浇注沥青混凝土论文（精选8篇）
浇注沥青混凝土论文 第1篇
1 浇注式沥青混凝土的主要性能
浇注式沥青混凝土 (GA) 指在高温状态下 (约240℃~260℃) 进行拌和及摊铺的一种特殊沥青混合料。该混合料中沥青、矿粉含量较大, 在高温状态下流动性很大, 摊铺时依靠自身流动而成型, 无须碾压。成型后混凝土中的空隙率很小, 理论上为零, 工程实践中一般小于1%。目前世界范围内钢桥面铺装应用浇注式沥青混凝土的工程以日本最多。由于浇注式沥青混凝土中沥青含量较多而使其高温稳定性差, 故在桥面铺装中一般将其用作结构下层。上层则一般采用高温性能更好的沥青玛蹄脂混凝土 (SMA) , 一般采用细粒式沥青混合料, 有时也采用粗粒式沥青混合料。总铺装厚度一般在60mm~80mm之间。
日本采用的浇注式沥青混凝土桥面铺装的典型结构如图1所示。
浇注式沥青混凝土中的结合料通常直接采用成品改性沥青, 粘结层一般采用改性乳化沥青。浇注式沥青混凝土的级配如表1所示。
结合料的含量通过流动性试验、贯入量试验、车辙试验和低温弯曲试验来确定, 如表2。
其配合比设计按如下程序进行, 即制备不同沥青用量的试件 (沥青用量在7%~10%间变化) , 分别进行表2中的各项试验, 画出沥青用量与各指标值之间的曲线图, 找出满足各项指标标准的沥青用量范围, 取其中值±0.5%为设计沥青用量。在下层浇注式沥青混凝土之上经常撒布一层粒径5mm~10mm的沥青预拌碎石。
2 钢桥面浇注式沥青混凝土铺装病害的原因分析
钢桥面浇注式沥青混凝土铺装的主要病害主要有:裂缝;车辙;层间滑移和推挤 (包括粘结层) ;局部补坑引起的破坏;拥包;鼓包, 等等。浇注式沥青混凝土铺装病害产生原因归类如下。
2.1 材料性能达不到要求的原因
沥青铺筑层在极端高温与低温的不利环境下, 对大气温度的响应更敏感。而考虑到减轻桥梁恒载与钢板防腐等问题, 钢桥面铺装必须使用具有良好防水性能的薄层结构。因此, 在钢桥面铺装混合料的设计与研究过程中必须在沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性能、变形协调能力、抗疲劳特性及耐久性等方面取得合理平衡, 片面强调某一方面的性能则可能会削弱铺装结构的整体性能。而浇注式沥青混凝土一般是在高温状态下 (约240℃~260℃) 进行拌和及摊铺, 虽然变形协调能力较好, 但其高温稳定性等性能尚有不足。
2.2 粘结层粘结力不足的原因
粘结层是铺装与钢板紧密结合共同承受外荷载作用的重要保证, 对于双层铺装体系, 它还必须保证铺装上下层间的紧密联接。选用钢桥面铺装粘结材料时, 必须高度重视材料的相容性以及粘结材料的抗剪强度与粘结强度。当粘结材料与钢桥面板的防腐涂装或铺装混合料的界面不相容时, 其与钢板及铺装混合料的粘结性能就得不到保证。当粘结材料的抗剪强度不足或与钢板的粘结力较低时, 在行车荷载的作用下, 铺装与钢板之间极易产生剪切、脱空、滑移等破坏。
2.3 设计不当的原因
钢桥面铺装的使用条件不同, 势必要有不同的设计指标, 设计的不足将会导致不同病害的发生。 (1) 超载与慢车速。超载一直是我国客观存在并且十分严重的问题, 而跨江跨海的大跨径桥梁作为交通瓶颈, 受大交通及车辆超载的影响更为显著。 (2) 大交通及交通量实际增长过快我国的大跨径钢箱梁桥通常都位于跨江或跨海的交通要道上, 并且往往与多条高速公路相连接, 因此过桥的交通量相当大。大交通是造成沥青路面早期破坏的一个主要原因, 对于钢桥面铺装更是如此。
2.4 施工工艺达不到要求的原因
钢桥面铺装是铺设在正交异性钢桥面板上的结构。由于浇注式沥青混凝土中沥青含量较多而使其高温稳定性差, 会使铺装层产生应力集中的现象, 从而在铺装表面撒布一层粗集料作为防滑料, 而由这层粗防滑料的存在, 加速铺装层疲劳破坏。有研究表明, 由于路面不平整而引起的板底应变增加10%, 板的疲劳寿命会缩短5~6倍。
3 结语
总之, 浇注式沥青混凝土虽然性能优良, 但病害的产生也是常见的, 本文通过对其成因的分析, 为病害的预防和处治提供了详实的依据, 不但有利于科学设计, 严格选材, 精心施工, 从根源上消除病害的产生, 同时也为病害的处理提供了科学的依据。
摘要：浇注式沥青混凝土 (GA) 是指在高温状态下 (约240℃～260℃) 进行拌和及摊铺的一种特殊沥青混合料。本文分析了浇注式沥青混凝土的主要性能, 在此基础上, 分析了其钢桥面铺装病害的原因。
关键词：浇注式沥青,钢桥面铺装,病害,原因
参考文献
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浇注沥青混凝土论文 第2篇
关键词：沥青混合料;单轴贯入试验;黏聚力;抗剪强度
中图分类号：U414 文献标识码：A
ResearchontheShearStrengthandStandardofGussasphalt
QIANZhendong，JINLei，ZHENGYu
（IntelligentTransportationSystemInstitute，SoutheastUniv，Nanjing，Jiangsu210096，China）
Abstract：Basedonuniaxialpenetrationtestsandunconfinedcompressivestrengthtests，theeffectofloadingrate，asphaltaggregateratio，temperature，gradationtypes，andasphalttypesontheshearstrengthofgussasphaltwasanalyzed.Throughfiniteelementnumericalcalculationforastructureofsteelbridgedeckpaving，theshearstrengthparametersofgussasphaltwereobtainedandstandardcurvesoftheshearstrengthunderdifferentloadsweredrawn，andshearstrengthindexeswereverifiedwithexperiments.Theresultsshowthat，becauseofitsmaterialcompositioncharacteristics，theshearstrengthparametersofgussasphaltpresentacertainspecialvariationlawundertheinfluenceofdifferentfactors.Althoughgussasphaltmeetstheshearstrengthrequirementsunderloadconditions，lackofcohesiveforcewillcauseshearflowdeformationofthemixture.Whentheshearflowdeformationofthemixturecausedbyinsufficientshearstrengthwasanalyzedingussasphaltpavingdesign，parameterssuchascohesiveforceandfrictionangleshouldalsobeconsidered.
Keywords：asphaltmixtures;uniaxialpenetrationtest;cohesiveforce;shearstrength
浇注式沥青以其独特的防水、抗老化性能、抗疲劳性能及对钢桥面板优良的追从性，在国内外被广泛地应用于桥面铺装.然而，车辙变形已成为浇注式沥青铺装主要破坏形式之一，严重影响了行车安全.除交通量的增大，渠化行车，超载现象严重等因素外，混合料自身高温稳定性不足也是车辙形成的主要原因.美国公路战略研究计划（SHRP）等研究结果表明，沥青混凝土的高温稳定性与抗剪强度关系密切，沥青路面的剪应力大小和沥青混合料的抗剪强度决定了车辙的发生[1-2].因此，为了深入评价浇注式沥青混合料的高温稳定性能，对其抗剪强度的研究尤为重要.
