时间:2013年01月16日 分类:推荐论文 次数:
摘要:彩色路面是一种近些年来的新兴路面,因为其对于交通管理和控制能够发挥很好的作用及其良好的路用性能而在国内外很受欢迎。但是目前彩色沥青在我国的应用较少,经验不是很丰富。本文以圆明园东路彩色公交专用道为参考研究对象,从混合料设计、施工工艺及路用性能分析评价三个方面对彩色沥青的实际应用进行系统的总结、归纳及分析。在文中,对此三部分的分析均结合普通沥青混合料的相应方法,或将其作为参照对象,将彩色沥青混合料及彩色路面与普通沥青混合料及普通沥青路面做对比,总结其在设计、施工及路用性能上的异同点及优劣处。
在混合料设计及施工工艺研究中,本文以圆明园东路的设计施工文件为参考依据,结合理论知识,对彩色沥青混合料在进行此两项工作时应注意的重点内容进行了总结和分析,以保证在实际动手操作前对相关知识能够了解掌握;在路用性能评价方面,本文进行了摩擦系数、平整度和车辙三个简单但直观的实验作为评价的依据,使评价能够客观、科学。
关键词:彩色沥青混合料、配合比设计、施工工艺、路用性能评价
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、绪论
1.1 课题研究的背景
沥青路面是人们日常生活中最常见到的一种道路路面形式。因为其具有平整、尘少、不透水及经久耐用的特点而被广泛应用。目前,我国大部分道路均采用此路面形式。但是,随着使用经验的增加及生活水平的提高,人们逐渐发现了沥青路面的缺点,并且越来越不满足于沥青路面的现有功能,因此怎样能使沥青路面发挥其更大的作用成为当前研究的热点话题。
在沥青的路用性能能够满足车辆的行驶需求后,颜色--作为对沥青的更高层次要求被业界提了出来。颜色,是一切物体给人们的最直观感受,人们对于颜色有很高的辨识度和敏感度。但是在交通领域中,人们逐渐发现了路面颜色给驾驶者带来的种种问题。经常开车,尤其是开长途车的人有这样一种感受:长期盯着一种单调的路面行驶时很容易产生视觉疲劳,从而注意力下降;在夜晚开车时,光线极其昏暗,黑色路面和夜色的重合非常影响司机对道路上物体的辨识度。此外,当夏季温度很高的时候,站在沥青路面上,可以感觉到黑色沥青路面极其高,据显示,夏季沥青路面的最高温度可达到六、七十度,这在一定程度上加剧了城市热岛效应的形成。以上均是沥青颜色给交通参与者的直观感觉,对交通组织者和管理者来说,沥青颜色的作用不可小觑。
从上文可以看出,研究并推广彩色沥青这种新型路面便具有很高的实用价值。对于交通参与者个体来说,彩色路面能够对其心理状态产生影响,从而提高其交通信息接收率和驾驶安全性;对于交通整体来说,彩色路面又具有诱导车流、提高通行能力、改善区交通运行状况及美化环境等诸多作用。
1.2 国内外研究现状
对于彩色沥青的开发和应用,人们经历了很长的探索时间。据资料显示,人们最早是用彩色石料和沥青来铺设彩色路面的,但这种路面铺筑后仍然是黑色的,要靠行车的磨耗才能将石子的颜色逐渐显现出来,不过其色彩是很暗淡的。后来,人们采取在路面上涂覆油漆的方法,这样可以获得所需要的颜色。但是油漆的价格昂贵,不可能大面积应用,而且油漆的厚度很薄,在车辆和行人的磨损下很快丧失,难以长久保持路面颜色。后来,有人直接将颜料加入沥青混合料中拌和,用以铺筑路面。由于沥青黑色作用太强,只有加入大量颜料后混合料的色彩才能显示出来。因此,人们认识到,铺筑彩色路面最好使用浅色胶结料,或者称之为无色胶结料或无色沥青,目前这种胶结料主要靠人工合成,因而造价较高。近年来,彩色路面在城市道路及公园、社区等处被逐渐应用推广。随着彩色沥青路面铺装技术的进步,其路用性能不断提高,目前基本上可达到普通沥青路面相同的性能,同时其颜色耐久性也得到不断改善。
目前铺筑彩色路面普遍使用两种方法:彩色沥青混凝土和彩色微表处。彩色沥青混凝土的配合比设计、施工工艺等均与普通沥青混凝土类似,其出现彩色原因为采用彩色骨料或无色粘结,目前国内铺筑的彩色路面普遍采用此方法;彩色微表处是近些年在欧洲应用的一种彩色路面施工新技术。它采用改性乳化树脂作为粘结料,级配彩色骨料为集料,配以颜料及添加剂,使用专门摊铺机进行施工。
1.2.1 国外研究现状
彩色沥青混凝土路面技术在国外发达国家广泛的推广,不仅在于其良好的经济效益,更重要的是基于环保和可持续发展的国际潮流。欧美各国及日本,在20世纪60年代已开始研究彩色沥青混凝土路面材料及铺装技术,目前这些国家的彩色沥青混凝土技术已相当成熟,应用也已成规模。前苏联早在20世纪60年代就开始研究彩色路面的铺筑技术。前苏联道路科学研究所、哈尔科夫公路学院都进行了彩色路面的相关研究,并先后在莫斯科等几个城市铺设了数万平方米的彩色路面,1979年还出版了《彩色路面的铺筑技术》18的专著1;日本对彩色铺面技术进行了卓有成效的研究,铺装技术相当成熟,并在道路、广场、公路等场所大面积应用。目前在国外有很多应用实例:日本许多城市铺筑了彩色路面,如北九州市199号国道将靠边的两侧车道铺成铁红色路面,作为专用车道;在神户市中心长田楠日尾线中间车道铺成黄色的密级配彩色路面;法国将红色路面铺筑在交通事故易发段,以起到警示作用;巴黎铺筑了一段长达30km的蓝色路面,其能使长时问驾驶的驾驶员精神愉快,不易疲劳。这表明彩色路面对驾驶员心理和情绪状态也能起到积极调解作用;荷兰阿姆斯特丹、海牙等城市在人行道上都铺设有宽1.0~1.5m的自行车道,自行车道铺以铁红沥青铺面,给骑车人以导向,同时铁红的色彩又成为城市的一道风景线。
1.2.2 国内研究现状
我国对彩色沥青混凝土技术的研究与应用起步较晚,始于20世纪70年代,以后中断,90年后期仍处于实验室研究与探索阶段。后随着我国经济建设的发展,对彩色沥青的研究再续。我过在彩色沥青研制方面取得了不小的成绩,如:1999年长安大学郝培文等研制出性能可与优质石油沥青相比拟的系列彩色沥青,并在成都市提督街非机动车道上铺筑了试验路,使用效果良好;2004年辽宁石油化工大学高明等人以辽河70号沥青为基质沥青,研制了几种彩色沥青并对其进行了一定的技术性能研究。目前彩色沥青在我国已经进入实验推广阶段,多个城市已尝试采用彩色沥青混凝土铺设城市道路。例如:2000年上海浦东世纪公园国际花卉区铺装了2.2km的铁红色彩色路面景观道路;随后厦门市府大道两侧约4km非机动车和环岛路旅游景观道、南京市升洲路人行道等陆续铺筑了彩色沥青路面。在湖北武昌,从卓刀泉北路到楚源大厦有一条长约1.5km的红、蓝、绿三色相间的彩色公路。现在,北京已铺筑的彩色沥青路面有:圆明园东路彩色沥青公交车道、朝阳大望路BRT快速公交红色沥青路面路段等。
