新技術(shù)新材料在道路工程中的應(yīng)用

1、專業(yè)資料新技術(shù)新材料在道路工程中的應(yīng)用（河南理工大學(xué)，土木工程學(xué)院，道橋）摘要：近些年來隨著我國公路建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，在公路建設(shè)施工中涌現(xiàn)出許多新技術(shù)，這為提高公路性能和質(zhì)量創(chuàng)造了可能。但我們不應(yīng)滿足于當(dāng)前的技術(shù)，而應(yīng)當(dāng)不斷探索、分析，尋找出更加完善、科學(xué)的施工技術(shù)。對當(dāng)前道路上程中不斷出現(xiàn)的新材料、新技術(shù)睹如SSEMA( 瀝青混合料改性劑) 、SMA( 瀝青瑪蹄脂碎石混合料)、 EPS(聚苯乙烯泡沫板)等的應(yīng)用，研究其發(fā)展和應(yīng)用情況以及施工過程的各個環(huán)節(jié)，以利提高工程建設(shè)者的知識水平，確保施工質(zhì)量滿足規(guī)范要求。關(guān)鍵詞：道路工程；新材料；新技術(shù)；路面結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)1 引言隨著我國城市化進(jìn)程的

2、加快，經(jīng)濟(jì)社會活動日益活躍，大量的人流物流使城市交通流量驟增，因而，對道橋的施工、維護(hù)及運(yùn)營也提出了更高的要求，因此，在進(jìn)行道橋建設(shè)上采用新技術(shù)新材料，因?yàn)樵诮ㄔO(shè)道橋工程中采用新技術(shù)、新材料能夠增強(qiáng)道橋的堅(jiān)固性、耐用性、道橋搭建的合理性，從而降低安全事故的發(fā)生及需要經(jīng)常維修道橋等現(xiàn)象的出現(xiàn)。最近幾年， 國內(nèi)用于道路建設(shè)的新材料、新技術(shù)、 新設(shè)備不斷出現(xiàn)在各個城市的市政工程建設(shè)中尤其是在一些重點(diǎn)項(xiàng)目中，也都出現(xiàn)了諸如：SEMA( 瀝青混合料改性劑)、SMA( 瀝青瑪蹄脂碎石混合料 )、 EPS(聚苯乙烯泡沫板 )、DCPET( 路用工程纖維 )、 CE( 玻纖格柵 )等新材料、新技術(shù)的應(yīng)用。2

3、公路施工中的新技術(shù)新工藝2.1泡沫瀝青冷再生技術(shù)泡沫瀝青是在熱瀝青中注入常溫水， 膨脹后產(chǎn)生大量的瀝青泡沫并破裂。 當(dāng)泡沫瀝青與集料接觸時，瀝青泡沫就會化成大量的“小顆粒”，在集料的表面散布，形成大量粘有瀝青的細(xì)料填縫料，再經(jīng)過攪拌能很好填充粗料之間的縫隙， 保障混合料的穩(wěn)定。 這些混合料具有良好的性能，可用于瀝青下面層和路面基層的使用，并對基層和瀝青下面層材料進(jìn)行全厚度再生。因此，泡沫瀝青冷再生混合料級配比例就尤為重要。 泡沫瀝青再生技術(shù)的使用省去了加熱集料和烘干集料的步驟，節(jié)約了能源，促進(jìn)了舊路面材料的循環(huán)利用，具有很強(qiáng)的環(huán)保價值。2.2噴錨技術(shù)在公路施工中， 爆破技術(shù)使用不當(dāng)會給路塹邊坡

4、的穩(wěn)定性帶來一定的影響，這時就需要使用噴錨技術(shù)， 能有效防止這種現(xiàn)象的出現(xiàn)。支護(hù)噴錨網(wǎng)是噴錨技術(shù)的核心，能提高高坡的巖土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗變形能力，還能有效提高邊坡的穩(wěn)定性。噴錨網(wǎng)的實(shí)施工藝是搭設(shè)腳手、修整邊坡、鉆WORD完美格式下載可編輯專業(yè)資料孔、對錨桿進(jìn)行灌漿、張拉后二次灌漿、掛網(wǎng)、噴射混凝土。2.3共振碎石化技術(shù)該技術(shù)主要是針對水泥混凝土路面的修復(fù)工作進(jìn)行的，能有效提高路面的均勻受力和整體性能，是公路施工中的一項(xiàng)新型技術(shù)，具有以下特點(diǎn)：施工效率高、周期短，原材料利用率高、成本低，良好的排水性，滲透性能好。共振碎石化技術(shù)能從根本上改善公路的反射裂紋現(xiàn)象，且無需反復(fù)修復(fù)，對路面的損傷度較小。2.

