沥青混凝土路面由于环境和车轮荷载的作用会导致路面出现松散、剥落、裂缝、抗滑能力下降等多种形式的路面损坏,如果不及时维修,会导致路面结构发生早期损坏,进而缩短路面的使用寿命。为抑制和延缓沥青混凝土路面的这些损坏,道路行业提出了多种常温材料表面处治方法或称之为预防性养护措施,如雾封层(还原剂封层)、微表处等。这些方法或措施在延缓沥青混凝土路面老化和防止水分渗入等方面确实产生了一定的效果,一定程度上延长了路面的使用寿命。然而,这些表面处治技术存在渗透性差、黏结力低、使用寿命短等不足,和热沥青加铺层相比,虽然具有价格优势,但性能上仍有一定的差距。一些高速公路管理部门甚至开始怀疑类似雾封层和微表处这样的表面处治技术是不是适用于高速公路沥青混凝土路面的预防性养护。在这样的背景下,研究提高常温养护材料的黏结力和渗透性,并形成表面渗固(表面渗透和浅表固化)效果是改善目前以表面处治为主的路面预防性养护措施性能的关键。
关于路面预防性养护措施的工艺和性能等方面,国内外都已开展了大量的研究。年蔡旭等人利用室内路表面功能加速加载试验研究了沥青标号和集料级配等原材料性质对微表处混合料路用性能的影响,并对相关指标进行了优化,有效延长了微表处的使用寿命。年陈小庭等人对雾封层的抗滑问题进行了系统研究,提出了相关改进措施,收到了良好的工程应用效果。应该说,已有的研究还都属于“纠偏或优化”性质的研究,也就是说如何发挥现有工艺措施的最大潜力,产生最佳的路用性能效果。本研究采用水性环氧树脂与乳化沥青一起形成一种具有良好黏结力和渗透性的新型结合料(以下简称:渗固封层),通过室内力学试验和路表面功能加速加载试验系统评价其路用性能,以期提供一种性能更好,使用寿命更长的路面预防性养护更新换代措施。
试验评价方法与原材料
本研究拟采用沥青标准黏度试验来评价渗固封层和乳化沥青雾封层在渗透性能方面的改善;采用贯入试验和加速加载试验来评价渗固封层对沥青混合料的浅表固化效果和路面性能(抗滑性能和耐久性)的改善效果。
本研究分别采用AC-13沥青混合料马歇尔试件和车辙板试件作为实施渗固封层的模拟路面载体,进行力学贯入试验和路表面功能加速加载试验。胶结料为SBS改性沥青,满足PG76-10的指标要求,最佳油石比为5.0%。混合料的空隙率为4%,其他指标均满足相关规范的要求。
水溶性环氧树脂与乳化沥青混合物的黏度试验
本研究采用水溶性环氧树脂和乳化沥青类材料按照一定比例掺配后的混合物作为渗固封层的胶结固化材料。两种材料充分融合后产生化学交联反应,形成以环氧树脂分子为连续相,沥青分子为分散相的新型热固性材料。其中,分子链之间形成的化学键,会成为三维的网状结构,使材料性能更加稳定,高温不会变软、不发黏,低温不发脆,并具有比现有单一沥青材料更好的黏结强度、延展性和渗透性。
分别对水溶性环氧树脂与乳化沥青混合物和常用的雾封层乳化沥青进行了标准黏度试验(沥青标准黏度计C25,3)。可以看出,掺加水溶性环氧树脂后,混合物的黏度大幅降低,渗透性得以改善。这在一定程度上可以改善封层对旧路面老化还原和密水加固的效果,同时降低封层对路表面功能的不利影响。
渗固封层对沥青混合料浅表固化效果的贯入试验评价
为了探讨沥青混凝土路面在实施渗固封层前后表面强度的变化,本研究对实施渗固封层前后的沥青混合料马歇尔试件进行了力学贯入试验。为了评价渗固封层对路面的浅表固化效果和深度,试件表面涂抹了不同重量的封层材料。
试件在25℃保温箱内养生24h后,拿出各组试件,利用MTS万能材料试验机对其进行贯入试验。其中,试验温度为25℃,贯入头直径选用28mm、加荷速度3mm/s,贯入深度为1cm,每间隔0.02s记录一个荷载数据。
