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)隧道內路面的特殊使用條件，對隧道內路面采用澆注式混凝土進行深入研究，為澆注式瀝青混凝土在隧道內應用，以及澆注式瀝青混凝土全面的推廣應用提供了一定理論基礎和實踐經(jīng)驗。
關鍵詞：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) 上得到了廣泛的應用。目前，國內一些科研單位對澆注式混凝土進行了深入研究，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) ，而隧道內路面采用澆注式瀝青混凝土鮮有報道。
澆注式瀝青混凝土屬于懸浮式瀝青混凝土，施工時無需碾壓，在瀝青混凝土冷卻后，即可達到規(guī)定密實度和強度。為了保證澆注式瀝青混凝土的路用強度，一般會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的流動性能，可考慮在混合料中添加天然砂。本文根據(jù)隧道內路面的特殊使用條件，對隧道內路面采用天然湖瀝青和天然砂的澆注式混凝土進行深入研究，可為澆注式瀝青混凝土在隧道內的應用，以及澆注式瀝青混凝土的全面推廣應用提供一定的理論基礎。
1 隧道內路面特點分析
由于隧道內是一個相對封閉的環(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，進而避免交通事故；
(3) 適應于隧道內潮濕的使用環(huán)境，防止地下水的上浸，發(fā)生結構破壞；
(4) 鋪裝具有優(yōu)良的耐久性能，避免對隧道內路面進行頻繁的維修，同時，還應要求隧道鋪裝具有快速修復能力；
(5) 鋪裝施工性能良好。
針對隧道內路面的特點，結合國外澆注式瀝青混凝土的相應要求，提出我國隧道路面澆注式瀝青混凝土的性能指標要求(表1) 。
表1 隧道路面澆注式瀝青混凝土性能要求
2 隧道內澆注式瀝青混凝土性能研究
針對上述隧道內路面澆注式瀝青混凝土性能指標要求，主要從以下兩方面進行研究。
(1) 隧道內采用天然湖瀝青澆注式混凝土的膠結料性能研究；
(2) 隧道內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料性能研究
2. 1. 1 隧道內澆注式的膠結料性能指標的提出
根據(jù)調查，隧道內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料性能指標基礎上，進行適當調整，提出隧道內澆注式瀝青混凝土膠結料的性能指標要求。表2 列出了我國部分橋面澆注式瀝青混凝土鋪裝膠結料的性能指標要求。
表2 我國部分橋面澆注式瀝青混凝土鋪裝膠結料的性能指標要求
根據(jù)表1 的技術指標要求，提出隧道內澆注式瀝青混凝土膠結料的性能指標要求(表3) 。
表3 隧道內澆注式膠結料的性能指標要求
2. 1. 2 澆注式膠結料的試驗技術性質研究
根據(jù)表3 的技術性能指標要求，分別采用不同比例的TLA 天然湖瀝青進行膠結料的技術性能試驗，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性質(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 # 基質瀝青的技術性質
從試驗結果分析，按上述比例， TLA 天然湖瀝青僅與AH - 70 # 基質瀝青混合并不能滿足隧道內澆注式瀝青混凝土膠結料的性能指標要求，還需進一步改性。本研究選用U 型降粘改性劑，摻配比例為3 % ，試驗結果如表5 所示。
表5 添加U型改性劑后膠結料的技術性質
試驗結果基本滿足表3 的要求。以下采用天然湖瀝青比例20 %的膠結料進行澆注式混合料性能試驗研究。
2. 2 隧道內澆注式混凝土的性能研究
采用上述膠結料，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 %進行隧道路面澆注式瀝青混凝土性能試驗。含不同比例天然砂的澆注式瀝青混凝土性能試驗結果見表6 。
表6 澆注式瀝青混凝土性能試驗結果
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摩擦力的降低，混合料的高溫性能隨之下降。
從表6 結果可知，天然砂添加比例在10 %以內時，混合料的流動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，混合料流動性能得以較大改善，此時，混合料的高溫性能也有所下降，但下降比例相對較少。當天然砂的比例增加至20 %的時候，混合料的高溫性能下降比較明顯，在天然砂添加比例達到20 %時，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，對隧道內采用澆注式瀝青進行深入研究，認為隧道內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) 隧道內采用澆注式瀝青混凝土的膠結料可由湖瀝青和AH - 70 # 基質瀝青混合而成，但應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，并降低膠結料的粘度，提高混合料的流動性能。
(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性，綜合考慮澆注式混合料的流動性和高溫性能，天然砂添加合理比例為10 %～15 %。
參考文獻：
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[3 ] 德國道路交通研究會. 聯(lián)邦德國瀝青路面施工補充技術合同及規(guī)范[ Z] ，2001. 編輯：
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