5、4防水混凝土結(jié)構(gòu)在進(jìn)行防水工程作業(yè)的時候， 可以運(yùn)用防水混凝土結(jié)構(gòu)， 該種結(jié)構(gòu)具備良好的密實(shí)性能， 以此達(dá)到很強(qiáng)的防水性能。防水混凝土結(jié)構(gòu)具有承重、維護(hù)和抗?jié)B漏的性能，還可以達(dá)到抗凍、抗融、抗侵蝕的效果。防水混凝土結(jié)構(gòu)跟之前傳統(tǒng)的施工工藝對比，這種結(jié)構(gòu)的原料來源是非常廣泛的， 施工工作操作起來非常便捷， 對今后的檢查維修非常方便。 防水混凝土結(jié)構(gòu)不僅僅能夠縮減施工工期、完全施工條件，還能夠達(dá)到降低工程成本的目的。3 新技術(shù)新工藝在道路施工中的具體應(yīng)用3.1在路基施工中的應(yīng)用路基填壓施工在路基填料時，要達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，如果沒有達(dá)到要求，就要采取摻合粗粒料、石灰等穩(wěn)定的材料。在路基壓實(shí)上，一般

6、使用大噸位壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，如無法滿足要求的情況下，就要采用新技術(shù)，如土工合成材料加固、輕質(zhì)路堤、灰土擠密樁等。此外，在對淺層的軟土地路面要在地表上要先鋪土工布，再填筑路堤。對軟土層厚 3 5m 的地基，應(yīng)該采用土工布與排水砂墊層結(jié)合的方法，也可以在陸地下面與地表之間鋪上土工織物，來保障地基的穩(wěn)固。路基排水在實(shí)際施工過程中，先開挖一條臨時排水邊溝，將施工期地表水排除，并降低地表水，然后在路基底部加入低劑量的石灰，設(shè)置40cm厚的穩(wěn)定層。3.2在路面施工中的應(yīng)用目前國內(nèi)的路面構(gòu)成主要是瀝青路面和水泥混凝土路面，水泥混凝土路面在施工技術(shù)、裝備水平以及穩(wěn)固性能上都不及瀝青路面。使用人工施工水泥混凝土路

7、面時會使得計(jì)量誤差超過施工規(guī)范的精度，面板的密度、材料的勻質(zhì)性都達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，很容易使得路面遭到破壞?；な┕ぜ夹g(shù)對水泥混凝土路面有很好的穩(wěn)固作用，實(shí)驗(yàn)表明， 肉眼能看出混凝土顏色差別時，水泥誤差超過了 5% ，單位用水量誤差達(dá)到了7%；配合比為28 天 6MPa的混凝土，振搗不密實(shí)度為2.6MPa 。具體的實(shí)施工藝可以按下面步驟進(jìn)行：測量放線模體安裝和調(diào)試安裝鋼筋澆筑混凝土以及模板滑升養(yǎng)生和拆模。3.3在路面維護(hù)中的應(yīng)用路面修復(fù)固定性施工。WORD完美格式下載可編輯專業(yè)資料該工藝主要應(yīng)用于對公路的大面積修復(fù)時，具有顯著的效果。具體要求如下： 采用固定法鋪設(shè)玻璃纖維土工格柵時，要在灑布粘層瀝

8、青的下層結(jié)構(gòu)上固定鐵皮和釘子，然后再將格柵縱向拉緊并分段固定；工格柵搭接的距離：橫向搭接距離10 15cm ，縱向搭接距離10 20cm ；固定時不能將釘子釘在玻璃纖維上，不能用錘子直接敲擊玻璃纖維，在固定過程中， 如果發(fā)現(xiàn)釘子斷裂的話， 要重新固定； 固定完畢后， 要用膠輪壓路機(jī)適度碾壓，保證工格柵與原路面粘結(jié)牢固；在固定完畢后當(dāng)天就必須在所有的工格柵上鋪上瀝青混凝土并用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓成型。路面修復(fù)自粘性施工該工藝主要應(yīng)用于公路局部受損基層，進(jìn)行填縫處補(bǔ)強(qiáng)、路基表面找平、 坑槽處理后對其表面鋪設(shè)加固等修復(fù)工作。具體工藝如下： 給已經(jīng)處理基層的道路表面上噴灑粘油層，鋪設(shè)工格柵，工格柵之間橫向接