目前国内比较流行的彩色沥青混合料生产工艺是采用经过脱色的浅色彩色沥青专用胶结料,经脱桶计量后送入拌缸,与骨料、矿粉等材料一起搅拌,再在搅拌过程中加入所要添加的颜料,搅拌均匀后即为成品彩色沥青混合料。
近年来,一些彩色沥青路面新技术,如彩色沥青稀浆封层、超薄彩色路面等也得到开发和应用。回顾国内彩色沥青路面的发展,表明彩色沥青路面的特殊功能已逐渐被人们认可。由于彩色沥青路面的价格和性能的现状,就目前的技术水平来说主要应用于人行道、非机动车道,在北京,有专门用于公交行驶的彩色沥青道路。随着经济的发展和彩色铺面技术的进步,彩色路面将在我国公路和城市道路中逐步得到应用。
1.3 研究的目的与意义
彩色沥青在我国属于一种年轻的、开发尚且较浅的新型路面材料,具有很大的科研及实用价值。本文之所以对彩色沥青进行研究,是因为其对交通安全、管控和运营等可发挥很大的科学作用1。对于驾驶者来说,行驶中路面颜色的变化可改变驾驶者的心理状态,使其对交通及环境信息的反应变的更加敏锐,因此能从心理上警惕交通信息及周围交通环境;此外,通过路面颜色来进行大区域的交通渠化分流能够使整个路网更加安全有效的运行。以上所提及的这些改变将能够为日后进行交通规划及交通心理行为研究提供一定的事实依据,可作为交通管理的实际参考,具有一定的参考价值。同时,本课题还将实际发现彩色沥青这一新兴材料在具体道路应用中存在哪些不利于车辆行驶的问题,并通过实验研究的方法,寻找其产生问题的原因,以便彩色沥青路面能更好地发挥上文提到的其对交通环境及管理等的作用3。
1.4 研究的主要内容
圆明园东路南起清华大学东门,北至北五环路,全长约2.5km,规划为城市主干道,是连接北四环和北五环的联络干线。红线宽度60m,五幅路形式,路中为公交专用道,两侧为机动车道,最外侧为非机动车道。目前公交专用道上有多条公交线路在运营,早晚高峰期间交通量可达到300辆/小时。
此彩色沥青路面的铺筑属直接在原路面结构上加铺。结合原路面的破坏程度及路面结构,将此路段分为两种路面结构分别铺筑。路段南部分铺设彩色沥青混合料,南路段部分铺设丙烯酸类。
(1)彩色沥青混合料类
在一个公交车站和一个路口进口道处存在严重的车辙现象,所以此路段路面结构为:将现有路面铣刨后,铺筑5cm彩色沥青马蹄脂混合料SMA-13和4cm中粒式改性沥青混凝土AC-16;另一种车辙现象较轻微的一般路段的路路面结构为:将现有路面铣刨后,直接加铺5cm彩色SMA-139。
(2)丙烯酸类
同彩色沥青混合料一样,丙烯酸类材料也需要根据情况分段摊铺。在公交车站和路口进口道车辙严重路段,将现有路面铣刨后,加铺5cm细粒式改性沥青混凝土AC-13C和4cm中粒式改性沥青混凝土AC-16C;在车辙不严重的一般性路段,将现有路面铣刨后,加铺0.4cm丙烯酸彩色路面和5cm细粒式改性沥青混凝土AC-13C。
而本文主要研究的是彩色公交专用道南部分的彩色沥青混合料路面路段。
圆明园东路南段表面层采用的沥青马蹄脂碎石混合料(SMA)是以间断级配的集料为骨架,用改性沥青、矿粉及纤维素组成的沥青马蹄脂为结合料,经拌合、摊铺、压实而形成的一种构造深度较大的抗滑面层。它具有抗滑耐磨、空隙率小、抗疲劳、高温抗车辙、低温开裂的优点,是一种全面提高密集配沥青混凝土使用质量的新材料,适用于高速公路、一级公路和其它重要公路的表面层。
本文以圆明园东路南段的彩色沥青公交专用道为参考路段,依据参考资料,对道路的修建过程重新分析汇总,了解道路修建的基本流程及关键点,还将对配合比设计、施工工艺和路用性能评价问题进行重点研究。其中配合比设计部分的工作内容是根据资料提供的原材料及性能检测表等,结合理论知识,对彩色沥青混合料的设计进行分析及总结;施工工艺研究是指参照参考资料,结合彩色沥青路面的铺筑特点,了解整个施工工程的方式方法及其在铺筑过程中应着重注意的问题,并将其与沥青路面的铺筑过程进行比较分析,总结二者的异同点;因为此条道路在使用四年后出现严重的褪色、车辙等现象,路用性能评价部分是围绕以上几种现象对圆明园东路彩色沥青路面进行摩擦系数采集、平整度测量及车辙测量三个实验,分析其数据,进行道路使用情况评价及相应的原因分析。望能够对日后的彩色沥青路面研究起到参考作用。
二、 彩色沥青混合料配合比设计方法
2.1 材料的选择与确定
在圆明园东路彩色路面试验段未铺筑彩色沥青路面之前,此路段是一条位于圆明园东路中间的7.5m宽封闭式公交专用车道,已投入使用约5年时间。在此期间,此路段的交通环境及状况较为恶劣。调查结果显示,此路段运行的公交车一般为两轴,正常时间的交通量为200辆/小时以上(早、晚高峰期时约为300辆/小时),单向仅有一车道,交通压力较大。原黑色路面结构为5cm沥青混凝土AC-16和9cmAC-30,原路面的车辙、拥包较严重,公交站点等刹车位置的车辙更是达到6cm左右。
因为此试验路段车辙现象较严重,所以在确定路面混合料类型时可优先考虑SMA沥青混合料。沥青马蹄脂碎石混合料(Stone Mastic Asphalt,简称SMA)是由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多的填料(矿粉)组成的沥青马蹄脂,填充于间断级配的粗集料骨架的间隙中,组成一体形成的沥青混合料。与传统的密集配沥青混凝土相比,SMA路面具有良好的高温抗车辙能力、低温抗裂性能、耐疲劳性能和抗滑性能等路用性能2,而这些路用性能正好可满足公交专用道因具有交通量大、轴载大、超载压力大及起步刹车频繁等特点而所需要的路用性能条件。
