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中国路面概况和进展中存在的问题
中国路面施工技术的进展与应用
技术、工艺对材料、设备的要求
中国路面概况和进展中存在的问题
大路和路面概况
依据国家规划,2025 年中国大路总里程将到达 210 万~230 万 km,全面建成“五纵七横”国道主干线,目前人口在 20 万以上的城市高速大路连接率将到达 90%,高速大路通车里程到达 5 万 km。
到 2025 年底全国大路进展和路面概况如下: (1)各类大路里程统计。
总里程 1930543km,不同等级大路里程和所占百分率见表 1。
高速大路统计。
到 2025 年底全国高速大路通车里程已达 41005km,已有 19 个省的高速大路通车里程超过 1000km,其中前 10 位的省份如图 1。
路面分类统计。
到 2025 年底,全国各类大路路面统计如图 2。
依据 JTG B01-2025《大路工程技术标准》规定,各级大路均可铺筑沥青混合料或水 泥混凝土路面,只有四级大路才允许铺砂石路面。山西省现有大路中四级大路比例为 %, 假设按此比例,全国现有砂石路面中,将有 771849km 应改造提高,加铺沥青或水泥路面。中国作为经济高速增长的进展中国家,大路交通量中重车、超载车比例大,因此全国大路 路面技术改造任重而道远。
影响路面技术进展的两个问题
在我国大路事业进展中,工程学术界争论的以下两个问题将影响路面技术及相应机械设备的进展和应用。
高速大路选择沥青或水泥路面问题。
山西省已通车的 1686km 高速大路中,承受滑模施工的水泥路面共 ,占通车总里程 %。在高速大路路面构造选择的争论中,一般认为从行车舒适和便于修理角度考虑应选择沥青路面,但从能源、资源和工程造价考虑却应选择水泥路面。两种路面的路 用性能比较如表 2。
某工程对两种路面每平方米·每厘米厚度的单价分析比照见表 3。
另方米单价的比较见表 4。
由于 A级沥青单价已超过 4000 元/t,而 硅酸盐水泥单价一般不超过 300 元/t,加之沥青供不应求,而水泥可满足供给,因此从就地取材和工程经济性分析,水泥路面具有 明显的优越性。
半刚性基层和柔性基层问题。
基层是大路路面承受汽车载荷的主要构造层次,我国高速大路主要承受水泥或石灰工业废渣类半刚性基层,由于此类基层简洁开裂并导致路面早期病害,因此国内也有专家主见大量进展沥青稳定碎石类柔性基层,两种基层路面性能比照方表 5。
某工程对两种基层每平方米·每厘米厚度的单价分析比较见表 6。
参照国外两种构造 CBR 等值换算关系,15cm 厚沥青稳定碎石的 CBR 补强效果约与水泥稳定碎石 25cm 相当,此时柔性基层单价是半刚性基层的 倍。考虑到沥青材料的供不应求,假设大量承受柔性基层,不仅工程费用较高,而且可能影响我国大路进展速度, 因此今后半刚性基层仍会大量承受,但实行技术措施提高半刚性基层路面整体性却是亟待 解决的技术问题。
中 国 路 面 施 工 技 术 〔 下 〕 -
中国路面施工技术的进展与应用我国路面施工成熟的技术大多表达在国家现行施工技术标准中。
《大路沥青路面施工技术标准》的修订和应用
中国从 2025 年起开头执行的 JTG F40-2025《大路沥青路面施工技术标准》,与 JTJ 032-1994 标准相比,施工技术有以下调整:
提出了的“道路石油沥青技术要求”,修订了乳化沥青、改性沥青技术要求,增了改性乳化沥青技术要求。
石油沥青按蜡含量、10〔15〕℃延度、针入度指数 PI 的不同分为 A、B、C 三级,限定了各级沥青的使用范围。沥青按针入度确定标号,对热拌沥青混合料〔HMA〕一般推举使用 50、70 号沥青。
改性沥青的技术要求因未充分考虑重载和慢速交通以及路面构造进展的影响,存在标准偏低问题。
提高了粗集料质量标准,调整粗集料磨光值及与沥青粘附性要求,增加了机制砂的要求。
按粒径、设计空隙率、级配连续性以及成型机理的不同对热拌沥青混合料(HMA)进展分类,其中按成型机理不同分类及主要适用层位如下:
沥青混合料(AC): 用于面层(桥面)各层次;
沥青碎石(ATB、AM、ATPB): 用于柔性基层或下面层; 沥青玛蹄脂碎石(SMA): 用于上面层或桥面;