9、縫沿鋪攤方向搭接距離為 75 150mm ，縱向搭接距離為 25 50mm ，然后用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行 1 2 遍的碾壓，最后鋪上瀝青混凝土，進(jìn)行碾壓成型。4 道路工程中新材料的發(fā)展4.1SEMA的發(fā)展及其應(yīng)用的組分和作用SEAM是一種新型的瀝青混合料改性劑，是在硫磺里面添加煙霧抑制劑和增塑劑制成的半球狀顆粒，主要成分為硫磺。SEAM是經(jīng)過特別處理的石油煉制副產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)易得。在瀝青混合料拌和過程中，將其直接加入拌和倉可取代一定比例的瀝青，按常規(guī)方法拌和后形成SEAM瀝青混合料能同時達(dá)到對瀝青混合料進(jìn)行改性的目的，從而提高瀝青混合料的路用性能。的性能分析研究表明， SEAM 瀝青混合料的動穩(wěn)定度遠(yuǎn)大

10、于基質(zhì)瀝青混合料，采用 SEAM 混合料能夠很好地提高路面抗車轍性能。SEAM 混合料的動穩(wěn)定度較高，但殘留穩(wěn)定度比較低，與規(guī)范要求有一定差距； 凍融劈裂強(qiáng)度比也不能滿足規(guī)范要求，因此在工程中使用SEAM混合料時， 可采用添加抗剝落劑的方法來提高路面的抗水損害性能。SEAM 瀝青混合料的拌和溫度和碾壓溫度要低于普通瀝青混合料，這對減少能源消耗意義重大。SEAM混合料的價格要低于普通瀝青混合料，而路用性能尤其是高溫抗車轍性能優(yōu)于普通瀝青混合料，為修建柔性基層提高路面使用壽命提出了新的途徑。因此，SEAM 混合料作為路面材料的前景是十分廣闊的。4.1.3 SEAM 在國內(nèi)外的應(yīng)用早在 20 世紀(jì)初

11、， 人們就知道硫磺具有提高瀝青質(zhì)量的特性，瀝青混合料中加入硫磺能夠改善混合料的物理結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，因此，硫磺改性瀝青在美國、加拿大、北美及一些溫差較大、重載較多的地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用。2000 年我國開始引入 SEAM瀝青混合料，并于 2002 年在天津成功鋪筑了試驗(yàn)路 -津沽公路、津榆公路。從2002至 2005年期間，在天津、黑龍江、內(nèi)蒙古、云南等地修筑了一定量的小型試驗(yàn)段，且大都取得了較好的應(yīng)用效果，但 SEAM 瀝青混合料在我國的研究與應(yīng)用僅屬于初步探索階段。4.2 SMA 在道路工程中的應(yīng)用WORD完美格式下載可編輯專業(yè)資料的起源及形成瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA ） 是由瀝青、纖維穩(wěn)

12、定劑、礦粉及少量的細(xì)集料和瀝青瑪蹄脂填充間斷級配的粗集料骨架空隙而組成的瀝青混合料，這種熱拌熱鋪的間斷級配骨架型密實(shí)瀝青混合料由大比例粗集料構(gòu)成堅(jiān)固的骨架結(jié)構(gòu)，并由豐富的瀝青瑪蹄脂填充骨架進(jìn)行穩(wěn)定。它是德國在澆筑式瀝青混凝土的基礎(chǔ)上為解決車轍問題而發(fā)展起來的新型材料，以其優(yōu)良的抗車轍性能和抗滑性能而聞名于世。的特性（ 1）高溫穩(wěn)定性好。 SMA 的組成中粗集料多，混合料中粗集料之間的接觸面很多，細(xì)集料少，瑪蹄脂僅填充粗集料之間的空隙， 交通荷載主要由粗集料骨架承受。 由于粗集料之間良好的嵌擠作用，瀝青混合料具有非常好的抵抗荷載變形能力和較強(qiáng)的高溫抗車轍能力。（ 2）低溫抗裂性好。低溫條件下瀝青