SMA具有以上几种良好路用性能与其材料组成有很大关系。对于此条试验路段的彩色沥青混合料集料的选择也遵循一般SMA的集料原则。
(1)胶结料
SMA沥青混合料的胶结料必须有较高的黏度、较大的稠度,符合一定的技术要求,以保证其有足够的高温稳定性和低温韧性,应尽量采用改性沥青。改性沥青对改善沥青路面高温及低温稳定性有明显效果,其适用于气候条件恶劣,交通繁重,使用普通道路石油不能满足使用要求的路段路面10。
彩色沥青混合料的胶结料有两种生产方式:一类是用适当的溶剂将石油沥青中的黑色沥青质脱去,留下颜色较淡的其它组分,并配以改性材料,加入一定色泽的特殊颜料, 使沥青按需要变成红、黄、蓝、绿等不同色彩的胶结料。但此生产工艺复杂,需投入大量资金及设备,且污染严重,不利于推广。另一类是利用现代石油化工产品,人工调配出与沥青性能相当的浅色胶结料。此技术生产的彩色胶结料的粘结性、弹性和韧性指标大大优于普通沥青3。
此条路的彩色沥青混合料胶结料类似于上述第二种生产方式获得,是欧洲生产的一种人工合成的可染色沥青,名为Mexphalte-CP3,此种胶结料染色效果较好。
(2)粗集料
粗集料之间的紧密嵌挤而形成的骨架结构是SMA混合料良好性能的主要依据,可以说粗集料是SMA质量控制的关键。一般要求使用坚韧的、粗糙的、有棱角的轧制粗集料,其岩石应坚韧,具有较高的强度和刚度。最好选用硬质的碱性或中性石料。粗集料表面的粗糙度对SMA的强度有很大影响。粗集料表面越粗糙,形成凹凸的微表面经过压实后,颗粒间形成良好的齿合嵌锁,是混合料具有较高的内摩擦力4。
对粗集料应重点控制针片状颗粒的含量。针状和片状的颗料,在车轮荷载作用下,很容易断裂破碎,是混合料的细料增多,进而使级配发生变化。集料破碎后形成的破裂面没有沥青裹覆,造成混合料的内部损伤和缺陷,从而易使路面出现其他病害。粗集料应满足我国SMA粗集料技术要求,此条路彩色沥青混合料的粗集料是产地为河北张家口的玄武岩4。
(3)细集料
在SMA混合料中,细集料一般要求用机制砂。因为机制砂采用坚硬岩石反复破碎制成,具有良好的棱角性和嵌挤性能,对提高混合料的稳定性有好处。此条路彩色沥青混合料的细集料是石灰岩机制砂。
(4)矿粉
矿粉是SMA混合料重要组成部分,它与沥青、纤维等混合形成马蹄脂,从而影响SMA的性能。矿粉能够降低沥青的流动性,增加其黏度,其质量与混合料的稳定性有很大关系。我国规定矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉,原石料中的泥土杂质应除净。此条路彩色沥青混合料的矿粉为石灰岩矿粉。
(5)纤维
纤维在SMA混合料中不仅可起到吸油、防止析漏的作用,其在马蹄脂中还起着吸附、稳定、分散等重要作用。纤维材料在SMA中主要有木质素纤维、矿物纤维和聚合物有机纤维三大类。此条路彩色沥青混合料使用的是松散木质素纤维,通常其在各种条件下均是化学上非常稳定的物质。在SMA中加入此种物质后,混合料将具有良好的保温性能,冷却后则有良好的伸缩性,并有较好的施工和易性。
(6)色粉
在SMA混合料中添加色粉是沥青混合料具有颜色的重要原因。彩色沥青的颜料应
能承受日光的照射,不褪色,不溶于水,并有良好的耐热性。其颜料主要为有机颜料和无机颜料两种,有机颜料色彩鲜亮,但是耐久性差且价格昂贵;无机颜料价格便宜,耐光,热老化性能强,长期使用不易褪色,多为采用。此条路彩色沥青混合料的色粉为红色拜耳乐4130。
2.2 配合比设计
彩色沥青混合料的配合比设计方法与普通沥青混合料方法基本相同,采用马歇尔试验方法进行,通过目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三个阶段,确定沥青混合料的材料品种及配合比、矿料级配、最佳沥青用量2。图2-1为SMA混合料的配合比设计流程图:
不合格
合格
不合格
合格
图2-1 SMA混合料配合比设计流程图
在进行配合比检验时,彩色SMA混合料的配合比设计还必须进行谢伦堡析漏试验及肯特堡飞散试验2。
此条试验路段的最终配合比设计如表2-7所示:
表2-7 彩色沥青混合料配合比
产品
规格粗集料(玄武岩)机制砂色粉矿粉可染
沥青木
纤维
10~15
mm5~10
mm
SMA-13542314276.00.33
三、沥青混合料施工工艺研究
在确定沥青混合料最终配合比设计后,便可进行沥青混合料的铺筑施工。沥青路面施工工艺控制是为了使路面得到更好的质量保障。热拌沥青混合料路面施工工艺包括施工前的准备工作、混合料的拌制、运输、摊铺、压实成型机接缝处理等内容。
彩色沥青与普通沥青的施工工艺及控制指标大体相同,但考虑到可染色沥青容易被污染,所以在施工过程中存在一些值得额外注意的问题。本节的内容便是彩色沥青施工工艺特征研究和为了避免其颜色受到污染而在施工时应特别注意的一些问题。因为此工程所选用的沥青胶结料Mexphalte-CP3是壳牌有限公司选用欧洲生产的一种人工合成的可染色沥青,其物理力学性能及流变学性能与改性沥青相似。所以可按照SMA(使用改性沥青)路面的施工要求进行施工处理。下图3-1为SMA混合料施工时可参照的施工工艺流程图:
不
合
格
,
铲
除
重
做
图3-1 热拌沥青混合料施工工艺图
3.1 施工前的准备工作
施工前的准备工作主要有料源的确定及进场材料的质量检验、机械选型与配套、拌合厂选择、修筑试验路段等工作。
在施工过程中,施工温度是沥青路面施工的重要参数,SMA混合料的施工温度应视纤维品种和数量、矿粉用量的不同,在改性沥青混合料的基础上作适当提高。可参考《公路沥青路面施工规范(JTG F40-2004)》19中SMA路面正常施工温度范围进行施工,如表3-1所示:
表3-1:SMA路面的正常施工温度范围(℃)
工序温度(℃)测量部位
沥青加热温度160~165沥青加热罐
改性沥青现场制作温度165~170改性沥青车
改性沥青加工最高温度175改性沥青车
集料加热温度190~200热料提升斗
SMA混合料出厂温度170~185运料车
混合料最高温度(废弃温度)195运料车
混合料贮存温度拌合出料后降低不超过10贮存罐及运料车
摊铺温度不低于160摊铺机
