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新型功能性路面材料

   2007-02-05 网络 佚名 0

新型功能性路面材料

路面按其结构受力特点一般可分为柔性路面和刚性路面,其中柔性路面具有代表性的是沥青路面。为了适应现代交通运输的发展,在我国普遍采用较多的路面是半刚性基层路面,这种路面一般都具有较强的承受荷载的能力,能满足交通增长的需求。但随着人们生活水平的提高,对路面的要求也越来越高,路面除了满足足够的耐久性外,还需要满足功能性的需求。所谓功能性就是指在铺装本身具有的基本功能之上加以其他功能的多用途路面。本文主要介绍国内外功能性铺装新技术的发展趋势。

排水性路面

排水性路面(见图1)是公路路面向多功能化发展的产物,其初期形式用于城市人行道,停车场等特殊地点的透水路面,主要目的是在于还雨水于土壤,以保持水土,减轻城市下水道负担和改善行人步行的舒适性,后来发展到公路行车道上。其主要功能有:

(1)可以防止溅水,能满足汽车雨天高速行驶的要求,(2)可以降低汽车行驶的噪音,保护居民的生活环境。

排水路面表层一般由空隙率为15%~20%的间断级配所组成。要求沥青必须使用高粘度的沥青或改性沥青,以防止石料的脱落,飞散。该路面在日本,新加坡,欧洲的多数国家均有大面积的使用,我国今年在西安机场高速公路大面积使用该路面。

半柔性路面

半柔性路面(见图2)是将特殊级配的水泥胶浆灌入多孔的开级配沥青混合料的空隙之中而形成的路面。它通过沥青混合料骨料之间的嵌挤作用和灌入的水泥浆共同形成强度。具有以下优点:

a.具有与水泥混凝土路面相似的刚性,还具有柔性,刚柔共济;

b.与沥青路面比较起来,具有较高的耐高温流动性能和耐油蚀性;

c.路表面具有较强的耐磨耗性,不易起尘;

D.胀缩量很小,不需要设伸缩缝;

e.具有白色路面的明色性,而且可以着色;

f.对静载有较强的承受能力半柔性路面最早的应用是在1954年法国科涅雅克(Cognac)航空港喷气式飞机用的跑道上,作为耐热用的路面,并以此申请了专利,称为“Salviacim”施工法。1961年,继法国之后,日本以“半柔性路面和半柔性路面施工法”为名申请了专利。之后,此种半柔性路面在日本迅速发展起来。日本大林道路株式会社、鹿岛道路株式会社以及日本铺道株式会社等多家施工企业在获得此项施工方法的专利权后,各自独立地继续对此种半柔性路面进行了多项研究。许多公司还制定了公司的设计标准并加以推广使用。1988年,建设省中国技术事务所和日本道路建设业协会就此种半柔性路面的开发进行了历时三年的研究,提出了设计标准、施工方法及管理等一系列的研究结果,大大推进了半柔性路面在日本的发展。现阶段在日本,许多高速公路的收费站、停车场、加油站、爬坡路段以及集装箱码头和公共汽车专用线等场所,都进行了相当规模的半柔性铺装。现在日本每年都有20多万平方米的施工面积。另外,英国、西德、法国和俄罗斯等国家,也都有类似的路面,我国对该路面的使用则很少。作者主持的国家自然科学基金课题对半柔性路面的微观结构、配合比以及水泥胶浆的配比和胶浆流动度的测定方法,半柔性路面路用性能和施工质量控制等方面进行了系统地研究,结果表明半柔性路面具有优良的高温稳定性,耐疲劳和耐油蚀性,同时具有良好的低温稳定性和抗水害性。开发出的水泥胶浆流动度测定方法简单实用,可以用来控制胶浆的稠度。针对普通水泥胶浆性能差的特点,提出采用聚合物胶乳来改善其性能的方法,为该路面在我国的推广应用开辟了新的思路。该项目的研究为我国推广半柔性路面奠定了基础。

抑制冻结铺装技术

对于冬季气候寒冷的地区,道路都要经受冰雪的危害,这时常需要大量的人力、机械来清除冰雪,这不仅会造成交通拥挤,而且也影响人的正常生活。

现在日本开发出一种抑制冻结铺装技术(图3和4),其目的是从本质上减缓路面的冰冻。从机理上大致分为2类,一类是在沥青混合料中添加氯化钠和氯化钙等盐化物,用盐化物来降低冰点,从而达到防冻,盐分的添加有4种方式:(1)以粉体形式置换混合料中的石粉,添加量约7%;(2)以颗粒形式表面裹油后置换混合料中的细集料,添加量约5%;(3)盐分以水泥固化成粒状物质,置换混合料中的粗、细集料,添加量约8%;(4)在开级配沥青混合料中空隙中填充不冻液、盐分等抑制冻结的材料。另一类是利用路面表面嵌入材料的大变形特点来使积冰雪剥离。具体方法包括:(1) 采用橡胶颗粒填充混合料,即将一定规格的废橡胶颗粒加入到混合料中,以增加面层的柔性,(2) 在铺筑的沥青混凝土表面按一定间距开一直径50毫米,深25毫米的小洞,然后压入同样尺寸的橡胶小圆柱体,并同时用纤维添隙料填充。在结冰后只要行车一碾压,由于橡胶的弹性,冰层就会自动破裂。(3) 在开级配沥青混合料中,用聚氨甲基酸乙酯浸透后铺筑,通过其弹性和光滑性来避免冰雪的附着,从而提高了抗冰冻能力。

协调景观和辨识性铺装

彩色路面技术在欧美,日本普遍应用于交通工程的安全管理,如在停车场,事故多发点,自行车道等地铺筑彩色路面,可以使交通的管理科学化,直观化。此外彩色路面还广泛应用于生活环境区,体育设施的装饰,美化,商业街区。旅游观光点等。现在彩色路面铺筑材料已由初期的黑色沥青材料,发展到现在的浅色树脂类材料,路面的铺筑方式也由初期的涂布方法,发展到现在的薄层混凝土铺装方法。彩色沥青一般有2种生产方法,一种是采用聚合物合成,得到浅色的结合料,然后再用来替代沥青;另一是经特殊工艺将沥青脱色,从而得到浅色沥青,但这种工艺难度较大。

近几年国内对彩色沥青铺装都做了不少研究,而且已逐渐被应用于路面,在北京、厦门、成都等地都铺筑了这种路面。

荧光路面是把发光的素材散布在路面材料中,从而增加驾驶员的夜间行驶识别效果,还可协调景观。根据所用素材的不同有以下几类:一类是荧光材料,在铺装材料中加入树脂凝固后形成的约5 毫米直径的粒状材料,它吸收紫外线能量而发光。另一类是玻璃晶体材料,利用它的反射特性来提高夜间的识别性。再一类是发光二极管,利用半导体中电流相互冲突所发生的能量来发光。

弹性铺装

弹性铺装(见图7)具有一定的弹性从而可以减轻对脚部的冲击力。混入橡胶粉的铺装已应用于运动场。木纤维和混入软木颗粒铺装则应用于公园及休闲区道路,起到了协调景观的效果。

磁性导向铺装

该铺装把磁粉混入沥青混合料中,按一定形状铺设在道路的某一部分,以此给手持感应手杖的盲人导向。


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