13、混合料的抗裂性能主要由結(jié)合料的拉伸性能決定。由于 SMA 的集料間填充了瀝青瑪蹄脂，它包在粗集料的表面，低溫條件下，混合料收縮變形使集料被拉開時，由于瑪蹄脂有較好的黏結(jié)作用，使混合料有較好的低溫變形性能。（ 3）水穩(wěn)定性好。 SMA 混合料的孔隙率很低，幾乎不透水，混合料受水的影響很小，再加上瑪蹄脂與集料的黏結(jié)力好，使混合料的水穩(wěn)定性有較大改善。（ 4）耐久性好。 SMA 混合料內(nèi)部被瀝青瑪蹄脂充分填充，且瀝青膜較厚，混合料的孔隙率很低，瀝青與空氣的接觸少，抗老化性能好，由于內(nèi)部空隙低，其變形率小，因此有良好的耐久性； SMA 基本上是不透水的，使路面能保持較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。（ 5）具有良好

14、的表面功能。 SMA 采用堅(jiān)硬、粗糙、耐磨的優(yōu)質(zhì)石料，間斷級配，粗集料含量高，路面壓實(shí)后表面形成的孔隙大，構(gòu)造深度大，因此抗滑性好。SMA路面雨天行車不會產(chǎn)生大的水霧和濺水，粗糙的表面在夜間對燈光反射小，能見度好，噪聲也大為降低。在國內(nèi)外的發(fā)展及應(yīng)用SMA在國外已經(jīng)有30 多年的應(yīng)用歷史。炎熱夏季，發(fā)現(xiàn)許多密級配瀝青混凝土路面出現(xiàn)了嚴(yán)重的車轍變形，唯有鋪筑SMA的路面幾乎沒有車轍變形。從此在歐洲很多國家開始將SMA用于承受重交通荷載及高輪胎壓力的道路和機(jī)場道面。1992年， 我國從奧地利引進(jìn)“Novophalt 瀝青技”術(shù)，并于 1993年首次在廣佛高速公路和首都機(jī)場高速公路上用SMA鋪筑5c

15、m厚上面層，經(jīng)過長時間檢驗(yàn)，路面狀況良好。以后， 又在廈門機(jī)場跑道、八達(dá)嶺高速公路、保寧通公路等使用SMA鋪筑路面。至 1998年，全國用SMA鋪筑的路面累計(jì)已達(dá)上千公里。目前，交通部在全國組織了SMA技術(shù)推廣工作，并已將SMA路面的技術(shù)列入規(guī)范。4.3EPS 的特性及其應(yīng)用的概念及特性聚苯乙烯泡沫（ExpandedPolystyrene簡稱 EPS）是一種輕型高分子聚合物。它是采用聚苯乙烯樹脂加入發(fā)泡劑，加熱軟化產(chǎn)生氣體，形成一種硬質(zhì)閉孔結(jié)構(gòu)的泡沫塑料。EPS 是性能優(yōu)良的路基輕質(zhì)填料，具有使用壽命長、化學(xué)性能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)效益顯著和施工簡便等優(yōu)點(diǎn)。EPSWORD完美格式下載可編輯專業(yè)資料能很好

16、地解決軟基的過渡沉降和差異沉降及橋臺和道路連接處的差異沉降，減輕高填涵洞上覆土壓力及橋臺的側(cè)向壓力和位移等問題。的應(yīng)用EPS 作為一種超輕質(zhì)的路基填料，已有較為廣泛的應(yīng)用。我國從20 世紀(jì) 90 年代初期引進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)，并在同濟(jì)大學(xué)和上?？蒲小⒃O(shè)計(jì)單位的共同努力下，將EPS 應(yīng)用到橋坡高填土、軟土地基處理等工程中。從 1992年至今， 上海浦東世紀(jì)大道、滬寧高速公路等重點(diǎn)工程都使用了EPS，大量的工程實(shí)踐證明，對于濕軟路基， 用 EPS 替代原土控制沉降，是一項(xiàng)非常有效的措施，尤其是目前大多數(shù)橋頭跳車問題，通過使用EPS 基本都可以得到解決。EPS 施工也很簡單。譬如，某橋坡施工，首先將需要處理