排水式沥青磨耗层(OGFC): 用于上面层或磨耗层。
提出了不同 HMA马歇尔试验协作比设计技术要求,SMA、OGFC 析漏损失和飞散损失指标。
AC 构造强调依据当地成功阅历选用矿料级配,其他构造提出了建议级配范围供设计选用。此外,对用于高速大路和一级大路的公称最大粒径≤19mm 的 AC、SMA、OGFC 混合料,需在协作比设计根底上进展以下工程性能检验:
必需进展车辙试验检验热稳性;
必需进展浸水马歇尔试验或冻融劈裂试验检验水稳定性; 宜作-10℃弯曲试验检验低温抗裂性;
宜通过渗水试验检验密水性。
完善了沥青混合料协作比设计方法,明确了目标协作比、生产协作比、标准协作比(生产协作比验证)的设计内容和调整级配的原则。
统一了有关的相对密度、混合料空隙率、沥青饱和度、有效沥青用量等体积指标计算方法,修订了确定最正确沥青用量方法。
调整了混合料一层适宜压实厚度如下:
AC、SMA、OGFC≤100mm;
ATB、AM、ATPB≤120mm ,大功率压路机碾压时≤150mm 。提出了的压实层厚和公称最大粒径的匹配关系。
标准了沥青路面的施工工艺,其中包括:
要求按拌和机打印数据进展在线掌握和总量检验; 从 8 个方面提出了提高路面平坦度的技术措施; 增加了轮胎压路机压实优点说明;
提出了摊铺、碾压温度要求。
修改了透层、粘层、封层有关规定,增补了稀浆封层、微表处内容。
提出了对行人、非机动车道、停车场、桥面、隧道沥青铺装层及路缘石、拦水带的技术要求。
修订了施工质量检验指标、频度、方法,增补了对沥青路面密水性(渗水系数)要求。
强调沥青路面压实度检验主要是对碾压工艺进展过程掌握,适度钻孔抽检的方法。
碾压工艺掌握包括压路机配置、排列和碾压方法,压路机与摊铺机位置、碾压速度、洒水 (雾化)状况、碾压段长度、调头方式、碾压温度等内容。
明确标准的“推举”性质,规定各省、市、自治区或工程建设单位,可依据具体状况制定相应技术指南或更具体、具体的施工操作规程,但相关规定不宜低于国家标准的规定。
《大路水泥混凝土路面施工技术标准》的修订和应用
中国从 2025 年起开头执行的 JTG F30-2025《大路水泥混凝土路面施工技术标准》,与 GBJ 97-1987
标准相比,施工技术有以下调整:
按交通等级的不同分别对水泥、集料、粉煤灰技术指标作出规定,对 9 种外加剂、钢纤维、接缝材料、养性剂等技术指标提出了要求。
分别提出了一般、钢纤维、碾压和贫混凝土协作比设计方法。
提出了水泥混凝土路面滑模、轨道、碾压、三辊轴、小型机具等 5 种施工工艺适用的大路等级, 以及对混凝土搅拌站的装备要求。
强调了对路基、基层和封层的检测和修整,对贫混凝土质量作了规定。
对承受不同混凝土路面时搅拌楼的最小容量、计量允许偏差及混凝土材料从出料、运输铺筑到完毕的最长时间作了规定。
对滑模、轨道、三辊轴机械的根本技术参数及配套施工机械设备的机型和规格,小型机具施工配套机具的配置、碾压混凝土面层机具的选型和配套,以及相应的施工工艺作了规定。
对钢筋及钢纤维混凝土路面、桥面铺筑时的材料加工、安装、质量检验、施工工艺等作了规定。
对路面纵缝、横向缩缝、胀缝、工作缝构造,施工工艺、切缝方法、灌缝材料和工艺作了规定; 提出了路面抗滑构造的技术要求和施工方法; 对混凝土养生工艺提出了要求。
对雨季、凹凸温季节施工工艺作出规定,提出了刮风天防止路面塑性收缩开裂的技术措施。
规定了对水泥混凝土路面原材料、混凝土成品料、路面的检测工程和频度。
技术、工艺对材料、设备的要求
改性沥青的应用
为解决路面沥青高温稳定性和低温抗裂性问题,我国在 20 世纪 80 年月开头争论沥青改性应用问题, 1992 年 PE 现场改性技术的引入,使改性沥青逐步从争论试验转到大规模生产应用,近年来高速大路沥青路面由于较普遍地使用了以 SBS 为主的沥青改性剂,从而使大路路况得到明显改善,目前生产应用的改性材料主要有:
以改善高温稳定性为主要目的: PE、EVA、PR;
以改善低温抗裂性为主要目的: SBR;
以改善高、低温稳定性和耐久性为目的: SBS(星型);
OGFC 均承受进口高粘度(60℃粘度>20250Pa·s) 改性材料。