可以看出:(1)涂抹渗固封层的试件比没有涂抹的试件具有更高的贯入强度,说明渗固封层对试件的浅表固化效果是显著的;(2)试件的贯入强度随渗固封层涂抹量的增加而增加;(3)贯入强度的峰值所对应的贯入深度随封层涂抹量的增加而增加,这在一定程度上反映了封层渗透量和渗透深度对贯入强度的影响;(4)如果将涂抹封层的试件荷载~贯入深度曲线与未涂抹封层试件的荷载~贯入深度曲线的交点对应的贯入深度定义为封层的影响范围或名义渗透深度,则封层的渗透深度与封层的涂抹量呈线性关系,如图4所示,这个关系在某种意义上与达西定律是一致的。
渗固封层路面性能的室内加速加载试验评价
主驱动轮式路面材料加速加载试验系统
为了更真实地模拟车轮荷载对路面的作用效果,本研究采用“路表面功能加速加载试验系统”为试验平台。在该系统中,加载轮通过摩擦力驱动试件轮(大轮)转动,以实现轮胎与路面间相互作用的真实模拟。试件轮可以同时加载8个试件(平面尺寸为30cm×30cm),为不同工艺和材料的比较和优化奠定了良好的基础。系统在一个密封舱中工作,可以控制舱内温度和湿度,也可以通过在试件表面淋水来模拟降雨过程,通过紫外线灯模拟日照老化过程。因此,该系统是一个全天候的路面表面功能加速加载模拟试验系统。
试验方案与流程
为了与现有封层形式进行性能比较,路表面功能加速加载试验评价采用3组试件。
试验条件设置为:轮胎接地压力0.7MPa、轮胎荷载2.25kN、运行速度0.67r/s、温度控制25℃。试验中按预定计划,分别在车轮作用次数达到0、、、、、、1次的时候测量各试件的质量、构造深度和摩擦系数(BPN),用于定量评价3种封层的抗剥落性能(耐久性)和抗滑性能。
试验结果与分析
摩擦系数(BPN)试验结果及分析
3组试件在不同荷载作用次数后。
可以看出:(1)随着车轮荷载作用次数的增加,3种封层的摩擦系数(BPN)都呈下降趋势;(2)车轮荷载作用次以前,摩擦系数(BPN)下降的速率比较快,然后逐渐变缓;(3)车轮荷载作用次数达1次以后,3种封层的摩擦系数(BPN)衰减幅度,渗固封层最小,其次是掺加3%环氧树脂的微表处,普通微表处最大。
构造深度(TD)试验结果及分析
3组试件在不同荷载作用次数后。
可以看出:(1)随着车轮荷载作用次数的增加,3种封层的构造深度(TD)都呈下降趋势;(2)车轮荷载作用次以前,构造深度(TD)下降的速率比较快,然后逐渐变缓,其中以渗固封层最为显著;(3)车轮荷载作用次数达1次以后,3种封层的构造深度(TD)衰减幅度,渗固封层最小,其次是掺加3%环氧树脂的微表处,普通微表处最大。
抗剥落性能评价方法和结果
试件在试验过程中受轮胎压力、摩擦力以及惯性离心力的作用,比实际路面在车轮荷载作用下的受力状况更为苛刻,考察此时试件的抗剥落性可以反映封层的耐久性。本研究通过测量试件在不同荷载作用次数后的重量损失来表征试件的抗剥落性能。
3组试件在不同荷载作用次数后。
可以看出:(1)随着车轮荷载作用次数的增加,3种封层的重量损失率都呈增加趋势;(2)车轮荷载作用次以前,重量损失率增加的速率比较快,然后逐渐变缓,其中以渗固封层最为显著;(3)车轮荷载作用次数达1次以后,3种封层的重量损失率增加的幅度,渗固封层最小,其次是掺加3%环氧树脂的微表处,普通微表处最大。
结语
鉴于目前常规雾封层和微表处等路面预防性养护措施存在的诸多问题,本研究从提高渗透性和浅表固化的角度出发,开发了新型路面封层材料。经标准黏度试验、贯入试验和室内加速加载试验评价,新型封层在渗透性、路面浅表固化和抗表面功能衰减等方面都表现出明显的优势,可以作为更新换代的封层形式用于路面预防性养护。