抗剪强度作为沥青混合料一项重要指标，国内外研究者围绕沥青混合料抗剪强度参数计算理论[3]、沥青混合料抗剪强度试验方法[4-5]以及沥青混合料抗剪强度影响因素[6-8]等方面进行了大量研究，但这些研究较多是以沥青路面材料中的普通沥青或一般改性沥青混合料为对象来分析混合料的抗剪强度，至于沥青混合料抗剪强度对混合料高温性能的影响很少涉及.《美国加州路面设计规范》虽然提出了抗剪强度指标，但其主要针对基层参数，并未提及对混合料性能影响[9].中国颁布的《城镇道路路面设计规范》[10]中虽然增加了沥青面层的抗剪强度指标，但并无统一的标准.对浇注式沥青混凝土高温性能影响因素的分析，已有研究主要从材料和结构[11]、施工工艺[12]等方面来开展，很少涉及抗剪强度这一因素;此外，铺装工程中广泛采用贯入度及车辙试验来评价浇注式沥青混凝土高温稳定性能，抗剪强度指标往往未引起重视.实际上浇注式沥青混合料孔隙率几乎为零，其抵抗永久变形能力主要由混合料的抗剪强度决定，在浇注式沥青铺装结构设计和混合料设计中，充分考虑混合料抗剪强度并建立抗剪强度标准显得十分迫切.因此，本文采用单轴贯入试验和无侧限抗压强度试验分析了加载速率、油石比、级配类型、温度、沥青种类对浇注式沥青混合料的抗剪强度的影响，从力学机理上更深入地研究浇注式沥青混合料的高温稳定性能，并建立典型的钢桥面铺装有限元模型对浇注式沥青混合料抗剪强度标准进行了探讨，为实际铺装工程中浇注式沥青铺装结构和混合料设计提供指导.
1抗剪强度试验
1.1试验方案
试验中分别采用30#沥青和SBS改性沥青作为基质沥青按不同条件配制浇注式沥青混合料（分别简称30#GA和SBSGA），为了提高混合料高温稳定性，根据已有研究及实际工程情况，混合料配制过程中均以7∶3的质量比掺入特立尼达湖沥青（TLA），混合料采用的两种级配形式如表1所示.试验测定的基质沥青主要技术指标如表2所示.文献[13]指出由三轴试验数据确定抗剪强度参数黏聚力和摩擦角，存在着诸多方法与争议.本文采用单轴贯入试验获取材料的内部剪应力，并补充平行试件进行无侧限抗压强度试验获取加载压应力.通过两者试验结果，结合莫尔库伦理论进行力学分析，可计算出混合料的抗剪强度参数：混合料黏聚力c和混合料摩擦角φ值.
单轴贯入试验与无侧限抗压强度试验均采用直径×高度=100mm×100mm圆柱体浇注式沥青混合料试件，单轴贯入试验、无侧限抗压强度试验分别如图1和图2所示，其中单轴贯入试验采用直径为28.5mm的压头作用于圆柱体试件上.考虑混合料受力的最不利情况，尽量模拟静载作用，除考虑加载速率因素的试验外，本文其他试验均采用1mm/min的加载速率.
1.2抗剪强度参数求解
利用力学分析计算单轴贯入试验强度参数方法[5]，可以对浇注式沥青混合料抗剪强度进行研究.如果能通过有限元求解单位贯入强度（1.0MPa）下的强度参数，则单轴贯入试验中各主应力的大小可通过贯入试验的力乘以相应强度参数求得.利用ABAQUS建立相应的力学模型如图3所示，材料泊松比取0.35，在圆柱体圆心位置施加大小为1.0MPa圆形均布荷载.
有限元计算求解出1.0MPa下的第1主应力为-0.184MPa，第3主应力为-0.857MPa，最大剪应力为0.337MPa.依据莫尔库伦理论，单轴贯入试验和无侧限抗压强度试验得到两组σ1，σ3可以绘出两组莫尔圆，由几何关系求得混合料的摩擦角φ和黏聚力c分别为：
φ=arcsinσ1-σ3-σuσ1+σ3-σu;c=σu21-sinφcosφ.（1）
式中：σ1为贯入试验求得的第1主应力;σ3为贯入试验求得的第3主应力;σu为无侧限抗压强度试验的压应力.
2试验结果分析
2.1加载速率
加载速率是单轴贯入试验和无侧限抗压强度试验的重要试验参数之一，不同的加载速率相当于不同的车速荷载作用，按级配Ⅱ配制油石比为9.0%的SBSGA，在40℃试验温度条件下，分别进行1，2，3，4mm/min4种加载速率的试验，试验结果如图4所示.
随着加载速率的增大，摩擦角是先增大后减小;黏聚力则是先减小后增大，但总体的变化幅度不大.低速加载相当于慢速车载作用，车载作用时间越长，对混合料的损伤也就越大，因此在1mm/min加载速率时，混合料剪切强度最小.随着加载速率逐渐增大，荷载对混合料的冲击逐渐加剧，集料之间的磨挤作用也在加剧，所以摩擦角在逐渐增大，但这种磨挤作用达到一定程度后，集料之间摩阻力难以承受越来越大的荷载所带来的冲击效果，集料就会发生磨碎，导致摩擦角减小.同时，试验过程中发现随着加载速率的增大浇注沥青混合料的剪切强度逐渐增大，试件裂纹的长度和宽度逐渐增加，这是由于在较高加载速率的情况下，虽然其抗剪强度较大，但是由于较快的加载速率能使混合料所受到的剪应力快速增长，达到最大剪切强度后快速滋长裂纹.
2.2油石比
以0.2%的间隔设计了5个油石比类型，按级配Ⅱ配制30#GA，在60℃试验温度条件下进行试验，试验结果如图5所示.
混合料的黏聚力随着油石比的增大而逐渐增大，在9.0%以后，增长趋势有所减缓，与普通沥青混合料相比黏聚力不会在最佳油石比附近出现一个峰值，这是因为浇注式沥青混合料的矿粉和细集料比例大，需要较多的沥青与之相互吸附形成沥青胶浆来加强混合料的黏聚力，但是矿粉和细集料的含量是一定的，当沥青含量大到一定程度，其黏聚力增大的幅度减小.浇注式沥青混合料摩擦角本身就比普通沥青混合料小，不像普通沥青混合料一样随着沥青含量的增大有先增大后减小的过程，因为浇注式沥青混合料是一种悬浮密实结构，粗集料之间的嵌挤作用比普通沥青混合料小得多，靠增大沥青与骨料的黏聚力来提高粗集料结构嵌挤效果的余度几乎没有，较高的沥青含量只会增大粗集料表面的油膜厚度，对集料起到了润滑效果，摩擦角就越来越小.
2.3级配
分别按级配Ⅰ、级配Ⅱ配制油石比9.0%的30#GA，在40℃试验温度条件下进行试验，试验结果如表3所示.
由于Ⅰ级配的粗细比（0.564）小于Ⅱ级配的粗细比（0.725），前者的摩擦角小于后者.Ⅰ级配的粗细比较小，细集料较多容易形成有效的沥青胶浆，因此Ⅰ级配的黏聚力和剪应力均大于Ⅱ级配.
2.4温度
浇注式沥青混合料是一种对温度极其敏感的材料，有研究表明温度对浇注式沥青混合料高温性能影响权重仅次于沥青种类.按级配Ⅱ配制油石比为9.0%的30#GA，分别在20，40，60℃3种温度水平下进行试验，试验结果如表4所示.
黏聚力和摩擦角均随着温度的上升而下降，从20℃至60℃，剪应力下降了64.6%，这说明浇注式沥青混合料是一种温度敏感性很强的材料.常温条件下，浇注式沥青混合料的抗剪强度高达1.869MPa，相比一般的普通沥青混合料高.
2.5沥青种类
沥青种类是浇注式沥青混合料的高温性能影响因素中最主要的因素.按级配Ⅱ配制油石比为9.0%的30#GA和SBSGA.在60℃试验温度条件下进行试验，试验结果如表5所示.
30#GA抗剪指标均优于SBSGA，这是因为浇注式沥青混合料的拌合温度很高（230～240℃），远大于SBS改性沥青的老化温度，SBS改性剂在高温条件下，丧失了其改性的作用.
3抗剪强度标准
沥青混合料的抗剪强度不足是引起混合料剪切流动变形的内在原因，为了研究钢桥面铺装中浇注式沥青混合料的抗剪强度标准，参考文献[14]中正交异性钢桥面板铺装有限元建模方法，建立典型钢桥面铺装复合体系作用有限元模型如图6所示.模型采用下层35mm浇注式沥青混合料+上层25mm环氧沥青混合料的铺装结构，分别计算出0.7，0.9，1.1MPa3种荷载条件下最大剪应力沿厚度方向分布规律如图7所示.