我国现行标准的改性沥青技术标准是在参照美国 1991 年 AASHTO标准根底上调整制定的,并未考虑重载和慢速交通的影响,更未按路面功能要求进展分类,有关方面现在也生疏到指标偏低,需参照国外争论成果对材料技术指标作大的调整。
例如: 美国PG 标准规定沥青高温指标在常用的 64℃根底上,当设计累计交通量>1000 万次(轴载82kN) 时,需按设计交通量不同提高 1~2 个高温等级; 慢速和停滞交通分别增加 1~2 个高温等级,因此高速大路至少应满足平均 7d 路面最高温度 76℃的要求; 日本规定了超重交通沥青软化点>75℃,高速大路高粘度改性沥青 60℃粘度>40000Pa·s 等技术指标,因此,现行标准中改性沥青软化点 60℃的要求明显偏低。
山西省近 5 年高速大路承受的 SBS 改性沥青软化点,规定上面层>75℃、中面层>60℃,弹性恢复上面层 >90%、中面层>80%,TFOT 后 5℃延度>20cm ,混合料 60℃动稳定度上面层>5000 次/mm、中面层> 3000 次/mm 等主要技术指标,获得了良好的使用效果。
为了充分利用废弃轮胎,实现环保的目的,近年来国内也在乐观地推广使用轮胎粉的橡胶沥青,相关设备也在不断改进中。
改性沥青设备和施工工艺与使用的改性材料有关,其中胶乳或颗粒状材料等承受专用设备直接参加拌和机中; 而 SBS 类材料,则需在工厂或现场预先制备成改性沥青后使用,施工工艺与一般沥青一样,仅拌合、摊铺温度增加 10~20℃。
改性乳化沥青
SBS 改性乳化沥青应用。
承受 SBS 改性沥青乳化或用液化 SBS 与乳化沥青掺配制成的 SBS 改性乳化沥青,由于具备以下技术特点而在路面粘层、桥面防水和微表处大量应用。
① 软化点>60℃(可高调),用作粘层或桥面的防水层,喷涂后不会被车轮粘附;
② 材料粘结力强,5%SBS 掺量改性沥青 60℃粘度>4500Pa·s(可高调),较沥青高 30 倍,较同剂量
SBR 改性沥青高 7 倍;
③ 与石料粘附等级由 2 级提高到 4 级,可与桥面、油面良好粘结,不会形成层间分别。
开发透层专用乳化沥青。
由于经济和环保的缘由,我国沥青路面透层使用乳化沥青较多,但存在半刚性基层难渗透问题,因此开发高渗透性乳化沥青及相关设备,是当前施工中需解决的问题。
沥青路面施工
施工机具型号和配套与工程量有关,高速大路要求用 3000 型以上拌和设备,2025 型以下拌和设备则用于低等级大路建和养护工程中。
沥青路面碾压设备有向重型化进展的趋势,在提高石料质量前提下,更多地将 DD-130(110)双钢轮压路机和 25t 以上轮胎式压路机组合使用。
沥青路面养护
由于半刚性基层今后仍将用于沥青路面,因此,沥青路面横断裂缝难以避开,为防止可能的水损害, 路面养护需要有效的小型灌缝机械和材料。
小型现场热再生设备、冷补材料和设备将改性沥青的微表处用于沥青路面恢复和病害预防等相关设备和技术,在今后的路面养护中会有较大的进展空间。
沥青路面再生
随着沥青路面使用期延长和大修工程量增多,沥青路面再生设备和技术需求增大,现阶段对低等级大路的薄层沥青路面,可承受连同基层一并铣刨并掺入水泥、乳化沥青用作路面的底基层使用,但厚层沥青铣刨后材料大多废弃,未加以利用,今后沥青路面就地冷、热再生设备和技术需求会日渐增多。
水泥路面施工
与不同工程量对应的水泥路面施工机具已有成套配置规定,相关设备性能有待不断改进。为增加水泥路行车舒适性,已在滑模施工中增加了缩缝插入传力杆技术 (DBI)。为了防止水泥路面断板和适应重载交通行车需求,连续配筋和铺钢筋网的水泥路面会渐渐增多,相应的滑模施工工艺以及前方布料、前方刻槽等配套设备等均待不断争论改进。
水泥路面修理
影响水泥路面进展的重要缘由之一是修理困难,其中包括旧混凝土板鉴定和利用技术、旧板裂开设备和工艺,补面板与旧板拉杆、传力杆恢复方法,缩短混凝土养生工期、裂开水泥混凝土材料的利用技术等均有待不断争论和改进。
小型滑模设备的推广应用
小型滑模设备在大路工程中有宽阔的应用前景,如路缘石、中心分隔带和桥梁防撞护栏、边沟和排水沟,硬路肩混凝土封面等形体固定但长度较长的工程,均可大量承受滑模施工,相关设备和施工工艺有较大的进展空间。
中国路面技术的进展,需要更好的材料、更先进的设备和更科学的施工工艺。