初压开始温度不低于150摊铺层内部
复压开始温度不低于130摊铺层内部
开放交通温度不高于50路表面
3.2 拌合质量控制
沥青混合料需要在严格的条件下进行拌制,而彩色沥青混合料的要求则更加严格,需要注意的问题也更多,一些细节问题和技术指标都会直接影响路面的铺筑质量和颜色效果。
要使可染色沥青不被污染首先要保证存放沥青的储存罐是干净的,所以沥青只能存放在特定储罐或经严格清洗并确认不会发生污染的储罐里。在使用前,还须保证脱桶设备、储罐、连接管道和泵等所有相关设备的清洁。因为圆明园东路为城市主干路,所以宜采用间歇式拌和机。使用前,拌合机进行也必须是清洁的。所以在拌合沥青混合料前,要先用柴油洗去仓内的残留沥青,并保证其彻底清洁。另外,拌合设备需具有添加纤维、色粉的设备或窗口。在正式拌合时,也要先用几车白料涮锅,再用没有添加色粉的可染色沥青,拌和三至五盘混合料清洗拌锅予以废弃,直到确认不会污染可染色沥青混合料为止。为了充分保证沥青能够充分上色,又因为色粉的比表面积远大于矿粉,所以添加色粉后湿拌时间可适当延长。
根据规范要求,用于重交通用彩色沥青混合料,可染色沥青温度控制在170~180℃,骨料温度190~220℃,混合料出料温度175~185℃,不得高于190℃。
3.3 运输质量控制
沥青混合料的运输是施工过程中的一重要环节。运输工艺的控制能够直接影响沥青混合料的技术指标,从而改变沥青路面的质量及路用性能。
彩色沥青混合料的运输过程与普通沥青混合料无太大不同,但还是有些细节问题值得注意。首先,在运输彩色沥青混合料前,要彻底清洗运料车,应分成铁铲清底、柴油浸泡、洗衣粉水清洁三步清洁车厢,防止污染。其次,因为SMA混合料对温度控制要求较高,所以,要在运输过程中加盖保温层。此外,还要特别注意防止尘土污染等外部污染源,可采取加盖防尘毡布措施预防。
3.4 摊铺质量控制
沥青混合料的摊铺,包括下承层准备、施工放样、摊铺机各种参数的调整与选择、摊铺机摊铺等内容。
(1)下承层的准备
对于本条圆明园东路,摊铺沥青混合料时,其下承层是将原有路面铣刨后的基层。在洒布粘层油前,要保证基层表面无损坏、干净无杂物且干燥,达到要求后,可采用沥青洒布车喷洒透层油或粘层油,喷油管应与路表面形成约一定角度,并有适当高度,以便与路面上喷洒的粘层油形成重叠,在不易被喷洒到油层的较细小部位可使用小型喷洒设备或人工刷抹。同时注意保护已安装完毕混凝土预制构件外露面不受到污染,用塑料薄膜进行苫盖。
(2)施工放样
用测量仪器定出摊铺路面的边线位置,并在边线桩上标出路面面层顶的设计高程位置,以控制沥青混合料面层的厚度。
(3)摊铺机的摊铺
摊铺前,应先将摊铺机完全处理干净,以防止原有黑色沥青的污染。且要对摊铺机熨平板进行预热,以防混合料粘在板底上,拉裂铺层表面,形成沟槽和裂纹。预热后的熨平板对铺层起到熨烫作用,使路表面平整无痕。此施工摊铺机宜固定预热30~60分钟,使熨平板温度不低于100℃,但也不宜过热,过热会使铺层表面烫出沥青胶浆和拉沟。经质检员检测运到施工现场的沥青混合料温度符合要求后,将彩色沥青混合料倒入摊铺机料斗,并启动摊铺机开始摊铺,此时也要检测摊铺温度是否大于160℃。摊铺过程中保持摊铺机连续均匀行走,中间不得有停机待料现象,在摊铺过程中摊铺的混合料应得到有效的振动和压实,并不得有离析、撕扯、孔眼较大和横向垄埂等现象,摊铺后设专人跟机,对局部摊铺缺陷人工修整12。
对于接茬的处理应尽量减少横向接缝,横缝采用热接茬,在每天的摊铺结束前,在预定结束的端部,放置与压实厚度等厚的木板挡板,第二天施工时,撤走挡板和外部的混合料,用3m直尺找平,将端部不符合要求的1m左右的混合料切除。摊铺前,应在接缝处涂上一层热沥青,并用热混合料将接缝处加热以方便接缝处的混合料连接5。
3.5 压实质量控制
在压实彩色沥青混合料前,要彻底清洗压路机,并用覆盖物覆盖在压路机停驶的黑色路面上,防止交叉污染。
沥青混合料的压实包括碾压机械的选型与组合、压实温度、速度、遍数、压实方式的确定及特殊路段的压实。确定压路机种类、大小和数量应考虑摊铺机的生产率、混合料特性、摊铺厚度、施工现场的具体条件等因素。一般来说,摊铺厚度小于6cm,宜使用振幅0.35~0.6mm的中小型压路机(2~6t);压实较厚的摊铺层(大于10cm),宜使用高振幅的大、中型振动压路机(6~10t)。压实程序分为初压、复压、终压三道工序,应遵循"高频、低幅、高温、重压、紧跟、慢压"原则13。
初压时在沥青混合料摊铺整形后,紧跟2台压路机进行高频、低幅各振压1遍,初压温度160℃,并不得低于145℃。碾压速度控制在25~35m/min,碾压从低到高碾压,重叠半轴约25cm,压路机主动轮朝向摊铺机方向14。
复压同样采用两台压路机,各静压2遍,复压紧随初压后进行,碾压温度140℃,碾压速度控制在40~60m/min之间,碾压从低到高碾压,叠轮1/2~1/3轮宽,压路机主动轮朝向摊铺机方向。
终压主要是消除复压留下的轮迹,采用一台压路机静压2遍,温度不低于110℃,以完全消除轮迹为准,碾压速度控制为40~70m/min。每碾压一遍,检测摊铺层的高程和压实度,直至压实度达到要求。以下图3-1为现场的摊铺和压实图:
图3-1 钢轮压路机现场压实
四、 彩色沥青路面路用性能评价分析
在圆明园东路彩色沥青路面路段建成通车将近4年后,其路面状况与初通车时产生了较大的差异。通过目测可发现,此条路车辙、路面磨光现象较明显,且产生了较严重褪色现象。为了对此条道路的使用性能情况作出科学、全面的评价分析,特在2011年5月7日晚上12点后,对其路面进行了平整度、车辙深度、摩擦系数的测定工作。
相对来说,平整度、车辙深度、光滑性能是驾驶者及乘客能够直观感受到的,直接影响人们的舒适感,是道路的外在性能的评价指标。且测量此三项指标不需要对道路内部构造进行取样剖析,从表象分析便可对道路路用性能进行评价。
4.1 路面抗滑值试验