由图7可知，3种荷载条件下的最大剪应力位置均出现在浇注式沥青混合料结构层内，因此在铺装设计中必须对浇注式沥青混合料的抗剪强度予以足够的重视.铺装结构层中的最大剪应力，以及在最大剪应力点的第1主应力、第3主应力计算结果如表6所示.
根据摩尔库伦理论，当材料中某一点处于平衡时，可以推导出材料破坏面上的剪应力、正应力与最大主应力、最小主应力、破坏面与最大主应力的夹角之间的关系，如式（2）所示.
τmaxcosφ=c+12σ1+σ3-σ1-σ3sinφtanφ.（2）
浇注式沥青混合料抗剪强度τ0与式（2）计算出的最大剪应力τmax需满足式（3）的要求：
τmax≤τ0n.（3）
式中：n为安全系数，取1.2.分别在0.7，0.9，1.1MPa3种荷载条件下，对式（2）中选取不同的φ，即可得到不同的c值，绘制出浇注式沥青混合料应满足的抗剪强度标准曲线，如图8所示.
φ/（°）
选取30#GA进行单轴贯入试验和无侧限抗压强度试验，对混合料抗剪强度指标进行验证.依据试验结果分别计算得到混合料黏聚力c和摩擦角φ：c=0.279MPa，φ=26.65°，为避免产生车辙，一般对沥青混合料摩擦角要求不小于25°.从图8中可以看出，该浇注式沥青混合料配合比在考虑1.2的安全系数条件下，能满足0.7MPa，0.9MPa荷载条件下的抗剪强度要求，且该配合比的混合料摩擦角也大于25°，然而在1.1MPa荷载条件下，虽然抗剪强度能满足要求，但是其黏聚力c是不满足要求的.这说明在该荷载条件下，混合料虽然不足以发生一致性剪切破坏，但是由于内部的黏聚力不足，混合料已经开始发生流动变形.由此可见，为了防止浇注式沥青混合料发生剪切流动变形，在铺装结构和混合料设计中考虑抗剪强度的同时还需考虑抗剪强度参数c和φ.
4结论
1）由于自身材料组成特点，浇注式沥青混合料在不同因素影响下抗剪强度参数呈一定特殊的变化规律.随着加载速率的增加而增大，混合料摩擦角先增大后减小，黏聚力先减小后增大;随着油石比的增大，摩擦角减小，黏聚力逐渐增大;较细的级配混合料抗剪强度和黏聚力均较大;混合料抗剪强度随着油石比或温度的升高明显降低;相同条件下，30#GA的抗剪强度指标均优于SBSGA.
2）荷载作用下浇注式沥青混合料的抗剪强度满足要求时，其黏聚力大小可能无法满足要求，混合料虽然不足以发生一致性剪切破坏，但是由于内部的黏聚力不足，混合料已经开始发生流动变形.在铺装结构和混合料设计中考虑抗剪强度的同时还需考虑抗剪强度参数c和φ.
3）本文未针对不同的复合铺装结构形式，提出详细考虑抗剪强度的浇注式沥青铺装结构和混合料设计方法，还有待后续深入研究.
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浇注沥青混凝土论文 第3篇
1、定义
浇注式沥青混凝土是指在高温（220℃～260℃）下拌和，依靠混合料自身的流动性摊铺成型，无需碾压的一种高沥青含量与高矿粉含量、孔隙率小于1%的沥青混合料。浇注式沥青混凝土最初是用在道路或桥面铺装中不易摊铺或不易碾压的区域，后来发现它具有良好的防水性及与钢板具有较高的变形追从性，而被广泛应用于钢桥桥面铺装中。
浇注式沥青混凝土的结构特点决定了其性能特性：1）、基本没有空隙，不会出现因压实不足而表现出的缺陷病害，同时不透水也不吸水，对冻融循环、防冻滑的除冰盐溶液及经常性潮湿气候影响因素不敏感，不会出现水损害问题；2）、作为一种黏弹性材料，适应结构构件在应力消减情况下的缓冲运动而不会发生损坏，且对冲击及颠簸不敏感；3）、具有整体性好、变形能力强的特点，能够确保铺装层与桥面板的有效黏结，提高铺装层与桥面板的黏结强度和抗剪切性能，优良的变形性能能较好地适应桥梁结构的变形，可与桥面板形成半永久结构；4）、由于其是悬浮式结构、沥青含量高，热稳定性相对较差，混合料的热稳定性主要取决于胶结料的热稳定性；5）、由于其具有较高的胶泥含量，具有很好的抗低温开裂能力和耐久性。
2、材料组成
2.1 沥青结合料
由于具有细集料含量高、矿粉含量高和沥青含量高的特点，浇注式沥青混凝土中的粗集料都悬浮在沥青胶泥中，其强度主要依靠沥青胶泥本身的强度及沥青胶泥与集料之间的摩擦力。为了改善沥青结合料的高温稳定性，浇注式沥青混凝土所使用的沥青胶结料通常是在普通石油沥青中添加热稳定性较好的结合材料。
传统的浇注式沥青混凝土所使用的沥青胶结料，是由普通石油沥青与特立尼达湖沥青等天然沥青以适当比例混合而成的硬质沥青。日本研究认为：过多的天然沥青会增大拌和及施工的难度，并将增加混合沥青的脆性，因此主张降低天然沥青的比例，同时为防止混合沥青的针入度过大，建议采用标号较低的石油沥青；德国、前苏联对石油沥青的用量和技术要求与日本基本相同；而英国则采用了针入度相对较大的石油沥青，并使用了较多的湖沥青。
由于天然沥青的低温性能相对较差，并且与普通沥青拌和的过程中产生浓烈的烟雾，国外逐渐开始采用聚合物改性沥青代替传统的石油沥青和天然沥青混合物来生产浇注式沥青混凝土。与传统的硬质沥青相比，聚合物改性沥青具有更好的高温稳定性和低温性能，但对温度比较敏感，在长时间高温拌和的过程中聚合物和沥青的性质容易产生变化，引起沥青胶结料的性能波动。
2.2 集料
浇注式沥青混凝土对集料要求较高，集料应采用干净、坚硬、耐磨的非酸性矿料，表面100%为破碎面，形状以立方体为佳。集料的选取以洛杉矶磨耗试验为主，综合考虑石料的其他试验指标。
3、配合比设计
经研究认为，混合料中的粗细比例对其动稳定度的影响并不显著。这是因为浇注式沥青混凝土中沥青含量较大，沥青胶泥的含量也较高，为典型的悬浮密实结构，混合料的粗集料的增加并不会改变这种悬浮结构形态。但粗集料过多时，将显著影响到浇注式沥青混合料的和易性，同时也会在一定程度上影响到混合料的低温抗裂性能与抗疲劳性能。因此一般都选用相对较细的级配来提高施工和易性和抗疲劳性能。
混合料的粉胶比尽可能保持在2.0～2.4之间。同时建议减少混合料中的矿粉用量，以4%～5%的橡胶粉代替矿粉。前苏联研究发现，磨细的橡胶粉不仅可以改善浇注式沥青混合料的高温稳定性，而且也提高了混合料的低温抗裂性与抗疲劳性能[1]。
4、混合料性能
4.1 施工和易性
浇注式沥青混凝土采用刘埃尔流动度试验测试混合料在目标温度（240℃）时的流动性，来衡量混合料的施工和易性。它是以一定质量（1000g）的锥形重锤在一定温度下，贯入混合料中50mm所需的时间（以秒计）。日本规范以3～20s为宜，并以18s作为配合比的设计目标值，认为若流动值在3s以下时，可能有过度流动的缺点；若20s以上时，其施工和易性不好。
4.2 高温抗车辙性能
浇注式沥青混凝土的结构特点决定了其高温稳定性相对较差，在不影响混合料的低温抗裂性与中温抗疲劳能力的前提下，为提高混合料的高温稳定性，一般采取以下几种措施：
1）、采用稠度较高的硬质沥青，可适当提高混合沥青中湖沥青的比例，同时考虑在混合沥青中加入SBS等改性剂进行复合改性或直接采用改性沥青与湖沥青相互掺配；
2）、表面撒布一定量预拌沥青碎石，根据研究，撒布预拌沥青碎石可使混合料的动稳定度提高15%～30%；
3）、在实际工程应用时适当减薄浇注式沥青混合料的厚度，根据英国道路工程所的研究浇注式沥青混合料应用于钢桥桥面铺装时，其最佳厚度为3 8 m m;
4）、以浇注式沥青混凝土作为下面层，以抗车辙性能较好的SMA作为上面层。经试验研究确定，用S M A做上面层时，下面层使用SMA和浇注式沥青混凝土的动稳定度相差不大。
国外对浇注式沥青混凝土高温稳定性评价的方法是40℃的贯入度试验，考虑到我国钢桥的使用条件，调整试验温度为60℃。根据我国的规范和习惯，国内一般用动稳定度试验来作为参考。由于单层浇注式沥青混凝土的动稳定度过低，不能用来评价铺装结构的整体抗车辙能力，一般用SMA+Guss组合铺装结构的动稳定度进行桥面铺装的高温稳定性能评价。
