研发单位:辽宁新发展交通集团新技术养护公司1 技术背景 现阶段,全国规划的各等级公路路网大部分已建成并通车,交通量也随之激增,且车辆大型化、超限运输、渠化交通现象日趋严重,由此导致的路面病害情况也更加突出。因此,重交通路面材料与结构研究一直是道路工程领域的技术重点与难点,然而对现有沥青路面和水泥路面各自材料的潜力挖掘和技术提升都已遇到了瓶颈性难题。
其中,重交通和特重交通等级的沥青路面,在慢速或长时间停驻的重压轮载作用下,其车辙、推移等高温剪切性能破坏已成为决定公路大、中修的主要病害;且路面结构的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和抗冻耐久性之间的复杂矛盾,使得路面结构与材料性能的平衡设计十分困难。而水泥混凝土路面,虽具有较高的强度和刚度,但其变形能力较差。更关键的是,在重载的振动或冲击作用下,基层或路基不均匀路段、高速服务区及收费场站等部位的混凝土面层频发断板或角隅断裂,进而引发路面抗冻耐久与稳定性不足等严重破坏。
鉴于此,融合沥青混凝土和水泥混凝土材料的优点并克服其各自缺点,研发刚柔相济的新型路用材料及路面结构形式以满足重交通荷载作用下路面的正常使用品质与服务功能,是亟待解决的问题。
2 技术简介 ND复合混凝土路面技术是辽宁新发展交通集团新技术养护公司与国内外专业研究机构及高校联合研发的新型路面技术,该技术是以开级配大空隙(18~25%)特种沥青混合料为基体,灌入特制的高性能水泥基灌浆材料填充其内部空隙,而形成的一种“刚柔并济”的新型路面结构。具有应力松弛能力的柔性骨架和不受高温影响的刚性网络结构为一体,使之充分发挥沥青材料低温变形能力强的优势,同时通过水泥基材料提供高温强度和抗变形能力,具有高强、早强、抗裂、防滑、耐油蚀等特性。
3 技术特点 (1)高性能水泥基灌浆材料及其特性 材料组成:高性能水泥基灌浆材料是由特种硫铝酸盐水泥、活性粉料、高分子聚合物等外加剂精确配制混拌的干粉,加水搅拌后填充于高连通空隙沥青路面中的性能优异的水泥基灌浆材料。
材料特性: ❶高渗透;❷微膨胀;❸高强度;❹抗开裂;❺快凝固;❻耐腐蚀。
(2)ND复合混凝土路面技术特点 ❶
极高的高温稳定性能:复合混凝土动稳定度DS>30000次/mm;
❷
良好的低温抗裂性能:复合混凝土低温变形能力和强度均随龄期增长而逐渐提高,具有良好的低温抗裂性能。复合混凝土低温弯曲破坏应变>1800με;
❸
抗疲劳性能优势明显:复合混凝土抗弯拉强度和抗疲劳性能均远优于普通沥青混合料,能延缓裂缝的产生时间和减弱裂缝的开裂程度;
❹
较好的水稳定性与抗冻融性能:复合混凝土路面由于结构空隙几乎完全被浆料填充,处于无空隙、不透水状态,因此避免了水害和冻融循环对沥青粘附性的影响而造成脱落、松散、坑槽等损害;
❺
耐油蚀、耐盐蚀性能极佳:由于路面结构缝隙填充了耐腐蚀水泥基胶浆材料,因而大大减轻了柴汽油、融雪剂等对路面融蚀作用;
❻
延长道路使用寿命,降低成本:使用寿命较长(
6~8年),可降低全寿命周期成本
30%以上。
4 工艺流程复合混凝土路面采用灌注的施工工艺,由大空隙基体沥青混合料与水泥基灌浆材料复合而成,总体工艺流程如下:
5 适用范围 ND复合混凝土路面技术以其特有的使用品质,具有广泛的适用空间,可应用于公路、机场道路、城市道路等反复出现车辙、推移、龟裂等典型病害的路面新建与维修工程:
(1)公路:重交通干道、高速收费站或服务区(大小型车辆停车区域、加油站附近转弯半径较小路段及柴汽油洒漏路段)等场区路面、长大爬坡路段、道路交叉口启停频繁路段;
(2)桥面铺装:可应用于各等级公路的桥面铺装,具有良好的防水及使用耐久作用;
(3)城市道路:市区高车阻拥堵路段、公交或汽车停靠站、市区道路交叉口等启停频繁路段;
(4)机场道路:飞行跑道、停机坪等极重轮载作用下路面的新建与维修。
6 工程应用 ND复合混凝土路面为刚柔并济的新型功能性路面材料与结构,以其特有的使用品质与服务功能,于2016年8月开始,先后在辽、黑、吉三省的高速公路重载主线、收费站、服务区广场道面以及普通公路重交通干道、长大纵坡、道路交叉口等路面维修改造工程中进行了推广应用,共计应用面积
49.97万平米,避免了行车重压轮载的冲击破坏,使路面的使用功能得到大幅度提升,取得了预期效果,得到业主的一致认可与好评。
(1)辽、黑、吉三省高速公路推广应用43.44万平米
(2)辽、黑、吉三省普通公路推广应用6.53万平米