路面抗滑性能是指车辆轮胎受到制动时沿表面滑移所产生的力。通常,抗滑性能被看作是路面的表面特性,并用轮胎与路面见的摩阻系数来表示。路面抗滑性能体现在路面结构的细构造和粗构造两方面。细构造是指路面结构材料本身的抗滑性能,当低速行驶时,路面结构的抗滑能力主要由路面细构造提供。粗构造是指路面表面层材料之间的间隙,当车辆高速行驶时,路面结构的抗滑能力主要由粗构造表现出来。
抗滑性能的测试方法有:制动距离法、偏转轮拖车法、摆式仪法、构造深度测试法等。以上几种方法的测试指标均不同,制动距离法的测试指标为摩擦系数,摆式仪法测试指标为摩擦摆值,而横向力系数则为偏转轮拖车法的测试指标。根据《公路沥青路面养护技术规范(JTJ 073.2-2001)》,在对道路进行路面性能评价时,采用横向力系数(SFC)和摆值(BPN)作为路面抗滑能力的调查指标20。
考虑到试验室条件及本次试验的可行性,故采用摆式仪法。摆式仪是调查路面抗滑性能的常用检测设备。从检测原理看,摆式仪测量的路面抗滑值主要反映路面细构造的抗滑能力,一般认为它只反映行车速低时的路面抗滑性能。因为圆明园东路为公交专用道,行车速度在在30km/h左右,所以用摆式摩擦系数测定仪测量的摩擦系数可被接纳。
4.1.1 试验内容
1)、地点选择
由于圆明园东路为一条公交专用车道,早晚高峰间公交车流量很大,公交车站的磨损情况较为严重,所以选取"清华附中车站"为实验测量点。此外,还在与此测量点平行的位于与其相邻的普通沥青路面上选取测量试验点,(此普通沥青路面也为公交专用车道,与彩色沥青路面道路分管上、下行线路)以便将彩色沥青路面与普通沥青路面的磨损情况进行对比分析。
2)、仪具与材料
BM-Ⅲ型摆式摩擦系数测定仪、橡胶片、标准量尺(126mm)、洒水壶、橡胶刮板、路面温度计、其他(皮尺或钢卷尺、扫帚、粉笔等)。
3)、方法与步骤
(1)、准备工作
① 检查摆式仪的调零灵敏情况,并定期进行仪器的标定。当用于路面工程检查验收时,仪器必须重新标定。
② 对路段随机取样选点,决定测点所在的横断面位置。测点应选在行车车道的轮迹带上,距路面边缘不应小于1m,并用粉笔作出标记。测点位置宜紧靠铺砂法测定构造深度的测点位置,一一对应。
(2)、试验步骤
① 仪器调平
A将仪器置于路面测点上,并使摆的摆动方向与行车方向一致。
B转动底座上的调平螺栓,使水准泡居中。
② 调零
A放松上、下两个紧固把手,转动升降把手,使摆升高并能自由摆动,然后旋紧紧固把手。
B将摆左右摆动,按下安装于悬臂上的释放开关,使摆上的卡环进入开关槽,并开释放开关,摆即处于水平释放位置,并把指针抬至与摆杆平行处。
C按下释放开关,使摆向左带动指针摆动,当摆达到最高位置下落时,用左手将摆杆接住,此时指针应指零。若不指零时,可稍旋紧或放松摆的调节螺母,重复本项操作,直至指针指零。调零允许误差为±1BPN。
③ 校核滑动长度
A用扫帚扫净路面表面,并用橡胶刮板清除摆动范围内路面上的松散颗粒。
B让摆自由悬挂,提起摆头上的举升柄,将底座上垫块置于定位螺丝下面,使摆头上的滑溜块升高。放松紧固把手,转动立柱上升降把手,使摆缓缓下降。当滑溜块上的橡胶片刚刚接触路面时,即将紧固把手旋紧,使摆头固定。
C提起举升柄,取下垫块,使摆向右运动。然后,手提举升柄使摆慢慢向左运动,直至橡胶片的边缘刚刚接触路面。在橡胶片的外边摆动方向设置标准量尺,尺的一端正对该点。再用手提起举升柄,使滑溜块向上抬起,并使摆继续运动至左边,使橡胶片返回落下再一次接触路面,橡胶片两次同路面接触点的距离应在126mm左右。若滑动长度不符合标准时,则升高或降低仪器底正面的调平螺丝来校正,但需调平水准泡,重复此项校核直至使滑动长度符合要求。而后,将摆和指针置于水平释放位置。
④ 用喷壶的水浇洒试测路面,并用橡胶刮板刮除表面泥浆。
⑤ 再次洒水,并按下释放开关,使摆在路面滑过,指针即可指出路面的摆值。但第一次测定不做记录。当摆杆回落时,用左手接住摆,右手提起举升柄使滑溜块升高,将摆向右运动,并使摆杆和指针重新置于水平释放位置。
⑥ 重复⑤的操作测定5次,并读计每次测定的摆值,即BPN,5次数值中最大值与最小值的差值不得大于3BPN。如差数大于3BPN时,应检查产生原因,并再次重复上述各项操作,至符合规定为止。取5次测定的平均值作为每个测点路面的的抗滑值(及摆值FB),取整数,以BPN表示。
⑦ 在测点位置上用路表温度计侧记潮湿路面的温度,准确至1℃。
⑧ 按以上方法,同一处平行测定不少于3次,3个测点均位于轮迹带上,测点间距3-5m。该处的测定位置以中间测点的位置表示。每一处均取3次测定结果的平均值作为实验结果,准确至1BPN。
四、抗滑值的温度修正
当路面温度为T(℃)时测得的摆值为FBT,须按下式换算成标准温度20℃的摆值FB20:
FB20=FBT+△F (公式4-1)
式中:FB20--换算成标准温度20℃时的摆值(BPN)
FBT--路面温度T时测得的摆值(BPN)
T--测定的路表潮湿状态下的温度(℃)
△F--温度修正值,按表4-1采用
表4-1 温度修正表
温度T(℃)0510152025303540
温度修正值(△F)-6-4-3-10+2+3+5+7
4.1.2 试验结果
表4-1和表4-2分别为彩色沥青路面和普通沥青路面的摩擦摆值测量值,其结果如下表所示:
表4-2 彩色沥青路面摆值测量值
桩号横距(m)摆值(BPN)路面温度(℃)换算成20℃摆值平均值(BPN)
12345均值
彩色路面3444445444344104139
3838384040391036
4242424444431040
表4-3 彩色沥青路面摆值测量值
桩号横距(m)摆值(BPN)路面温度(℃)换算成20℃摆值平均值(BPN)
12345均值
普通路面3505250525051104842
4242444444431040
4040424242411038
4.1.3 数据处理
1、彩色沥青路面
①平均值:
= (公式4-2)
②标准偏差:
S= = (公式4-3)
③变异系数:
Cv= = (公式4-4)
2、普通沥青路面
①平均值:
= (公式4-5)
②标准偏差:
S= = (公式4-6)
③变异系数:
Cv= = (公式4-7)
4.1.4 结果分析
