半柔性路面是在大空隙基体沥青混合料中灌入水泥基砂浆而形成的路面。半柔性路面具有高于水泥混凝土路面的柔性和高于沥青混凝土路面的刚性,兼具沥青路面和水泥路面二者之所长。半柔性路面具有抗车辙、抗推移、减少伸缩、提高路面材料的应力松弛性能等优良的路用性能。同时,还具有耐油、耐酸、耐热、耐水、抗滑以及景观装饰效果等功能。
1、传统路面结构存在的不足
沥青混凝土材料和水泥混凝土材料是高速公路建设的两种典型路面材料。但是由于沥青材料具有粘弹塑等特性,道路沥青混凝土路面结构层的强度和流变性受温度变化的影响很大。夏季高温时,沥青材料粘度的降低导致集料颗粒间凝聚力的减弱,若在水平力的作用下,极易在沥青混凝土颗粒间产生滑动和位移。导致沥青混凝土路面形成波浪和壅包等剪切变形,降低了行车的舒适性。在渠化交通的高等级公路上,沥青混凝土面层容易因过大的塑性变形而形成车辙。在冬季低温时,沥青混凝土材料的强度虽然有所提高,但因沥青材料粘度的提高而抗变形能力大为降低,表现出脆性,结果到时沥青结构层的开裂。水泥混凝土路面具有抗变形能力强,使用寿命长以及日常维护费用低等特点,但是这种结构路面行车舒适性差和路面结构产生病害后修复困难等不足。因此,为了有效的利用两种的材料的优点,克服两种材料的的缺点,将两者有机结合的,应是最佳的解决办法。
2、半柔性路面的性能优势
半柔性路面是一种新型刚柔并济的路面,其可以充分发挥柔性路面和刚性路面材料的特点。目前国内一般采用的是灌注式半柔性路面形式,即在大空隙基体沥青混合料中灌入水泥基胶浆而形成的路面。此种路面结构利用嵌挤原则,通过骨料间的相互嵌挤作用和灌入的水泥胶浆共同作用形成材料强度,提高了路面抵抗荷载作用的能力。同时它的高温稳定性能力大大优于普通沥青混凝土路面,其抗疲劳性能也都优于普通沥青混凝土路面。
3、技术性能对比
据研究表明,半柔性路面具有优良的高温稳定性、耐疲劳性以及耐油蚀性,而且随着水泥胶浆灌入量的增加,其性能更好;半柔性路面的抗高温变形能力比普通沥青混凝土路面明显增强,路面的车辙深度很小,抗车辙性能好,抗车辙动稳定度达到15000次/mm。
半柔性路面具有较好的水稳定性,随着水泥胶浆灌入量的增加,其性能越好,为了进一步提高半柔性路面的水稳定性,可以通过掺加聚合物来改善普通水泥胶浆的性能。以增大水泥胶浆与母体沥青间的粘结力。
半柔性路面的低温稳定性随着水泥胶浆量有变差的趋势,为了提高半柔性路面低温稳定性,可采用聚合物树脂来改善普通水泥胶浆刚性大的特点,从而使半柔性路面材料的低温稳定性能得到改善。
4、经济效益对比
根据国内某项目已经施工的半柔性路面,做经济效益比较,半柔性路面每平方米(7cm)的成本比普通沥青混凝土节约8.8元,节约率为16.1%。
5、半柔性路面施工
一、施工步骤
施工流程为:多孔基体沥青混合料的铺设;水泥胶浆的制作;水泥胶浆的灌入;养生;开放交通。
二、施工注意要点
1、开级配沥青砼层的空隙率应严格控制在规范范围内,空隙率过小则可能造成砂浆渗透不充分,过大则造成砂浆浪费。为了使砂浆充分渗透,还可以采用钢轮压路机振动或者人工按压刮抹的方式,加速沥青混凝土中的空气排出。对于开级配沥青砼层温度降至40℃后方可灌注砂浆,并及时灌注砂浆,防止污染物堵塞沥青砼层表面空隙。
2、相对于水泥砼路面,该种半柔性路面开放交通时间大为缩短。由于砂浆干缩容易出现不规则细微裂纹,建议砂浆灌注后给予一定时间养生。
3、为了保证砂浆灌注后的路面抗滑能力满足要求,可以采用如下四种方法提高表面抗滑性能,具体方案可以根据实际使用效果选用:
①在砂浆充分渗透后在表面撒沙,待凝结后扫去多余沙粒;
②在砂浆充分渗透后采用硬质扫帚刮去开级配沥青砼表面填充的部分砂浆,保证构造深度;
③在水泥砂浆初凝之前,对面层的水泥砂浆进行清洗;
④对顶面的水泥砂浆喷洒缓凝剂,之后等待结构层内的水泥砂浆形成一定强度之后,再用水清洗。
6、半柔性路面在广东省高速公路中的应用展望
广东省在道路沥青气候分区中属于夏炎热冬温潮湿区,每年的6月到9月气温较高,沥青混凝土路面的最高温度可以到70℃,普通沥青混凝土路面极易形成波浪、壅包与车辙,高温效应大大降低了行车舒适性及沥青混凝土路面的耐久性。半柔性路面结构则可以大为降低高温的影响,提高路面抗车辙能力,提高行车舒适性。半柔性路面具有很好的水稳定性,能够有效提高潮湿区高速公路的耐久性。
根据半柔性路面的技术特点,可将其应用于重交通道路、高速公路收费站附近、隧道路面,用半柔性路面来抵抗车辙变形;在加油站等处用半柔性路面来弥补沥青路面耐油腐蚀能力差的缺点;同时,水泥砂浆可以调色,也为彩色路面设计提供了一个方向。