APP下载

基层结构类型对高渗透乳化沥青性能影响研究

2014-09-25王新民弥海晨

湖南交通科技 2014年2期
关键词:空隙骨架集料

王新民,徐 鹏,弥海晨

(西安公路研究院,陕西西安 710065)

0 引言

透层油是在基层表面洒布的一种起到过渡、粘结作用的薄层。随着透层技术的发展,近年来高渗透乳化沥青材料逐渐获得推广使用。高渗透乳化沥青材料比煤油稀释沥青环保性能好,造价低,层间粘结好;相比乳化沥青渗透效果好。由于其采用乳化类材料,含有较少的煤油或者不含煤油,渗透效果比煤油稀释沥青差,且有时效性,一旦破乳,便不再渗透。因此,其渗透效果受基层结构类型的影响较大。目前国内高速公路施工几乎全部采用半刚性基层结构,水泥稳定碎石基层是最常见的半刚性基层材料,一般用于上基层。因此,文章主要针对水泥稳定碎石基层半刚性基层,研究基层级配对高渗透乳化沥青渗透性能影响进行研究。

1 水泥稳定碎石结构类型

材料组成结构决定其性能。水泥稳定碎石组成结构取决于矿质颗粒特性(包括矿料颗粒的大小、形状、级配、岩性等)、水泥剂量、含水量和矿料排列方式(受成型方式影响)等。按组成结构特点,水泥稳定碎石可分为悬浮密实结构、骨架密实结构和骨架空隙结构三类,如图1所示。

1.1 悬浮密实结构

如图1a所示,这种结构混合料按照密实级配原理构成,集料尺寸由大到小连续存在。按粒子干涉理论,为避免次级集料对前级集料密排的干涉,前级集料之间必须留出比次级集料粒径稍大的空隙供次级集料排布。按此组成的水泥稳定碎石,经过多级密跺虽然可以获得最大密实度,但是各级集料均为次级集料所隔开,不能直接靠拢而形成骨架,有如悬浮于次级集料之间。

图1 水泥稳定碎石典型结构示意图

1.2 骨架空隙结构

如图1b所示,由于矿质混合料递减系数较大,粗集料所占比例较高,细集料则很少,甚至没有。按此组成的混合料,粗集料可以相互靠拢形成骨架,但由于细料数量少,不足以填满粗集料之间的空隙,因此形成骨架空隙结构。

1.3 骨架密实结构

如图1c所示,骨架密实结构是综合以上两种类型组成的结构。基层混合料既有一定数量的粗集料形成骨架,同时又有相当数量的细集料可填充骨架的空隙,因此形成骨架密实结构。

根据水泥稳定碎石级配的类型,选用悬浮密实结构、骨架密实结构和骨架空隙三种类型的级配,成型水泥稳定碎石基层试件水泥用量3.5%,级配如图2、图3和表1所示,洒布透层油0.8 L/m2进行对比。

表1 水泥稳定碎石级配对比

图2 水泥稳定碎石级配对比图

图3 水泥稳定碎石不同结构类型

2 不同级配类型渗透效果对比

不同级配类型水稳基层试件洒布透层油,试验结果见表2所示。

表2 不同级配类型渗透试验结果 mm

由表2和图4中不同级配渗透试验结果分析可知:

1)不同的级配类型,透层油的渗透深度不同。

2)骨架空隙类材料的渗透效果>骨架密实>悬浮密实结构。这主要是由于试件级配不同,细集料含量不同。骨架空隙结构细集料少,内部空隙大,渗透效果好,反之,悬浮密实结构,渗透效果最差。

3)随着养生龄期的延长,渗透效果逐渐变差。

图4 不同级配类型渗透试验结果

3 透层养生的不同级配类型基层强度对比

为模拟工程实际,将一组试件按正常条件养生,另一组试件成型养生1 d后,用塑料薄膜包裹(顶面不包裹),顶面洒布透层油,7 d后测定两组试件抗压强度,对比透层油的养生效果,试验结果见表3所示。

表3 不同类型基层透层养生后抗压强度对比 MPa

由表3和图5中试验结果对比分析可知:

1)3种级配类型采用高渗透乳化沥青养生相比采用水养生的效果略差,但相差不大,基本相同。

图5 不同类型基层透层养生后抗压强度对比

2)骨架空隙材料的强度下降最大,分析原因,主要是骨架空隙内部空隙较大,在洒布水或透层油时,内部空隙没有完全封住,养生效果差。

3)结构强度上,骨架空隙结构<悬浮密实<骨架空隙。

4 结论

1)不同的级配类型,透层油的渗透深度不同。骨架空隙类材料的渗透效果>骨架密实>悬浮密实结构。这主要是由于试件级配不同,细集料含量不同。骨架空隙结构细集料少,内部空隙大,渗透效果好,反之,悬浮密实结构,渗透效果最差。

2)随着养生龄期的延长,渗透效果逐渐变差。

3)骨架空隙材料的强度下降最大,分析原因,主要是骨架空隙内部空隙较大,在洒布水或透层油时,内部空隙没有完全封住,养生效果差,施工时应注意养生条件。

综合对比渗透效果和基层养生抗压强度,骨架密实型结构基层既能保证基层的强度,又能达到较好的渗透效果,因此,建议工程中采用骨架密实型基层级配,以保证高渗透改性乳化沥青施工效果。

[1]韩瑞民,等.新型透层油研究[R].陕西:西安公路研究所,2008.

[2]Construction of Hot Mix Asphalt Pavements[M].Manual Series No.22(MS-22),Second Edition,The Asphalt Institute,Lexington,KY.

[3]JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].

[4]张 斌,等.HTC-08型透层油推广应用研究[R].陕西:西安公路研究院,2011.

[5]Hot-Mix Asphalt Paving Handbook 2000[M].AC 150/5370-14A,U.S.Army Corps of Engineers,Washington,DC,2000.

[6]Mantilla,C.A.and J.W.Button.Prime Coat Methods and Materials to Replace Cutback Asphalt[R].Research Report TTI 0 -1334,Texas Transportation Institute,Texas A & M University,1994.

[7]许超英,等.高渗透乳化沥青施工技术研究[R].山西:中铁十二局集团有限公司,2013.

猜你喜欢

空隙骨架集料
高性能轻集料混凝土运用分析
浅谈管状骨架喷涂方法
再生集料水泥稳定碎石的力学性能研究
骨架密度对炭/炭多孔骨架压力浸渗铜的影响
生活垃圾焚烧炉渣集料性能研究
空隙
排水性沥青路面的横向空隙分布特性
北京楼市新政封堵防炒作空隙
内支撑骨架封抽技术在突出煤层瓦斯抽采中的应用
基于空隙率的透水性沥青路面配合比设计