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SBS改性沥青桥面铺装材料与施工

2007-09-21 11:50:20
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沥青混凝土桥面铺装层损坏类型

常见的损坏类型有如下几种:变形类(车辙、推挤、拥包、波浪和沉陷);开裂类(横缝、纵缝、网缝、推移裂缝);松散类(坑槽、松散和剥落);接缝类(伸缩缝引发的损坏)。

受力特点及损坏成因分析

桥梁挠度大,震动剧烈,温度应力显著,有时还存在负弯矩.对铺装层影响较大。

    普通沥青作为粘层油,用油量易偏高,其软化点一般偏低,高温极易软化而变成润滑层,导致推挤.拥包、波浪和车辙的产生。

    桥面结构完全暴露于空气中,直接受空气条件影响,普通沥青难以同时满足高温不软化、低温不脆硬的要求。

    沥青粘附性差、空隙率过大或铺装层开裂导致水分渗入而产生破坏,使铺装层失去强度和防水能力。

    车辆超载。

SBS改性沥青及SMA沥青码蹄脂碎石

研究和实践表明,SBS改性沥青及SMA沥青码蹄脂碎石与普通沥青及普通沥青混合料相比,具有高温抗变形能力、低温抗开裂能力以及抗疲劳、抗老化、抗水损坏特性,并保持与桥面很好的粘结性及变形适应性。

SBS改性沥青的性能

影响改性沥青性能的主要因素有改性剂,基质沥青及改性剂工艺,而改性剂与基质沥青的配伍性被认为是影响改性效果的关键所在。目前常用的改性沥青可分为两类,即合成橡胶类(如SBS)和塑性体类(如EVAPE)。其改性效果对比间表1、表2.

1 改性沥青路用性能对比

改性剂

温度开裂

温度疲劳

荷载疲劳

磨耗

老化

车辙

SBS

+

+

+

+

+

+

EVA

+

+

0

+

PE

 0

+

注:“+”抗力增强,“0”无影响,抗力减弱

 

2 SBS改性沥青(caribit, caruphalte)与普通沥青(maxphalte60/80)性能测试结果

    性能指标

  caribit

  cariphalte

  maxphalte

 

 

 

 

  针入度(dmm)

58

62

75

  软化点()

62

91

47

  延度15(cm)

>100

>t00

>100

  回弹率15()

75

85

/

  粘度0(Pas)

2385

4330

 

  TFOT

  质量损失()

0.08

0.06

/

  针入度比()

82

88

65

  延度10(cm)

>70

>70

/

 

可见SBS改性沥青能全面地改善沥青的路用性能,即高温、常温、低温、水稳定性和抗老化性能。其突出的弹性与韧性使得这种材料尤其适宜于桥面铺装层。在沥青中加入SBS改性剂,最突出的特点是沥青的粘度增加。试验表明,当SBS含量为4%以上时,改性沥青的抗车辙能力提高10倍以上,抗疲劳寿命延长35倍,抗开裂、老化.水损坏及愈合能力也都有明显改善。

SMA沥青码蹄脂碎右的性能

SMA沥青玛蹄脂碎石由粗集料形成骨架,具有很强的抗车辙能力和抗滑性能,而由沥青矿粉、细集料及纤维形成的沥青玛蹄脂充填在粗骨料之间,克服了透水沥青混合料的严重缺陷。同常用的沥青混凝土相比,在高温、低温.水稳和疲劳等方面,SMA的性能俱佳,尤其是在SMA中使用SBS改性沥青,使得SMA表现出其他沥青混合料无可比拟的路用性能。表3SMA沥青码蹄脂碎石与AC沥青混凝土高温性能的对比,其差异非常明显。

3  SMAAC性能对比

 

 

车辙试验

马歇尔试验

沥青

  混合料

  动稳定度(次/mm)

  稳定度(KN)

  流值(mm)

  空隙率()

  VMA()

  VFA()

  油石比()

不改性

  SMA-13

  2888

  9.26

  4 38

  3.2

  16.6

  8. 07

  5.7

  SMA--16

  2591

  8 05

  3 36

  3.5

  16.5

  78.8

  5.7

改性6SBS

  SMA--1 3

  7000

  9.07

  4.87

  3.3

  1 7.7

  81.4

  6.1

  SMA-16

  7088

  8.10

  5.50

  4.3

  1 7.9

  76.0

  5.9

不改性

  AC--1 3

  1 584

  1 2.45

  2.36

  4 8

  1 5.7

  69.4

  4.9

  AC-16

  1 577

  1 5.32

  2.25

  3 9

  14.5

  73 1

  4.5

改性6SBS

  AC-13

  4200

  14.76

  2.24

  3.4

  15.4

  77 9

  5.1

  AC-16

  4523

  14.27

  3.25

  3.3

  14. 9

  77.9

  4.9

 

    用改性沥青取代普通沥青.动态稳定度可提高1.76倍,从对比情况看,用SMA取代AC.动态稳定度可提高0.74倍,使用改性沥青比仅选用SMA能更有效地提高沥青混合料的高温稳定性:如果既选用SMA又同时使用改性沥青,动态稳定度可提高3 46倍,这是相当可观的改善。另外,SMA-1 3SMA-1 6AC-1 3AC-1 6之间的动态稳定度并无明显差别,说明级配类型相同而最大粒径不同(1 3mm1 6mm)的材料在高温稳定性方面的表现是类似的。

桥面铺装层设计要点

优质铺装材料

    SBS改性沥青与SMA沥青玛蹄脂碎石是优良的桥面铺装材料。

桥面铺装层结构与厚度设计

    结合实际施工的可行性,桥面铺装层的厚度建议采用上下两层

    上面层:级配类型SMA-1 6SMA-13AC-16 IAC- 13 II;厚度3cm4cm5cm

    下面层:级配类型SMA-1 6AC-16 IAC-16 IIAC-20,厚度4cm5cm6cm8cm

粘结层与防水层

    SBS改性沥青具有很高的粘韧性及防水效果,因此在桥面上喷洒SBS改性沥青膜既可做粘结层,又可做防水层。室内模拟抗剪试验表明,当喷洒量为0.6—1.6kgm2范围时,抗剪强度随喷洒量的增加而显著提高,说明此时已形成厚度合理的粘膜。喷洒量如再提高.则抗剪强度增加缓慢甚至降低,说明沥青薄膜过厚,起的是润滑层作用。通过成功实例,建议粘结层防水层改性沥青的用量为1.01.6 kgrn2SBS含量为5%—6%。

结语

    SBS改性沥青及SMA沥青玛蹄脂碎石能全面改善沥青及沥青混合料的路用性能,SBS改性沥青薄膜又可起到粘结与防水双重作用,因此建议作为桥面铺装层的首选材料。(文/武俊京)
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