隧道路面澆注式瀝青混凝土的性能研究
2005-10-14 00:00
摘 要： 根據(jù)隧道內(nèi)路面的特殊使用條件，對隧道內(nèi)路面采用澆注式混凝土進(jìn)行深入研究，為澆注式瀝青混凝土在隧道內(nèi)應(yīng)用，以及澆注式瀝青混凝土全面的推廣應(yīng)用提供了一定理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)鍵詞：隧道路面； 天然瀝青； 澆注式混凝土； 貫入度； 貫入度增量
澆注式瀝青混凝土是在天然瀝青使用基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種懸浮式防水性瀝青混凝土。由于其優(yōu)良的防水及耐久性能，澆注式瀝青混凝土在國外特殊路面(如橋面鋪裝和隧道路面) 上得到了廣泛的應(yīng)用。目前，國內(nèi)一些科研單位對澆注式混凝土進(jìn)行了深入研究，但大多是針對橋面瀝青混凝土鋪裝(如目前正在施工的上海東海大橋底層采用澆注式瀝青混凝土) ，而隧道內(nèi)路面采用澆注式瀝青混凝土鮮有報(bào)道。
澆注式瀝青混凝土屬于懸浮式瀝青混凝土，施工時(shí)無需碾壓，在瀝青混凝土冷卻后，即可達(dá)到規(guī)定密實(shí)度和強(qiáng)度。為了保證澆注式瀝青混凝土的路用強(qiáng)度，一般會(huì)在混合料中添加一定比例的天然瀝青；另一方面，為了保證澆注式瀝青混凝土在施工時(shí)的流動(dòng)性能，可考慮在混合料中添加天然砂。本文根據(jù)隧道內(nèi)路面的特殊使用條件，對隧道內(nèi)路面采用天然湖瀝青和天然砂的澆注式混凝土進(jìn)行深入研究，可為澆注式瀝青混凝土在隧道內(nèi)的應(yīng)用，以及澆注式瀝青混凝土的全面推廣應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)。
1 隧道內(nèi)路面特點(diǎn)分析
由于隧道內(nèi)是一個(gè)相對封閉的環(huán)境，受外界氣候影響并不大，但在路用功能及耐久性方面提出了較高要求。具體要求如下：
(1) 抗滑性能好，防止交通事故的發(fā)生；
(2) 噪音低、灰塵小，提高行車舒適性，進(jìn)而避免交通事故；
(3) 適應(yīng)于隧道內(nèi)潮濕的使用環(huán)境，防止地下水的上浸，發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞；
(4) 鋪裝具有優(yōu)良的耐久性能，避免對隧道內(nèi)路面進(jìn)行頻繁的維修，同時(shí)，還應(yīng)要求隧道鋪裝具有快速修復(fù)能力；
(5) 鋪裝施工性能良好。
針對隧道內(nèi)路面的特點(diǎn)，結(jié)合國外澆注式瀝青混凝土的相應(yīng)要求，提出我國隧道路面澆注式瀝青混凝土的性能指標(biāo)要求(表1) 。
表1 隧道路面澆注式瀝青混凝土性能要求
2 隧道內(nèi)澆注式瀝青混凝土性能研究
針對上述隧道內(nèi)路面澆注式瀝青混凝土性能指標(biāo)要求，主要從以下兩方面進(jìn)行研究。
(1) 隧道內(nèi)采用天然湖瀝青澆注式混凝土的膠結(jié)料性能研究；
(2) 隧道內(nèi)采用天然砂的澆注式混凝土性能研究。
2. 1 采用天然湖瀝青澆注式混凝土的膠結(jié)料性能研究
2. 1. 1 隧道內(nèi)澆注式的膠結(jié)料性能指標(biāo)的提出
根據(jù)調(diào)查，隧道內(nèi)溫度氣候條件并不及橋面鋪裝甚至洞外路面鋪裝苛刻，因此可考慮在橋面鋪裝澆注式膠結(jié)料性能指標(biāo)基礎(chǔ)上，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，提出隧道內(nèi)澆注式瀝青混凝土膠結(jié)料的性能指標(biāo)要求。表2 列出了我國部分橋面澆注式瀝青混凝土鋪裝膠結(jié)料的性能指標(biāo)要求。
表2 我國部分橋面澆注式瀝青混凝土鋪裝膠結(jié)料的性能指標(biāo)要求
根據(jù)表1 的技術(shù)指標(biāo)要求，提出隧道內(nèi)澆注式瀝青混凝土膠結(jié)料的性能指標(biāo)要求(表3) 。