根据《公路沥青路面养护规范(JTJ 073.2-2001)》对路面抗滑能力的评价标准,如表4-4所示:
表4-4
评价等级 评价指标优良中次差
横向力系数SFC≥50≥40~<50≥30~<40≥20~<30<20
摆值BPN≥42≥37~<42≥32~<37≥27~<32<27
结合以上实验数据可得:彩色沥青路面抗滑摆值为39,其评价等级为良,普通沥青路面抗滑摆值为42,其评价等级为优。两种沥青路面抗滑性能均较理想,暂时不需要做养护处理。
对比两种沥青混合料路面,其抗滑性能并无太大差距,说明彩色沥青路面在抗滑性方面不差于普通沥青路面。对两种沥青路面进行变异系数的比较,可以看出普通沥青路面的变异系数大于彩色沥青路面,说明普通沥青路面摩擦系数的波动性与普通彩色沥青路面相比相对较大,虽然普通沥青路面抗滑性能好于彩色沥青路面,但其抗滑稳定性较差。
在低速(30~50km/h)行驶情况下决定路表抗滑性能的是路表面细构造,它会随车轮的反复磨耗而逐渐被磨光,石料地这一磨光特性被称为石料磨光值(PSV)。一般来说,石料磨光值高, 路面的抗滑性便强。所以路面抗滑性能受路面集料微观粗糙度影响较大。因此,路面抗滑性能与材料有较大关系。 粗集料对于路面的微观构造和宏观构造的形成均具有重要作用, 因此对路面的抗滑特性和温度稳定性影响较大。质地坚硬、磨光值高、颗粒指数大的集料不仅对提高抗滑能力有利, 同时嵌挤紧密的稳定结构对于保持混合料综合使用性能也具有非常重要的意义。所以在选择集料时,要选择表面粗糙、方正有棱角且坚硬耐磨的集料。
此彩色沥青混合料所选用的粗集料为玄武岩,玄武岩质地坚硬,表面粗糙,具有耐磨、抗压性强、压碎值低等优点,且可以保证路面的抗滑性能以较小的衰减幅度降低, 并最终维持在一定的水平之上[4],对保持路面抗滑能力的耐久性有重要意义,所以是各种道路面层材料的首选。此外,路面的抗滑性能与级配组成也有关系,此彩色SMA-13属于间断级配结构,间断级配形成大的孔隙, 构造深度大, 粗糙率大, 抗滑性能好 。
图4-1 圆明园东路路面结构放大图
观察上图4-1可发现,粗集料表面被一定程度磨光,但不是很明显。经过四年的轮胎摩擦之后,岩石表面的粗糙纹理构造依旧存在,这对于增大路面与轮胎之间的摩擦力有一定的作用;根据上文中所给的级配成分表,此种彩色沥青混合料粗集料及细集料之间级配间距差距较大,形成不间断级配,从图上也可直接看出,混合料结构之间间隙较大,构造较深,对增大路面摩擦性有直接的作用。
4.2 路面平整度测量实验
平整度描述的是道路路面纵向的高程变化情况,是路面施工质量与服务水平的重要指标之一11。它是指以规定的质量标准量规,间断地或连续地量测路表面的凹凸情况,即不平整度指标。平整度的测试设备分为断面类及反应类两大类。断面类实际上是测定路面表面凹凸情况,如最常用的3m直尺及连续式平整度仪,还可用精确测定高程得到;反应类测定路面凹凸引起车辆共振的颠簸情况。反应类指标是司机和乘客直接感受到的平整度指标,因此它实际上是舒适性能指标,最常用的测试设备是车载式颠簸累积仪5。
3m直尺测试方法是传统的路面平整度测试方法,本方法定义三米直尺基准面距离路表面的最大间隙表示路基路面的平整度。因为此次测量实验范围较小,且3m直尺法操作简便、灵活,故本实验采用3m直尺法测量平整度。
4.2.1 实验内容
1)、仪具与材料
3m直尺、楔形塞尺、其他(皮尺或钢尺、粉笔等)
2)、方法与步骤
(1)、准备工作
① 按有关规范规定选择测试路段。本次试验路段为彩色沥青路面路段"清华附中"站及与其平行对应的普通沥青路面路段。
② 在测试路段表面上选择测试地点:进行路况评定需要时,应连续测量10尺。除特殊需要者外,应以行车道一侧车轮轮迹(距车道线80-100cm)作为连续测定的标准位置。对旧路已形成车辙的路面,应取车辙中间位置为测定位置,用粉笔在路面上作好标记。
③ 清扫路面测定位置处的污物。
(2)、测试步骤
① 施工过程中检测时,按根据需要确定的方向,将3m直尺摆在测试地点的路面上,其方向要与道路方向一致。
② 目测3m直尺底面与路面之间的间隙情况,确定间能够隙为最大的位置。
③ 用有高度标线的塞尺塞进间隙处,量记其最大间隙的高度(mm),准确至0.2mm。
④ 施工结束后检测时,按现行《公路工程质量检验评定标准》(JTJ 071-94)的规定21,每1处连续检测10尺,按上述①-③的步骤测记10个最大间隙。
4.2.2 实验结果
表4-5和表4-6分别为彩色沥青路面和普通沥青路面平整度测量结果,其结果如下表所示:
表4-5 彩色沥青路面平整度测量结果
测点位置12345678910平均值(mm)合格率(%)
桩号横距(m)
彩色路面310.842111.6311.61.70100
表4-6 普通沥青路面平整度测量结果
测点位置12345678910平均值(mm)合格率(%)
桩号横距(m)
普通路面324113142131.644.5680
4.2.3 数据处理
根据《公路工程质量检验评定标准(JTG_F80/1-2004)》对沥青混凝土面层和沥青碎(砾)石面层实测项目的规定,平整度最大间隙的允许偏差为5mm11。
1、彩色沥青路面
①平均值:
= (公式4-8)
②不合格尺数:
平整度间隙值无大于5的值,所以不合格尺数位0
③合格率:
(公式4-9)
④标准偏差:
S=
(公式4-10)
2、普通沥青路面
①平均值:
= (公式4-11)
②不合格尺数:
平整度间隙值11、13大于5mm,所以不合格尺数无为2
③合格率:
(公式4-12)
④标准偏差:
S= (公式4-13)
4.2.4 结果分析
以上述数据的合格尺数和合格率采取的是施工验收质量标准,此标准是刚刚建成的道路的验收标准。从上述数据可看出,经过四年的使用,两条道路尤其是彩色沥青的平整度整体较好,未发生太大改变。
从上述数据可以看出,彩色沥青路面标准偏差小于普通路面,说明彩色路面高差波动性较小,比较稳定,所以其路面颠簸程度较普通沥青路面相比要小,路面较为平整,乘坐舒适感较强。