同时,本研究采用贯入试验确定封层渗透或影响深度的方法具有方法简便、物理和力学概念清晰、试验结果合理等优点,可以解决路面工程领域遇到的多种与渗透深度相关的问题或作为参考值。
四川钛丰交通科技有限公司是致力于高端路面工程机械销售和租赁、道路路面养护技术研发与推广、项目开发、养护工程施工、智慧交通的全产业链发展运营商。主营业务:路面沥青再生技术运用;路面新科技研发(透水沥青、彩色沥青等特殊铺装业务)及推广;路面专业设备的销售与租赁;道路检测管理(路面交调中心、超限系统、桥隧检测等物联网系统的研发及应用)静态交通规划设计;汽车物联网技术。公司与专业筑养路机械设备厂商进行资源整合,以路面专家、科研机构为技术支撑,创新公路养护管理模式,引入世界先进的道路施工、养护技术,建设成为科技创新型、工程服务型、环保再生型的综合型公司,是西南地区唯一能提供道路养护施工整体解决方案的高端服务商。
产品推介:LMTGLQW含砂雾封层洒布车
产品概况
LMTGLQW含砂雾封层洒布车采用中国重汽生产的二类汽车底盘加装由我公司精心研制的洒布装置而成。泵工作由液压系统控制,传动平稳,安全可靠。浙江美通筑路机械股份有限公司生产的含砂雾封层洒布车采用PTO取力方式,喷洒可根据施工情况,调节喷洒宽度,并由后排管均匀喷洒。泵及管路系统采用水冲洗方式,管道及喷嘴不易堵塞。喷洒宽度最大可达3.5米,喷洒高效方便,工作性能安全可靠。
产品特点LMTGLQW含砂雾封层洒布车有以下几大特点:1、液压泵、沥青泵等主要配置均采用性能最佳的部件;2、全液压驱动,平稳、可靠;3、喷洒喷头多层过滤,保证喷洒质量。4、大容量过滤器,防止滤网堵塞。5、活塞式沥青泵通过性好,压力大。6、每个喷嘴可单独控制,洒布宽度可任意调节。7、整车控制程序在后操作平台,确保操作人员根据施工状况进行调整。8、采用整体式搅拌系统,搅拌均匀、无死角。9、采用二次过滤方式,解决喷嘴堵塞问题。10、喷嘴自动冲堵装置,避免施工过程中喷嘴堵塞。11、自带大容量水箱,便于施工后清洗管道和喷嘴。
技术参数
产品名称
含砂雾封层洒布车
含砂雾封层洒布车
产品型号
LMTGLQW
LMTGLQW
产品商标
浙通牌
浙通牌
整车外型尺寸(长/宽/高mm)
××
××
罐体容积(m3/密度)
6
10
底盘型号
DFASJ11D5
ZZND1
生产企业
东风汽车股份有限公司
中国重汽集团济南卡车股份有限公司
车辆型式
平头4×2后驱动
平头6×4后驱动
轮胎规格
8.25-20
12.00-20
接近/离去角
28°/15°
15°/9.5°
发动机额定功率/转速(kw/r/min)
/
/
燃料种类
柴油
柴油
发动机型号
型式及类别
CY-CE4B(东风朝柴)
D10.34-40(中国重汽)
直列4缸4冲程
直列6缸4冲程增压
排放依据标准
GB-国Ⅳ,GB-
GB-国Ⅳ,GB-
载人数(含驾驶员)
3
2
最高车速(km/h)
99
最大总质量(kg)
2
整备质量(kg)
16
工作车速(km/h)
2.5~10.5
2.5~10.5
最大洒布宽度(m)
3.3
3.5
沥青洒布量(L/m2)
0.3~2.0
0.3~2.0
传动系统
液压传动
液压传动
液压系统最大压力(MPa)
16
16
清洗方式
水清洗
水清洗
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