4.3 抗疲劳性能
沥青混合料的抗疲劳性能直接影响桥面铺装层的使用寿命，是铺装材料选择中的一个重要指标。钢桥桥面铺装在行车荷载作用下容易产生两种疲劳破坏形式，即在纵向加劲肋顶部或在纵向腹板顶部出现纵向开裂和铺装层与钢板之间黏结力丧失，出现脱层现象。为使室内试验结果同时反映这两种破坏的可能性，一般采用桥面钢板和浇注式沥青混凝土组成的结合件进行疲劳试验。
疲劳试验在M T S上进行，采用四点滚轴支座，荷载施加在钢板中部的肋板上。根据林同炎公司的计算结果，作用于复合梁上的5KN荷载效应大致相当于轴载为140KN的汽车荷载对钢桥桥面铺装的作用。故一般采用作用荷载为5 K N，试验的荷载波形为正弦波，频率为1 0 H z，试验温度为60℃。因为我国钢桥桥面铺装的破坏很大程度上是由于高温和超载造成的，所以有时为了研究浇注式沥青混凝土在高温和超载作用下的疲劳特性，相应加大作用荷载并提高试验温度。
5、结语
随着我国国民经济的快速发展，各地建设的大跨径正交异性钢板桥数量越来越多。钢桥结构的整体刚性、热容性和温度膨胀性能与一般沥青路面有很大的差异。作为钢桥面铺装材料，浇注式沥青混凝土具有较明显的优势，在桥面铺装上的应用具有广阔的前景。
摘要：本文从浇注式沥青混凝土的材料组成、混合料的特性及路用性能等方面出发, 全面地系统地综述了浇注式沥青混凝土的铺装技术。
关键词：浇注式沥青混凝土,桥面铺装,混合料性能
参考文献
浇注沥青混凝土论文 第4篇
桥面铺装体系出现大量的早期病害, 降低了行车的舒适性, 带来交通安全隐患, 威胁到桥梁结构安全, 为此交通和市政部门每年不得不花费大量的人力物力财力对铺装体系和桥梁结构进行维修和加固, 不仅造成财力的浪费, 影响了交通的畅通, 也带来了不良的社会影响。
因此, 寻求一种具有良好防水粘结性能和抗低温变形能力的铺装材料和结构体系, 是寒冷地区桥面铺装亟待解决的问题。浇注式沥青混凝土是一种具有流动性、易浇注成型、无需碾压的沥青混合料, 其空隙率小于1%, 沥青含量高达7%～9%, 具有较好的防水性能、抗冻融性能、抗水损害和低温变形能力。本文仅以沈阳北海高架桥和文化路立交桥维修工程为例, 介绍浇注式沥青混凝土在桥面铺装中的应用情况。
1 铺装结构设计特点
沈阳北海高架桥和文化路立交均属于城市南北干线桥, 在役运营时间长, 交通流量大, 加之早期桥梁设计未考虑桥面防水, 雨水渗透后反复的冻融破坏, 导致桥面多处出现推移、开裂和坑槽, 不得不进行铺装体系大修。
大修设计方案为挖除原有2～6cm水泥混凝土调平层和4～6cm沥青混凝土层, 采用如图1所示的铺装体系。
采用反应性树脂下封闭层, 防止钢筋锈蚀, 封闭混凝土表层的毛细孔, 是桥面防水的第一道屏障。溶剂型粘结剂将铺装下层浇注式沥青混凝土和桥面板有效连接在一起。浇注式沥青混凝土空隙率几乎为零, 作为桥面防水体系的第二道屏障, 同时也是铺装结构承上启下的结构层。
浇注式沥青混凝土在材料组成上不同于其它沥青混凝土, 如表1所示。其整体性和耐久性都大大优于普通沥青混合料, 浇注式混凝土用于寒冷地区的桥面铺装工程, 无疑将大幅延长桥面铺装的使用寿命, 提高桥梁结构的耐久性。
2 原材料技术要求
2.1 集料
浇注式沥青混合料的拌和摊铺温度为220～250℃, 矿粉用量较高, 因此矿料加热要求达到280～330℃, 对矿料的耐热耐高温性能要求较高, 一般而言碎石宜选用质地坚硬、强度高的玄武岩, 根据当地条件和试验情况, 也可选辉绿岩, 其中, 细集料可采用石灰岩。本工程选用当地玄武岩, 其性能指标满足规范设计要求。
2.2 沥青
德国一般采用聚合物改性沥青作为浇注式沥青混凝土结合料, 日本多采用天然湖沥青和基质沥青复配作为结合料, 沈阳的气候特点明显不同于以上两个国家。沈阳极端最高气温为35.2℃, 极端最低气温-24.9℃, 常年平均气温10℃, 冬季漫长, 夏季热且多雨。考虑到本工程为城市主干道, 属于轻型交通。综合气候交通情况, 设计偏重结合料的低温变形性能。采用聚合物改性沥青作为上述工程的浇注式沥青混凝土结合料, 其技术指标及检测结果见表2。
2.3 填料
浇注式沥青混凝土填料要求采用碱性石灰石矿粉, 其技术要求及测试结果见表3。研究表明, 为了获得良好的流动性和高温稳定性, 浇注式沥青混合料生产用矿粉0.075mm通过率宜控制在80%以上, 且波动控制在±5%范围以内。
3 配合比设计与性能检验
浇注式沥青混凝土配合比设计不同于一般碾压式沥青混合料, 在日本主要以贯入度、流动性作为控制指标, 确定沥青混合料配合比, 并以动稳定度、低温弯曲应变值两指标进行混合料性能验证;德国近些年来引进了动态贯入度、重复荷载弯曲次数等作为浇注式沥青混合料配合比的性能检验指标[2]。结合我国国情, 主要采用流动性、贯入度、低温弯曲应变三个指标进行配合比设计和性能检验。
3.1 级配设计
浇注式沥青混凝土级配设计范围如表4所示, 按照以往工程经验, 浇注式沥青混合料级配曲线尽量靠近中值, 其中关键筛孔0.075mm通过率直接决定了浇注式沥青混合料的流动性和稳定性, 根据经验设计为26.2%。
3.2 油石比确定及性能检验
按照确定的经验级配, 选择8.3%±0.3%三种油石比进行混合料试验, 试验结果如表5所示, 随着油石比增加, 贯入度及贯入度增量、低温弯曲应变逐渐增加, 流动性增强。考虑工程实际特点, 旧桥维修过程中, 桥面的平整度比较差, 桥面没有设置防水混凝土, 因此要求浇注式沥青混凝土的流动性相对较好, 同时保证混合料的高温稳定性和低温弯曲满足设计要求, 油石比定为8.3%, 实际施工时可增加0.1%, 并进行了油石比为8.4%的混合料性能验证, 结果满足设计要求。
4 生产施工
4.1 拌和生产
浇注式沥青混合料拌和生产不同于普通沥青混合料, 其拌和温度要求为230～250℃, 其中矿料加热温度为280～330℃, 沥青加热温度为170～175℃;干拌时间为15～20s, 湿拌时间为80～90s, 以无花白结团料为宜。拌和生产以1.5～2t/盘为宜, 生产效率40～60t/h。
4.2 浇注式沥青混合料的运输
从拌和楼生产出来的浇注式沥青混合料还需不断搅拌和保温, 以免混合料发生离析或温度降低而无法施工, 因此, 浇注式沥青混合料使用专门的运输设备Cooker。在Cooker初次进料之前, 应将其温度预热至160℃左右, 装入Cooker中的混合料应保持不停的搅拌, 同时应将Cooker的温度设置在220～235℃之间, 确保混合料运至现场的温度为220℃～250℃, 同时根据运距的实际情况, 保证混合料在Cooker中的搅拌时间在45min以上, 使得浇注式混合料在二次拌和过程中均匀。
4.3 浇注式沥青混合料的摊铺
浇注式沥青混凝土的施工工艺与传统的热拌沥青混凝土的施工有本质的区别, 它是靠自身的流动性成型不需压实的沥青混凝土, 因此其在施工中也有其特殊的要求。
边侧限制:由于浇注式沥青混凝土在220～250℃摊铺时具有流动性, 需设置边侧限制, 防止混合料侧向流动。边侧限制采用约33mm高的钢制挡板。
厚度控制:浇注式沥青混凝土的摊铺厚度应根据浇注式沥青混凝土铺装设计厚度确定, 并且在摊铺轨道上设置导轨, 导轨采用厚3cm、宽20cm的木板进行, 然后用3～5mm的薄型木板进行标高调节, 从而准确控制了铺装厚度。
接缝处理:因施工工艺需要, 在施工过程中会产生3条纵向接缝, 为保证纵向接缝的密实防水性, 在不同两幅浇注式沥青混合料施工接缝前应预先粘贴热熔性贴缝条 (热熔性贴缝条在沥青混合料高温作用下能在接缝处充分溶解) 。
碎石撒布:碎石撒布要求均匀, 根据混合料流动性情况, 判断是否用钢滚筒将碎石压入, 确保碎石能有效的嵌入浇注式沥青混合料中。