根据《公路沥青路面养护技术规范(JTJ 073.2-2001)》20的养护质量标准:平整度3m直尺指标为测量值的高值不能大于15mm,所以此两种路面均暂时均不需要进行养护处理。
4.3 路面车辙测量试验
在渠化交通作用下形成的车辙是公路沥青路面的主要病害之一。车辙是指在行车荷载重复作用下,路面产生的累计永久性带状凹槽,在一定程度上反映了车辆行驶的舒适度以及路面的安全性和使用期限16。近年来车辙已经成为沥青路面的主要病害之一,严重的车辙会给道路行驶条件及行驶安全带来很多危害:首先,车辙会导致路面变形,从而大大降低其平整度;此外,因为车辙处受到的磨损严重多余其他地方,所以此处的沥青层厚度会越来越薄,使路面的整体性能遭到破坏而易产生其他路面病害,如摩擦系数下降等;车辆在超车或变换车道时易方向失控,影响车辆操作稳定性。
按车辙形成机理,可分为结构性车辙、流动性车辙、压实性车辙及磨损性车辙[6]。因为圆明园东路清华附中公交车站早晚高峰交通量可达300辆/小时,路面交通压力很大,磨损情况严重。本次车辙深度测量方法采用3m直尺法。
4.3.1 试验内容
1)、仪具与材料
3m直尺、楔形塞尺、其他(皮尺或钢尺、粉笔等)
2)、方法与步骤
(1)、准备工作
① 按有关规范规定选择测试路段。本次试验路段为彩色沥青路面路段"清华附中"站及与其平行对应的普通沥青路面路段。
② 在测试路段表面上选择测试地点:进行路况评定需要时,应连续测量10尺。除特殊需要者外,应以行车道一侧车轮轮迹(距车道线80-100cm)作为连续测定的标准位置。对旧路已形成车辙的路面,应取车辙中间位置为测定位置,用粉笔在路面上作好标记。
③ 清扫路面测定位置处的污物。
(2)、测试步骤
① 在施工过程中检测时,按根据需要确定的方向,将3m直尺摆测试地点的目测车辙最高处,其方向要与道路方向垂直。
② 目测3m直尺底面与路面之间的间隙情况,确定间能够隙为最大的位置。
③ 用有高度标线的塞尺塞进间隙处,量记其最大间隙的高度(mm),准确至0.2mm。
④ 施工结束后检测时,按现行《公路工程质量检验评定标准》(JTJ 071-94)的规定,等间距测量若干处,记录车辙两边的两个车辙深度16。
4.3.2 试验结果
表4-7和表4-8分别为彩色沥青路面和普通沥青路面的车辙深度测量结果,如下表所示:
表4-7 彩色沥青路面车辙测量结果
断面桩号幅别车辙深度D1(mm)车辙深度D2(mm)最大车辙深度(mm)
彩色路面
10 1414
161516
699
636
488
4-8 普通沥青路面车辙测量结果
断面桩号幅别车辙深度D1(mm)车辙深度D2(mm)最大车辙深度(mm)
普通路面
424444
454545
393339
462346
372037
4.3.3 数据处理
我国路面车辙的评价指标现采用路面车辙深度指数RDI,其计算公式如下:
RDI= (公式4-14)
RD--车辙深度,mm
RDa--车辙深度参数,采用20mm
RDb--车辙深度限值,采用35mm
a0--模型参数,采用2.0
a1--模型参数,采用4.0
1、彩色沥青路面
①车辙深度平均值:
mm (公式4-15)
②车辙深度指数:
因为平均车辙深度小于车辙深度参数,所以
RDI= (公式4-16)
=100-2.0×10.6
=78.8
2、普通沥青路面
①车辙深度平均值:
mm (公式4-17)
②车辙深度指数:
因为平均车辙深度小于车辙深度参数,所以RDI=0
4.3.4 结果分析
根据路面车辙深度评价标准,如表4-9所示:
表4-9
评价等级
评价指标优良中次差
车辙深度RD(mm)≤5>5~≤10>10~≤15>15~≤20>20
车辙深度指数RDI≥90≥80~<90≥70~<80≥60~<70<60
根据上表及数据分析结果可知,彩色沥青路面的评价等级为中,普通沥青路面的评价等级为差。两种路面道路等级较不理想,普通沥青路面车辙现象尤为明显,会对行车质量造成较大影响。所以,此两种路面均需要养护处理7。
目前,城市道路中的车辙主要是在通车初期就很快出现的车辙、或者集中出现在交叉路口、公交车站等位置的车辙,它严重影响了路面的质量和使用寿命7。在圆明园东路上实际在现场对车辙进行测量时,可以发现轮迹带处明显下凹,车轮很少压实过的道路中间位置呈上凸趋势,所以由此推断此彩色沥青试验路段的车辙属于失稳性车辙。失稳性车辙形成原因是在高温条件下,由于沥青混合料中颗粒之间沥青膜在外力作用下产生了剪切变形,引起集料颗粒出现相对位移,车轮反复碾压作用载荷应力超过沥青混合料的稳定度极限使流动变形不断积累形成车辙6。车辙的形成是由多种因素导致的。因为本研究没有进行科学实验探究车辙原因,所以将从交通环境等外部条件对其进行原因分析,可得出以下两点:
(1)交通量大及渠化作用。经过对清华附中公交车站交通量初步调查,此车站交通量很大,早晚高峰期间交通量可达300辆/小时。受交通渠化作用的制约,此条路上车辆全部为公交车辆,属大型车辆,这些车辆宽度等特征相同,对路面压实作用范围较集中,同一位置车辙积累较大,所以车辙现象较严重。
(2)车辆频繁的启动、刹车影响。车辆在刹车、启动时,作用于路面上的压力明显大于正常行驶时的压力,会对路面造成很大的破坏力,因而加速车辙的形成。
4.4 路面破损情况
道路路面破损是道路使用一段时间后经常会遇到的问题。损害不但影响路面的结构使用性能和结构承载力,也会影响到路面使用性能,其使用性能直接关系到道路为用户提供的舒适性、安全性、快捷性等服务的水平,关系到道路本身的使用寿命8。对于本次破损率调查,因为测量面积小,采用人工观察法,
对调查路段(圆明园东路清华附中车站)进行实际观察,发现此路段几乎没有裂缝、龟裂、坑槽等现象。所以此路段的外观整体情况较好,路面破损情况属于很轻微。
4.5 其他问题
4.5.1 褪色现象
对此调查路段观察,可看到其彩色路面的颜色褪色现象较为严重,整个路段表面颜色以不能看出较明显的红色,与普通黑色路面颜色无太大差别。现在此路面颜色与当初刚建成时有较大差距。
经过四年的使用后,此条路褪色现象十分明显,分析其成因,可归纳为以下两点:
(1)磨耗作用。不断重复的大量的车辆轮胎摩擦作用将包裹在集料表层的沥青胶结料及颜聊一起摩擦掉,使显露在外的直接是粗集料的磨光表面。