17、的橋坡段按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行開挖，清除濕軟土基，整平基底麗，鋪10cm碎石和 15 cm黃砂找平層然后將EPS 板材象砌墻磚一樣一塊一塊錯縫拼砌每砌好一層，用EPS專用聯(lián)接件將每四塊EPS 板材相接的角扣緊咬固，然后再拼砌第二層，以此類推，一層一層，一直砌到設(shè)計(jì)標(biāo)高要求的高度為止。最后，再在EPs板材上商澆筑 10 15 cm 鋼筋混凝土封層，至此， EPS施工即告結(jié)束。以上橋坡路面將按道路結(jié)構(gòu)層或橋坡結(jié)構(gòu)層再行施工。3.4DCPET （路用工程纖維）的應(yīng)用眾所周知，我國的瀝青混凝土路面一般設(shè)計(jì)使用年限為8-15 年，而實(shí)際上大多數(shù)路面尚未達(dá)到設(shè)計(jì)年限就已經(jīng)損壞嚴(yán)重, 一般在 3-5 a就要大修 ,

18、有些甚至年限更短。當(dāng)然促使路面提前損壞的原因很多, 其中不乏交通流量增大、車輛重載、道路的施工質(zhì)量、路用材料不合格等原因 , 但是通過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn), 路面損壞很大一部分原因同道路結(jié)構(gòu)自身的構(gòu)造有關(guān)。瀝青混凝土是由級配碎石、礦粉和適量的瀝青相互混合拌制而成。碎石是一種松散材料, 所以盡管在拌制過程中通過加入瀝青將其相互膠結(jié)在一起形成板體, 但在遇水浸濕后, 顆粒與顆粒之間在外部荷載的作用下 , 很容易使膠結(jié)質(zhì)斷裂, 碎石相互離散, 致使路面產(chǎn)生裂縫。由于膠結(jié)質(zhì)和瀝青在低溫、 遇水的情況下變得很脆, 抗拉和抗剪切的強(qiáng)度都變得很低, 因此 , 要想克服瀝青混凝土的這些不足 , 就必須在瀝青混凝土拌制

19、過程中適量添加一些纖維類物質(zhì)以增強(qiáng)其抗拉和抗剪強(qiáng)度。DCPET 路用工程纖維, 就是被工程技術(shù)人員研制出來,專門添加到瀝青混凝土路面中提高道路強(qiáng)度的物質(zhì)。ECPET 路用工程纖維 , ，它主要選擇高分子聚脂類材料為主要原料，采用獨(dú)特的生產(chǎn)工藝,，紡制成直徑0. 020. 03 mm的單絲纖維， 經(jīng)超倍拉伸工藝和特殊化學(xué)劑表面涂層處理，使纖維具有抗拉強(qiáng)度高、彈性模量高、吸油性能好、易分散、耐高溫、抗變化、抗低溫等優(yōu)點(diǎn), 將其加入到瀝青混凝土中，對路面起到明顯的加筋作用，從而延長了道路的使用壽命。DCPET 路用工程纖維施工方法相對比較簡單。在瀝青混凝土拌制過程中，你只要根據(jù)建設(shè)單位提供的交通要求

20、，按一定比例將DCPET 纖維摻入到瀝青混凝土內(nèi)一起攪拌即可。一般輕交通摻量為 22.5kg/ t，中等交通2. 53 kg/ t，重交通 34 kg/ t。拌制過程的工序、溫度及對原材料的控制等和一般瀝青混凝土的拌制方法一致。值得注意的是， 攪拌時， 應(yīng)先將纖維加入到攪拌機(jī)內(nèi)與烘干的集料干拌1015 s ，然后再按常規(guī)注入瀝青混拌3040 s ，從而保證纖維在瀝青WORD完美格式下載可編輯專業(yè)資料混凝土中能均勻分布。3.5CE( 玻璃格柵 )CE( 玻璃格柵 )，在有些資料中也稱土工格柵或玻纖格柵，這種由聚丙稀、高密度聚乙稀為主要原料，經(jīng)擠壓、拉伸制成的呈孔片狀物就是我們所說的CE 玻纖格柵。這種材料具有較好的抗變形和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)層強(qiáng)度等功能，主要鋪設(shè)于瀝青混凝土路面的底部、中部或基層， 它可以均勻分布上層路面?zhèn)鬟f下來的荷載或下層地基不均沉降引起的反射裂縫，提高路基、 路面整體抗拉及抗變形的能力。 目前，這種材料已經(jīng)被廣泛用在道路改造工程以及路基加固等方面。尤其是在白色路面改黑色路面的工程中應(yīng)用最為廣泛。玻纖格柵常用的施工方法有自粘型和固定型兩種形式。4 做好公路施工新技術(shù)新工藝的控制管理工作在公路施工做好新技術(shù)新工藝的控制管理工作，能促使新技術(shù)新工藝在公路施工中的更好發(fā)展，能有效確保施工階段各道工序的施工質(zhì)量，