5 结论与建议
(1) 浇注式沥青混凝土在沈阳北海高架桥和文化路立交桥得到成功应用, 其中北海高架桥通车至今已经1年, 经受住去年冬天长期低温的考验, 桥面使用状况良好。
(2) 浇注式沥青混凝土具有优异的防水性能和抗低温变形性能, 在北方低温地区桥面铺装工程中具有广泛应用前景。
(3) 在旧桥维修使用过程中, 应注意桥面构造筋等防水处理, 因浇注式沥青混凝土铺装厚度较薄 (3～4cm) , 应防止局部构造筋的松动等对铺装层的破坏, 铺装前应进行加固处理。
摘要：以沈阳北海高架桥和文化路立交桥维修工程为例, 介绍了浇注式沥青混凝土的技术特点, 分析了其在寒冷地区桥面铺装工作中应用的可行性。
关键词：浇注式沥青混凝土,寒冷地区,桥面铺装,整体性
参考文献
[1]巫祖烈, 易志坚, 赵凤杰.混凝土桥面铺装层病害成因及研究方法探讨[J].重庆交通学院学报, 2003, (3) :7-10.
浇注沥青混凝土论文 第5篇
1. 工程概况
无锡金匮桥主桥跨径布置为 (55.7+105+55.7) =216.4m。桥面系采用正交异性钢桥面板。桥面铺装采用0.2cm Elinminator防水粘结层+3.5cm浇注式沥青砼 (GA10) +4.0cm沥青玛蹄脂碎石 (SMA13) , 如下图所示。
2. Eliminator防水粘结层的特性及施工工艺
2.1 Eliminator防水粘结材料的特性
Eliminator防水粘结体系由英国研发的一种高端防水粘结材料, 主要用于钢桥面及水泥砼桥面的防水粘结。Eliminator防水粘结层采用甲基丙烯酸类树脂及系列材料作为防水粘结层材料, 包括Zed S94底涂层、Eliminator防水层 (两层) 和TackCoat No.2胶粘剂。如右图所示。
它具有如下特性:
(1) Eliminator经喷涂完全凝结后形成高强度弹性膜, 抗刺破能力强;
(2) 与基底及铺装层粘结牢固;
(3) 各涂层间粘结能力强;
(4) 能抵抗铺装层250℃高温;
(5) 抗氯离子渗入, 耐腐蚀性好;
(6) 能在低温下迅速固化, 适合各地全年施工。
2.2 Eliminator防水粘结材料的施工工艺
(1) 在防水层施工前, 应对桥面外观进行检查, 确保表面无焊瘤、针孔、飞边等, 必要时进行打磨清除。用清洁剂或溶剂清洗钢桥面板, 确保桥面干净, 无油污。
(2) 对钢桥面进行抛丸除锈。
(3) 防腐金属底漆zed s94施工。喷砂除锈检验合格后, 在3h内实施防腐底漆施工。采用滚筒滚涂施工, zed s94用量为100200g/m2, 干膜厚度为50μ。
(4) Eliminator防水层施工。待防腐金属底漆固化后, 喷涂Eliminator防水材料。分两层施工, 每层湿膜厚度不小于1.2mm, 干膜总厚度不小于2mm, 总用量25003500g/m2。待第一层固化后, 直接喷涂第二层。
(5) 胶粘剂施工。Eliminator防水层完全固化后, 立即滚涂Tack Coat No.2胶粘剂。一般采用滚涂方式。施工时应用直尺将胶粘剂与短期接头和搭接区分隔。
3. 浇注式沥青砼的特性及施工工艺
浇注式沥青砼是一种悬浮式 (骨架无嵌锁作用) 结构的沥青砼, 它是由高含量且高粘度的沥青 (710%) 、高剂量的矿粉 (2030%) , 在220℃以上高温下, 经长时间的搅拌熬制, 形成一种粘稠且流动性很好的沥青混合料。
3.1 浇注式沥青砼特性
浇注式沥青砼在国外广泛应用于桥面铺装, 它具有如下特性:
(1) 自流性。浇注式沥青混凝土的特点是在较高施工温度 (220250℃) 下具有较好的流动性、和易性。由于沥青混合料有一定的流动性, 只需要用摊铺整平机即可完成施工, 不需碾压, 并能达到规定的密实度和平整度。
(2) 密水性。浇注式沥青混合料本身具有细集料含量高、矿粉含量高、沥青含量高等特点, 较多的沥青及矿粉含量使骨料处于悬浮状态。与热碾压沥青混凝土不同, 其空隙率很小, 而且内部空隙不连续, 因而成型的浇注式沥青混凝土不透水, 耐冻融、耐油、抗老化。
(3) 抗开裂性。浇注式沥青混凝土变形能力强, 整体性优良, 沥青含量高, 具有优良的抗低温开裂与抗疲劳开裂性能。
(4) 耐久性。由于无空隙, 结合料不易老化, 因而有较好的耐久性 (国外使用寿命20年以上) 。
3.2 浇注式沥青砼施工工艺
3.2.1 施工前准备
(1) 首先对钢桥面除锈, 涂环氧富锌漆对钢桥面进行防腐保护。
(2) 在浇注式沥青砼摊铺前, 应保持防水层清洁干燥, 不允许有灰尘、油污、露水等有害物。
(3) 浇注式摊铺是根据垫块和侧限挡板高度控制铺装层的平整度, 因此, 应进行精确测量, 准确定位侧限挡板的高度。
(4) 专用运输车 (Cooker) 在进入施工现场前, 应对其轮胎及底板进行清洗, 防止运输车污染桥面。
(5) 保证材料供应及时, 加强对施工机械的检查以及人员的调配, 防止因材料、人员或机械产生的人为冷接缝。
(6) 浇注式沥青混合料由A、B双组分材料组成, 配合比设计是关键。
3.2.2 浇注式沥青混合料的拌和
由于浇注式沥青混合料拌和温度很高 (220℃以上) , 搅拌时间长, 浇注式沥青混合料所用的沥青粘度大, 且沥青含量较高, 混合料容易粘附在设备上, 每次生产完毕后, 待设备还没完全冷却时, 应对粘附的混合料进行彻底清理。此外, 每次拌和的量不宜过大。
3.2.3 浇注式沥青混合料的运输
从拌合楼生产出来的浇注式沥青混合料还需不断搅拌和加温, 因此, 浇注式沥青混合料需使用专门的运输设备 (国外称为Cooker) 。在Cooker初次进料之前, 应将其温度预热至160℃左右, 装入Cooker中的混合料应保持不停的搅拌, 同时应让混合料升温至220℃250℃。
尽量避免浇注式沥青混合料在高温的Cooker车中停留太长时间, 超过250℃时停留时间不能超过1h, 220250℃时停留时间不能超过4h。但在Cooker中的搅拌时间至少应在40min以上。从Cooker车中出料时必须对加热温度进行调节, 避免结合料硬结。还须减慢搅拌速度, 不让氧气进入浇注式沥青中, 减少结合料的氧化。
3.2.4 浇注式沥青混合料的摊铺
浇注式是自流成型无须碾压的沥青混合料, GA10型浇注式沥青混合料摊铺需要使用浇注式专用摊铺机。
(1) 边侧限制。浇注式沥青混凝土在220℃260℃摊铺时具有流动性, 需设置边侧限制, 防止混合料侧向流动。边侧限制分别采用约40mm厚和1015mm厚、100mm宽的钢制或木制挡板, 设在车道连接处的边缘。根据钢板表面平整度的情况, 用不同厚度的铁片或木片调节, 以达到保证铺装层面平整、横坡准确的目的。
(2) 厚度控制。在摊铺之前, 根据钢板表面情况进行测量放样, 确定一定间隔某一点的摊铺厚度, 然后调整导轨的高度及边侧限制板, 从而确定摊铺厚度。摊铺机整平板有自动的水平设备控制, 按照侧限板高度摊铺规定厚度的路面。
(3) 卸料、摊铺。根据摊铺机及桥面宽度设定合理的摊铺宽度, 尽量避免接缝位于行车道轮迹带内。Cooker倒行至摊铺机前方, 把混合料通过其后面的卸料槽直接卸在钢桥面板上。摊铺机的整平板的紧前方布料板左右移动, 把浇注式沥青混合料铺开。摊铺机向前移动把沥青混合料整平到控制厚度。紧跟摊铺机后, 对接缝进行加热并由工人使用木制的刮板修整。摊铺机应带有红外加热设备, 用于对先铺路面的加热, 保证与新铺的沥青混凝土形成整体, 接缝处连接可靠。在摊铺机行走过后, 再采用喷枪进行加热, 使新旧混合料变软;同时人工用工具搓揉, 使结合部位进一步结合良好, 消除接缝。在浇注式沥青混凝土摊铺过程中, 会产生部分气泡, 应采用带尖头的工具刺破, 排出内部空气, 使其充分致密。