(2)外部环境影响。在集料骨架之间镶嵌的沥青胶结料中依然存在色粉,但是由于光照等外部环境的影响,使色粉本身颜色变淡,产生褪色,所以整体看来彩色路面的颜色效果就更加不明显。
4.5.2 与丙烯酸类路面的对比
将彩色沥青混合料类路面与丙烯酸类路面做对比,可以发现丙烯酸类路面在路用性能及耐久使用性能方面相对来说较差,路面破损问题比较严重,可从下图4-2所示看出:
图4-2 彩色丙烯酸类路面现状图
同是公交车站前的路面,通过与彩色沥青混合料路面对比可以发现, 丙烯酸类路面破损情况明显较严重。首先此路段存在裂缝现象,大规模龟裂、不规则裂缝、横向裂缝及竖向裂缝现象均存在,且程度较严重;其次,存在松散剥落现象,从上图可以看出,丙烯酸类材料混合层已明显剥落,使其下层的沥青混合料层暴露于外。所以,此种路面的使用性能已经遭到严重破坏,对于行车安全性和舒适性有很大影响。但此种丙烯酸类材料路面颜色持久性较好,能够维持较长时间。
4.6 小结
通过对圆明园东路彩色公交专用道及与其相邻的普通沥青公交专用道进行的几项路用性能情况的测量实验,可以对此条彩色路面的性能大致有所了解,并且能够对其作出较科学、客观的评价。因此可以对其作出以下两点总结:
(1)相对来说,彩色沥青路面路用性能并不差于普通沥青路面,有些指标甚至强于普通沥青。这说明添加色粉虽然改变了传统的沥青级配组成,但其并没有影响到整个沥青混合料性能。
(2)此条试验路段存在的比较大的问题便是褪色现象,这使彩色路面的初衷不能完全展现出来,且从经济角度考虑,过早的褪色现象使原材料没有发挥出其应发挥的作用,造成资源及经济上的浪费。
虽然通过实验能够了解此彩色沥青路面的路用性能,但是在实验中也存在着一些不尽如人意的地方。首先一点是此次试验测量的范围过小,测量数据较少,因为进行分析评价时得到的结果较片面,不能反映路面整体情况。再次就是因为客观条件的限制,未能对路面弯沉及破损情况进行测量,从而未能进行标准科学的道路路用性能评价
五、结语
本文在以圆明园东路彩色公交专用道为研究对象,结合施工设计部门提供的施工设计图,对彩色沥青混合料的设计施工工程进行汇总分析,模拟彩色沥青混合料的设计过程。模拟之后,采用现场试验检测路用性能的方法对当初的设计施工进行检验。通过上文对配合比设计、施工工艺、路用性能检测三部分的分析,可得出以下结论:
(1)在进行彩色沥青混合料设计时,彩色沥青混合料集料的选择和配合比设计同样可遵循一般SMA的集料及配合比设计原则;色粉的加入不会对SMA混合料的路用性能产生影响, 彩色SMA仍可保持良好的路用性能。
(2)在进行彩色沥青混合料的施工工艺控制时,因为人工合成的可染色沥青胶结料Mexphalte-CP3,其物理力学性能及流变学性能与改性沥青相似,所以可按照SMA路面的施工要求进行施工处理。彩色沥青与普通沥青的施工工艺及控制指标基本相同,但考虑到可染色沥青容易被污染,所以在施工过程中应格外注意。
沥青只能存放在特定储罐或经严格清洗并确认不会发生污染的储罐里, 否则会直接影响路面的铺筑质量和颜色效果。在运输彩色沥青混合料前,要彻底清洗运料车,应分成铁铲清底、柴油浸泡、洗衣粉水清洁三步清洁车厢,防止污染。
(3)路面的路用性能评价应结合实验做出科学客观的评价结果。通过对圆明园东路彩色公交专用道的试验测量,可发现:色粉容易受到摩擦作用消失而在保持颜色持久性上能力较差;彩色沥青路面在摩擦度、平整度和车辙等方面与普通沥青路面类似,差距不大,这验证了添加色粉的级配组成并未影响彩色沥青整体的路用性能;与丙烯酸类路面相比,彩色沥青路面在使用性能、路面破损程度上明显好于前者,说明彩色SMA混合料类路面比丙烯酸类路面更适合城市道路的铺设使用。
通过对本文的研究撰写,可以对彩色沥青混合料及普通沥青混合料在设计、施工、性能评价等方面均具有较深的理论知识认识,加强了其研究方法的理解,对于以后实际操作有指导性作用。但是,本文也存在一些不足之处,在配合比设计和施工工艺研究部分缺乏实践性,不利于对其更好的理解掌握;在路用性能评价部分,受条件限制,测量内容和数据较少,缺乏整体性,不利于对彩色沥青路面做出全面、公正、客观的评价。
参考文献
1. 曹海波.彩色沥青路面的色彩分析与应用研究[J].石油沥青,2007, 21 (5): 1-3
2. 梁隽,SMA沥青混合料配合比设计[J].沥青技术
3.任少英.彩色沥青混凝土路面的应用及展望[J].农业大学学报,2007, 27 (4): 116-119
4. 郭玉民.粗集料对沥青混合料路用性能的影响研究[J].交通科技,2008, 228:75-76
5. 裴忠庆.路基路面平整度评价方法综述[J].应用技术
6. 高平.沥青路面车辙病害成因及防治对策[J].公路建设与养护,2010, 228:227-230
7. 崔丽.城市道路车辙原因分析与防治对策研究[J].市政技术,2008, 26 (5): 374-376
8. 张明.路面破损检测技术现状与发展[J].西部探矿工程,2010 ,9: 218-219
9. 彩色路面试验路施工图设计(圆明园东路公交车道彩色试验路工程)
10. 谭忆秋.沥青与沥青混合料[M].哈尔滨工业大学出版社,2007
11. 张超.路基路面试验检测技术[M].人民交通出版社,2004
12. 邓学钧.路基路面工程[M].人民交通出版社,2000
13. 郝培文.沥青路面施工质量控制与验收实务.人民交通出版社,2007
14. JTG F40-2004, 公路沥青路面施工技术规范[S]
15. JTJ 073.2-2001,公路沥青路面养护技术规范[S]
16. JTJ 059-95, 公路路基路面现场检测规范[S]
17. 沙爱民.路基路面工程[M].高等教育出版社,2010
18. 前苏联道路科学研究所1979年出版了《彩色路面的铺筑技术》
19. JTG F40-2004,《公路沥青路面施工规范》
20. JTJ 073.2-2001,《公路沥青路面养护技术规范》
21. JTJ 071-94,《公路工程质量检验评定标准》