柔性基层施工

5.1拌和和运输。沥青材料在加热的时候一般都会采用导热油,加热的过程中要对温度进行严格的控制,一般要保持在175摄氏度左右,不低于170摄氏度,不高于180摄氏度,加热矿料的时候,温度要高于沥青的温度,一般高出的温度保持在10摄氏度到20摄氏度之间就可以,沥青和矿料的加热温度也需要调控,只要能保证出厂的沥青拌和混合料温度在170摄氏度至185摄氏度这个区间就可以。沥青混合料拌好以后是没有花白料的,整体均匀,不出现结团现象和材料分离现象。运输的时候一般采用自卸车,运输车的底板必须是金属的,要保持干净整洁,还要保证运输车的数量。在运输的过程中要注意的问题就是做好热量的保持,还要避免受到尘埃的污染。还需要注意运输时沥青混合料不能直接装运,需要进行隔离处理。运输车在行驶的过程中要注意速度,尽可能保持匀速行驶。

5.2混合料摊铺。沥青混合料摊铺时要缓慢匀速进行。摊铺的过程中要使用摊铺机,借助于强振完成混合料的摊铺。一般情况下两台摊铺机同时工作,一台在前,主要结合中间钢丝线与临时设置的控制尺进行标高、厚度和平整度的控制,另一个主要是结合边部的泛线控制标高、厚度和平整度的控制。两台摊铺机主要采用热接缝。

5.3混合料压实。分为初压、复压和终压。初压先是静压两次,从低往高的方向进行碾压;复压在初压之后进行,采用组合碾压,一般经过四遍;终压在复压之后进行,静压两遍,直到轮迹消除为止。

5.4接缝的处理。如果是纵向的接缝,采用的方法一般是梯队摊铺的热接缝。而处理横向接缝的时候,做好横向接缝的控制。

小结:

柔性基层的路面性能良好,使用寿命长,在城市道路中具有较好的应用前景,应该通过设置试验段的方式予以逐步推广。

参考文献:

[1]北拉里丁.阿力木.柔性基层沥青路面结构研究[J].2018(07)46-47.

[2]吕剑.柔性基层在沥青路面改建中的应用[J].2018(04)34-34.

编辑概况:

宋涛(1982.01-),男,汉族,山东荣成人,硕士研究生,职称:高级工程师,研究方向:道桥、交通规划;

郭彩香(1981.03-),女,汉族,山西大同人,硕士研究生,高级工程师,研究方向:道路桥隧。

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