(4) 碎石撒布。摊铺的GA10型浇注式沥青混凝土降到合适的温度, 人工或机械撒布510mm预拌0.51%沥青的碎石 (用量为510kg/㎡) , 并用人工滚筒将碎石压入浇注式沥青混凝土中。
这里需要说一下, 当浇注式沥青砼 (GA) 用于铺装结构层下层时, 而上层为其他沥青砼时, 在GA表面须撒碎石;如果铺装结构层两层均为GA时, 则层间可不撒碎石, 上层GA表面需撒碎石。
(5) 接缝及边界处理。对于横向接缝可以采用喷火枪加热的方式软化已施工接头, 然后再继续施工。对于纵向接缝应尽量减少, 采用梯队前进的方式能够有效解决这一问题。
4. 结语
我国目前已建成通车的钢桥面铺装, 在现阶段运营环境和条件下, 具有以下特点:
(1) 正交异性板桥面系刚度偏低, 不能适应重载交通荷载的使用需要。
(2) 钢桥振动幅度较大, 铺装层承受振动荷载作用而性能更易于衰减。
(3) 重荷载作用下钢桥面板变形较大从而层间剪应力更大、对层间粘接性能的耐久性要求也更高。
(4) 交通量大, 重载、超载车比例大。
(5) 桥面铺装易于产生车辙和纵、横向开裂。
浇注沥青混凝土论文 第6篇
关键词：浇注式沥青混合料,超热温度,超热时间,高温性能,车辙试验
随着我国大跨径钢桥建设快速发展, 应用浇注式沥青混凝土桥面铺装方案的桥梁数量越来越多, 在实际使用过程中暴露出主要问题之一:由于浇注式沥青混合料是一种完全悬浮式结构混合料, 粗骨料间难以形成嵌挤状态, 其抵抗变形能力主要依靠沥青与集料的黏结力和沥青的内聚力, 温度影响大, 因而其高温稳定性差[1,2]。浇注式沥青混合料具有“三高”特点:施工温度高、矿粉含量高、沥青含量高[3]。浇注式沥青混合料拌和及施工温度高达240℃, 远远超出我国公路沥青路面施工技术规范规定的沥青混合料最高施工温度185℃;专用拌合设备拌合时间超过45 min, 远远超出我国相关规范规定拌合楼最长拌合时间2 min;在如此超热温度和超长拌合时间下浇注式沥青将发生严重的超热老化[4,5], 表明超热氧老化将会极大提高浇注式沥青混合料的高温性能, 同时又可能极大牺牲其疲劳性能。在确保浇注式沥青混合料疲劳耐久性的同时, 必须考虑超热老化温度和老化时间对浇注式高温性能的影响规律, 超热老化温度和老化时间对浇注式沥青混合料高温性能的影响规律未见系统研究报道[6]。现采用动稳定度分别对基于超热老化温度和老化时间的浇注式沥青混合料高温性能变化规律进行研究。
1 试验条件
浇注式沥青胶结料由湖沥青与70#基质沥青掺配而成。沥青用量为12%。沥青胶结料的技术指标见表1~表3。粗集料采用花岗岩, 细集料和矿粉采用石灰岩, 石灰岩中的碳酸钙质量含量不小于85%。矿粉、细集料在配合比中的级配见表4。将上述材料在专用拌合运输装备不同老化温度下 (200℃、220℃、240℃) 进行混合料拌和, 分别在拌合1 h、2 h、3 h、4 h、5 h时按照车辙试验要求成型试件。
2 试验方法
浇注式沥青混合料的高温稳定性直接影响钢桥面铺装的功能与使用特性。目前评价浇注式沥青混凝土高温性能的试验方法和技术指标较多, 众多的试验方法和技术指标与实际桥面铺装高温抗车辙能力一致性一直是人们关注的主要问题。英国采用硬度值试验评价MA浇注式沥青混合料的高温稳定性能[7,8], 香港采用25℃沥青胶砂硬度、35℃沥青混合料硬度、评价MA高温性能。德国采用40℃贯入度及贯入度增量来评价GA类铺装材料的高温性能, 而日本用40℃贯入度和60℃车辙试验 (接地压强0.63 MPa) 评价浇注式沥青混合料的高温性能[9], 而我国接地压强为0.7 MPa, 表明其规范值很难直接在国内应用。可能是考虑到我国大部分地区夏季温度较高, 且交通繁重, 《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》按照气候分区提出了贯入度与贯入度增量的技术指标, 夏炎热区的试验温度提高至60℃, 可是有关研究[10]表明贯入度和贯入度增量试验误差较大, 很难准确评价沥青混凝土的高温稳定性。
纵观已有研究成果可发现, 现阶段浇注式沥青混合料高温性能的评价方法和指标在实际工程作用中存在一定问题。同时, 不论从实验原理还是工程实践验证, 车辙试验能够很好地反映沥青混凝土的高温抗变形能力。为此, 提出以车辙试验和动稳定度作为浇注式沥青混凝土高温性能的评价方法和指标。
车辙试验具体试验方法如下:混合料在规定温度内进行拌合至一定时间倒入车辙板试模 (尺寸为300 mm×300 mm×50 mm) , 自流成型, 均匀贯满试模, 无需碾压。将试件在室温下自然冷却, 放在平面地板静置养护至少24 h。将试模和试件一起放入达到试验温度60℃±1℃的恒温室中, 保温不少于5h, 也不得超过12 h。将试件连同试模移置于轮载试验机的试验台上, 试验轮在试件的中央部位, 开动车辙变形自动记录仪, 然后启动试验机, 使试验轮往返行走, 行走碾压速度为42次/min, 时间约1 h, 或最大变形达到25 mm为止;试验结束后, 计算机可直接计算并显示动稳定度。
3 超热老化温度对浇注式沥青混合料动稳定度的影响规律
从图1可看出, 随着拌合老化温度升高, 浇注式沥青混合料的动稳定度不断升高, 表明混合料的抗高温变形能力随温度升高不断增强;拌合5 h的沥青混合料动稳定度比拌合1 h的动稳定度增长速率随温度升高更快。表明老化温度是影响浇注式沥青热氧化学反应的关键因素, 温度越高, 活泼官能团发生氧化反应速率更快, 发生氧化反应的官能团也较多, 导致产生更多长分子链的形成, 使得混合料内部变形速率较小, 从而提高其高温抗变形能力。
从图2可看出, 不同超热老化温度与混合料的动稳定度相关性很好, 相关性与沥青混合料的拌合时间有关, 拌合1 h时, 动稳定度与老化温度呈线性相关, 回归方程为y=3.287 5x-436.58, 相关性为0.96;拌合5 h, 动稳定度与老化温度呈非线性相关, 回归方程为y=0.000 3e0.074 2x, 相关性为0.99。根据回归方程可以外推出不同超热温度下浇注式沥青混合料的动稳定度, 方便快捷地评价预估不同超热温度下浇注式沥青混合料的高温路用性能。
4 超热老化时间对浇注式沥青混合料动稳定度的影响规律
超热老化时间对浇注式沥青混合料动稳定度的影响规律见图3。随着拌合时间延长, 浇注式沥青混合料的动稳定度呈不断提高趋势, 高温抗变形能力不断增强。影响规律分为三个阶段, 第一阶段是拌合时间在2 h内, 不同拌合温度的抗高温变形能力几乎没有变化;第二个阶段是, 拌合时间超过2~4 h抵抗车辙变形能力缓慢上升, 老化温度越高, 抗车载变形能力趋势更明显, 第三阶段是4 h后, 抵抗车辙变形的能力进入快速上升阶段, 其中240℃的混合料抗变形能力上升速率最快。
究其原因主要是因为浇注式沥青老化引起的, 而且其变化规律与浇注式沥青老化阶段规律出现一致性。浇注式沥青老化过程如下, 一是浇注式沥青老化初级阶段———分子链的引发, 该过程主要是吸收热量, 活化能较高, 老化程度不明显;二是浇注式沥青老化快速增长阶段———分子链的增长, 该过程不断吸收热量, 加快了老化反应速率, 产生大量羰基官能团, 温度越高, 吸收的能量越多, 老化进程越深;三是浇注式沥青老化最终阶段———分子链的终止, 浇注式沥青已产生较严重老化, 温度越高, 其老化程度就越严重, 混合料内部间的黏度越大, 使得内部变形速率越小, 因而抗高温变形能力提升越快。
因此在工程应用中要特别注意合理控制搅拌时间, 时间过长, 混合料容易老化, 直接影响着混合料质量的均匀性和耐久性。