表3 隧道內(nèi)澆注式膠結(jié)料的性能指標(biāo)要求
2. 1. 2 澆注式膠結(jié)料的試驗(yàn)技術(shù)性質(zhì)研究
根據(jù)表3 的技術(shù)性能指標(biāo)要求，分別采用不同比例的TLA 天然湖瀝青進(jìn)行膠結(jié)料的技術(shù)性能試驗(yàn)，以確定合理的天然瀝青配比。TLA 湖瀝青按15 %、20 %、25 %的比例分別與AH - 70 # 瀝青混合并檢測技術(shù)性質(zhì)(考慮到成本因素， 湖瀝青的比例不宜超過25 %) (表4) 。
表4 不同比例湖瀝青混合AH - 70 # 基質(zhì)瀝青的技術(shù)性質(zhì)
從試驗(yàn)結(jié)果分析，按上述比例， TLA 天然湖瀝青僅與AH - 70 # 基質(zhì)瀝青混合并不能滿足隧道內(nèi)澆注式瀝青混凝土膠結(jié)料的性能指標(biāo)要求，還需進(jìn)一步改性。本研究選用U 型降粘改性劑，摻配比例為3 % ，試驗(yàn)結(jié)果如表5 所示。
表5 添加U型改性劑后膠結(jié)料的技術(shù)性質(zhì)
試驗(yàn)結(jié)果基本滿足表3 的要求。以下采用天然湖瀝青比例20 %的膠結(jié)料進(jìn)行澆注式混合料性能試驗(yàn)研究。
2. 2 隧道內(nèi)澆注式混凝土的性能研究
采用上述膠結(jié)料，集料采用浙江金麗溫高速公路所用輝綠巖石料，混合料采用上海東海大橋澆注式瀝青混合料( GA10) 配比，天然砂的配比分別按0 、10 %、15 %、20 %進(jìn)行隧道路面澆注式瀝青混凝土性能試驗(yàn)。含不同比例天然砂的澆注式瀝青混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果見表6 。
表6 澆注式瀝青混凝土性能試驗(yàn)結(jié)果
由于天然砂表面光滑，棱角少，具有較少的比表面積，因此，在同樣配比情況下，添加了天然砂的澆注式瀝青混凝土的自由瀝青較多，同時(shí)骨料之間的摩擦力相對較少，因而混合料呈現(xiàn)出較好的流動(dòng)性能。但另一方面，隨著天然砂比例的提高，混合料中自由瀝青的增加以及混合料內(nèi)摩擦力的降低，混合料的高溫性能隨之下降。
從表6 結(jié)果可知，天然砂添加比例在10 %以內(nèi)時(shí)，混合料的流動(dòng)性并未得到明顯的改善，而混合料的高溫性能(貫入度) 開始下降。在天然砂添加比例增加到15 %時(shí)，混合料流動(dòng)性能得以較大改善，此時(shí)，混合料的高溫性能也有所下降，但下降比例相對較少。當(dāng)天然砂的比例增加至20 %的時(shí)候，混合料的高溫性能下降比較明顯，在天然砂添加比例達(dá)到20 %時(shí)，混合料已經(jīng)不能滿足隧道路面澆注式瀝青混凝土的性能要求。
3 結(jié)語
(1) 根據(jù)澆注式瀝青混凝土在橋面鋪裝的使用情況，對隧道內(nèi)采用澆注式瀝青進(jìn)行深入研究，認(rèn)為隧道內(nèi)可以采用添加天然湖瀝青和天然砂的澆注式瀝青混凝土。
(2) 隧道內(nèi)采用澆注式瀝青混凝土的膠結(jié)料可由湖瀝青和AH - 70 # 基質(zhì)瀝青混合而成，但應(yīng)添加一定比例的改性降粘劑，以滿足混合料的高溫性能要求，并降低膠結(jié)料的粘度，提高混合料的流動(dòng)性能。
(3) 由于天然砂具有較少的比表面積和棱角，澆注式瀝青混凝土中添加了天然砂可以改善混合料施工的流動(dòng)性，綜合考慮澆注式混合料的流動(dòng)性和高溫性能，天然砂添加合理比例為10 %～15 %。
參考文獻(xiàn)：
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[3 ] 德國道路交通研究會(huì). 聯(lián)邦德國瀝青路面施工補(bǔ)充技術(shù)合同及規(guī)范[ Z] ，2001. 編輯：
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