从图4可看出, 不同超热老化时间与浇注式沥青混合料的动稳定度具有较好的指数相关性, 老化温度240℃时, 动稳定度与老化温度呈非线性相关, y=91.027e0.894 4x, 相关性为0.8;老化温度220℃, 动稳定度与老化温度呈非线性相关, 回归方程为y=115.41e0.604x, 相关性为0.87;老化温度200℃, 动稳定度与老化温度呈非线性相关, 回归方程为y=130.71e0.371 1x, 相关性为0.93;表明老化温度越低, 动稳定度与老化时间的相关性越高。根据回归方程可以外推出同一超热温度、不同拌合时间下浇注式沥青混合料的动稳定度, 方便快捷地评价预估同一超热温度不同拌合时间下浇注式沥青混合料的高温路用性能。
5 结论
通过对不同超热老化温度和老化时间下浇注式沥青混合料的车辙试验对比研究, 得出超热温度、老化时间对浇注式沥青混合料高温路用性能的影响规律, 结论如下。
(1) 浇注式混合料的高温抗变形能力随温度升高不断增强;超热老化温度与混合料的动稳定度具有高度相关性, 根据回归方程可推导预测不同超热温度下浇注式沥青混合料的高温路用性能。
(2) 浇注式沥青混合料的高温抗变形能力随老化时间延长不断提升, 超热老化时间与混合料的动稳定度具有较好的指数相关性, 老化温度240℃相关性为0.8, 老化温度220℃相关性为0.87, 老化温度200℃相关性为0.93, 表明老化温度越低, 动稳定度与老化时间的相关性越高。根据回归方程可以外推预测同一超热温度不同拌合时间浇注式沥青混合料的高温抗变形能力。
(3) 工程应用中必须合理控制老化时间和老化温度, 综合平衡抗车辙变形能力与抗疲劳开裂能力, 确保混合料质量的均匀性和耐久性。
参考文献
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混凝土浇注施工的裂缝预防 第7篇
在混凝土施工过程中产生裂缝的原因主要在两个方面:
(1) 由于混凝土施工和本身变形、约束, 以及水泥遇水固化过程中存在多余水分等一系列问题, 硬化成型的混凝土中存在着众多的微孔隙、气穴和微裂缝;
(2) 混凝土在硬化过程中会释放大量的水化热, 从而在短时间内 (12小时左右) 产生硬化前-硬化中-硬化后三个温差非常大的阶段, 因热胀冷缩而产生裂缝。
混凝土裂缝产生的原因很多, 有施工中产生的裂缝;有施工后因结构物自身变形或外载变形引起的裂缝;有养护环境不当和化学作用引起的裂缝等等。在实际工程中要区别对待, 根据实际情况解决问题。这里主要谈谈施工中混凝土裂缝产生的预防。
2 混凝土施工中常见裂缝及预防
2.1 干缩裂缝及预防
水泥浆中水分的蒸发会产生干缩, 从而产生干缩裂缝, 大多出现在混凝土养护结束后的几天时间或是混凝土浇筑完毕后的一周左右。
由于混凝土内外水分蒸发程度不同, 导致变形不同的结果:混凝土受外部条件的影响, 表面水分损失过快, 变形较大, 内部湿度变化较小变形较小, 较大的表面干缩变形受到混凝土内部约束, 产生较大拉应力而产生裂缝。
相对湿度越低, 水泥浆体干缩越大, 干缩裂缝越易产生。干缩裂缝多为表面性的平行线状或网状浅细裂缝, 宽度多在0.05~0.2mm之间, 大体积混凝土中平面部位多见, 较薄的梁板中多沿其短向分布。干缩裂缝通常会影响混凝土的抗渗性, 引起钢筋的锈蚀, 影响混凝土的耐久性, 在水压力的作用下会产生水力劈裂, 影响混凝土的承载力等等。混凝土干缩主要和混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。
主要预防措施:
(1) 选用收缩量较小的水泥, 一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥, 降低水泥的用量。
(2) 混凝土的干缩受水灰比的影响较大, 水灰比越大, 干缩越大, 因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比的选用, 同时掺加合适的减水剂。
(3) 严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比, 混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。
(4) 加强混凝土的早期养护, 并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间, 并涂刷养护剂养护。
(5) 在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
2.2 塑性收缩裂缝及预防
塑性收缩是指混凝土在凝结之前, 表面因失水较快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天气出现, 裂缝多呈中间宽、两端细且长短不一, 互不连贯状态。较短的裂缝一般长20~30cm, 较长的裂缝可达2~3m, 宽1~5mm。其产生的主要原因为:混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小, 或者混凝土刚刚终凝而强度很小时, 受高温或较大风力的影响, 混凝土表面失水过快, 造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩, 而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩, 因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要因素有水灰比、混凝土的凝结时间、环境温度、风速、相对湿度等等。
主要预防措施:
(1) 选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。
(2) 严格控制水灰比, 掺加高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性, 减少水泥及水的用量。
(3) 浇筑混凝土之前, 将基层和模板浇水均匀湿透。
(4) 及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等, 保持混凝土终凝前表面湿润, 或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。
(5) 在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施, 及时养护。
2.3 沉陷裂缝及预防
沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软, 或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致;或者因为模板刚度不足, 模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致。此类裂缝多为贯穿性裂缝, 其走向与沉陷情况有关, 一般沿与地面垂直或呈30°~45°角方向发展, 较大的沉陷裂缝, 往往有一定的错位, 裂缝宽度往往与沉降量成正比关系。裂缝宽度受温度变化的影响较小。地基变形稳定之后, 沉陷裂缝也基本趋于稳定。
主要预防措施:
(1) 对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。
(2) 保证模板有足够的强度和刚度, 且支撑牢固, 并使地基受力均匀。
(3) 防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡。
(4) 模板拆除的时间不能太早, 且要注意拆模的先后次序。
2.4 温度裂缝及预防
温度裂缝多发生在大体积混凝土表面或温差变化较大地区的混凝土结构中。由于混凝土的体积较大, 大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发, 导致内部温度急剧上升, 而混凝土表面散热较快, 这样就形成内外的较大温差, 较大的温差造成内部与外部热胀冷缩的程度不同, 使混凝土表面产生一定的拉应力。当拉应力超过混凝土的抗拉强度极限时, 混凝土表面就会产生裂缝, 这种裂缝多发生在混凝土施工中后期。在混凝土的施工中当温差变化较大, 或者是混凝土受到寒潮的袭击等, 会导致混凝土表面温度急剧下降而产生收缩, 表面收缩的混凝土受内部混凝土的约束, 将产生很大的拉应力而产生裂缝, 这种裂缝通常只在混凝土表面较浅的范围内产生。
温度裂缝的走向通常无一定规律, 大面积结构裂缝常纵横交错;梁板类长度尺寸较大的结构, 裂缝多平行于短边;贯穿性的温度裂缝一般与短边方向平行或接近平行, 裂缝沿着长边分段出现, 中间较密。裂缝宽度大小不一, 受温度变化影响较为明显, 冬季较宽, 夏季较窄。此种裂缝的出现会引起钢筋的锈蚀, 混凝土的碳化, 降低混凝土的抗冻融、抗疲劳及抗渗能力等。
主要预防措施:
(1) 尽量选用低热或中热水泥, 如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。
(2) 减少水泥用量, 将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。
(3) 降低水灰比, 一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。
(4) 改善骨料级配, 掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量, 降低水化热。
(5) 改善混凝土的搅拌加工工艺, 在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺, 降低混凝土的浇筑温度。
(6) 在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂, 改善混凝土拌合物的流动性、保水性, 降低水化热, 推迟热峰的出现时间。
(7) 高温季节浇筑时可以采用搭设遮阳板等辅助措施控制混凝土的温升, 降低浇筑混凝土的温度。
(8) 大体积混凝土的温度应力与结构尺寸相关, 混凝土结构尺寸越大, 温度应力越大, 因此要合理安排施工工序, 分层、分块浇筑, 以利于散热, 减小约束。
(9) 在大体积混凝土内部设置冷却管道, 通冷水或者冷气冷却, 减小混凝土的内外温差。
(10) 加强混凝土温度的监控, 及时采取冷却、保护措施。
(11) 预留温度收缩缝。
(12) 减小约束, 浇筑混凝土前宜在基岩和老混凝土上铺设5mm左右的砂垫层或使用沥青等材料涂刷。
(13) 加强混凝土养护, 混凝土浇筑后, 及时用湿润的草帘、麻片等覆盖, 并注意洒水养护, 适当延长养护时间, 保证混凝土表面缓慢冷却。在寒冷季节, 混凝土表面应设置保温措施, 以防止寒潮袭击。
(14) 混凝土中配置少量的钢筋或者掺入纤维材料, 将混凝土的温度裂缝控制在一定的范围之内。
3 结束语
混凝土整体浇注建筑物质量问题探析 第8篇
建筑工程中混凝土的浇注质量是保证钢筋混凝土结构质量关键问题之一, 现场施工中混凝土的施工质量, 直接影响着建筑物的适用性, 同时对工程造价也有很大影响, 施工质量的好坏也直接影响到一个施工企业的声望和信誉。因此在工程施工中, 施工人员必须对混凝土的施工质量进行足够的重视, 以确保工程质量。在此我们首先对影响混凝土强度的因素进行一下全面分析。
2 影响混凝土浇注质量因素
混凝土的浇注质量要求就是保证混凝土的均匀性和密实性。混凝土的主要指标之一是抗压强度, 从混凝土强度表达式不难看出, 混凝土抗压强度与混凝土中使用水泥的强度成正比, 按公式计算, 当水灰比相等时, 高标号水泥比低标号水泥配制出的混凝土抗压强度高许多。因此, 当水灰比不变时, 企图用增加水泥用量来提高温凝土强度是错误的, 增加水泥用量只能增加混凝土和易性, 增大混凝土的收缩和变形。
综上所述, 影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比, 要控制好混凝土质量, 最重要的是控制好水泥和混凝土的水灰比两个主要环节。此外, 影响混凝土强度还有其它不可忽视的因素。
粗骨料对混凝土强度也有一定影响, 当石质强度相等时, 碎石表面比卵石表面粗糙, 它与水泥砂浆的粘结性比卵石强, 当水灰比相等或配合比相同时, 两种材料配制的混凝土, 碎石的混凝土强度比卵石强。因此我们一般对混凝土的粗骨料控制在3.2cm左右。细骨料品种对混凝土强度影响程度比祖骨科小。所以混凝土公式内设有反映砂种柔效, 但砂的质量对混凝土质量也有一定的影响。因此, 砂石质量必须符合混凝土各标号用砂石质量标准的要求。由于施工现场砂石质量变化相对较大, 因此现场施工人员必须保证砂石的质量要求, 并根据现场砂含水率及时调整水灰比, 以保证混凝土配合比, 不能把实验配比与施工配比混为一谈, 混凝土强度只有在温度、湿度条件下才能保证正常发展, 应按施工规范的规定予在养护、气温高低对混凝土强度发展有一定的影响。冬季要保温防冻害, 夏季要防暴晒脱水。
3 混凝土标号与混凝土平均强度及其标准差的关系
混凝土标号是根据混凝土标准强度总体分布的平均值减去1.645倍标准值确定的。这样可以保证混凝土强度确定均有95%的
(上接82页) 索引擎的查询语法指定待检索词条及各种简单高级检保证率低于试标准值的概率不大于5%, 充分保证了建筑物安全, 由此推定, 抽样检查的几缓试件的混凝土平均强度确定大于等于混凝土设计标号。通过公式计算可以看出, 施工人员不但要使混凝土强度平均确定大于混凝土标号, 更重要的是千方百计的减少混凝土确定的变异性, 即要尽量使混凝土标准差降到较低值, 这样, 既保证了工程质量, 也降低了工程造价。
4 混凝土质量控制的关键环节
混凝土质量控制包含两个基本内容:a.使混凝土达到设计要求的质量标准。b.在满足设计要求的质量指标前提下尽量降低成本, 这两条要求实际上是尽量降低泥凝土的标准差。混凝土的强度有一定离散性, 这是客观的, 但通过科学管理可以控制其达到最小值, 因此混凝土标准差能反映施工单位的实际管理水平, 管理水平越高, 标准差越小。可以说, 混凝土质量控制实质上是标准差的控制。实际上控制标准差应从以下几个方面入手。
4.1 设计合理的混凝土配合比。
合理的混凝土配合比由实验室通过实验确定, 除满足确定、耐久性要求和节约原材料外。应该具有施工要求的和易性。因此要实验室设计合理的配比, 必须提供合格的水泥、砂、石。水泥控制强度, 砂控制细度、含水率寸含泥量等, 石控制含水率及含泥量等。只有材料达到合格要求, 才能做出合理的混凝土配合比, 才能使施工得以正常合理的进行, 达到设计和验收标准。
4.2 正确按设计配合比施工。
按施工配合比施工。首先要及时测定砂、石含水率, 将设计配合比换算为施工配合比。其次, 要用重量比, 不要用体积比。
4.3 加强原材料管理混凝土材料的变异将影响混凝土强度。
因此收料人员应严把质量关, 不允许不合格品进场。另外与原材料不符及时汇报, 采取相应措施, 以保证混凝土质量。
4.4 进行混凝土强度的测定我们以28天强度为准, 为施工简便
和质量保证, 我们一般做7天试块等, 以对混凝土强度尽量根据其龄期测定其发展, 以明确确定其质量。
5 结论
本文对在混凝土整体结构施工中常见的结构和混凝土浇注进行了比较详细的阐述, 反映了施工中常见质量问题的解决方法, 其详述了常见的处理方法, 为施工组织者提供可靠的施工依据。
