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7 附1:浇筑式沥青混凝土技术的应用和发展—《交通企业管理》2009年10期
浇筑式沥青混凝土(Guss Asphalt(GA)),原名为Guβ,原是“河流”之意,引申为“浇筑流淌”。其含义浇筑式沥青混凝土具有流动性,浇筑式摊铺,一般不需要碾压,只需要简单的摊铺整平即可完成施工。
浇筑式沥青混凝土的沥青用量高(7~10%),矿质集料中矿粉含量高(20~30%),同时拌和温度很高(220~240℃),拌和时间较长(2~3min),在运输过程中也需要搅拌。因此,浇筑式沥青混凝土具有矿粉含量高、沥青含量高、拌和温度高等“三高”特点,较多的沥青及细集料含量使粗骨料处于悬浮状态, 它与热压沥青混凝土不同的是其空隙率很小,而且内部空隙不连通[1]。
浇筑式沥青混凝土最早起源于欧洲,德国于1917 年开始研究开发浇筑式沥青混凝土, 1929年应用于苏丹尼罗河大桥桥面铺装工程。二十世纪五十年代开始,浇筑式沥青混凝土逐渐大量的应用于建筑物防水和铺面工程中,曾应用于Oberkasseler、Mulheim、Zoo等大桥桥面铺装。同期,在美国、日本等发达国家也得到了较为广泛的应用。
在国内,最早是由重庆交通科研设计院和重庆市智翔铺道技术工程有限公司引入德国浇筑式沥青混凝土铺装技术及配套设备,2003年在山东胜利黄河公路大桥中应用,之后在多项桥面铺装等特殊铺装工程中应用,取得了比较好的使用效果。
目前,受过国内特殊使用条件(交通、气候)的影响和原材料(沥青结合料)的限制,浇筑式沥青混凝土的综合使用性能还无法与国外产品相媲美。
1 浇筑式沥青混凝土铺装的性能优势
浇筑式沥青混凝土所具有结构特点,决定了其除了拥有沥青混凝土的性能之外,还具有不同于普通碾压沥青混凝土的特性,而这些性能优势恰恰适应了桥面铺装等一些特殊铺装工程的使用要求。相对于普通沥青混凝土,浇筑式沥青混凝土铺装所具有的性能特点见表1。
表1 浇筑式沥青混凝土主要性能特点 结构特点 性能特点 8
空隙率小 沥青含量高 自流成型 无需碾压 ?? 密水性好、耐久性优(不易老化) 疲劳抗裂和随从变形能力好 整体性强 不会出现由于碾压所带来的病害 ?? 现对浇筑式沥青混凝土铺装具有的主要性能优势,作进一步分析。 (1)密水性好
浇筑式沥青混凝土的空隙率接近于0,所铺筑的浇筑式沥青混凝土结构层是绝对不透水的,这是其它碾压式沥青混凝土所无法相比的。在很多工程中,将浇筑式沥青混凝土直接作为防水层应用,或作为防水结构体系的一部分。
(2)耐久性优
浇筑式沥青混凝土具有接近0的空隙率,即使内部有微小的空隙,也是封闭不连通的。在这种结构层中,水分的无法渗入的,水气也是无从透入。这就避免了沥青混凝土在使用过程中由于接触空(水)气而容易老化、脆化,性能衰变,因而其耐久性比较优。
(3)疲劳抗裂性能和随从变形能力好
浇筑式沥青混凝土具有较高的沥青含量,使得铺装层在气候和交通条件作用下,具有很好的柔韧性,可以适应反复弯曲变形和与结构层的同步变形,而不会出现开裂等破坏现象。
(4)整体性强
浇筑式沥青混凝土施工采用浇筑自流成型的摊铺工艺,铺装层除了具有一定的竖向抗变形能力之外,在横向水平面内,具有较强的结合力,确保了铺装层的整体性。
(5)不会出现由于碾压所带来的病害
浇筑式沥青混凝土成型和强度,在温度冷却之后自然形成,无须碾压。这样避免许多由于摊铺碾压所埋下的质量隐患,如温度离析、骨料离析等。
除此之外,浇筑式沥青混凝土还具有很多普通碾压沥青混凝土不具有的适用性,例如在一些在特殊路段,唯有采用浇筑式沥青混凝土结构,如人行道、中央分割带等等,这些无法采用机械碾压的区域。
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2 国外应用情况
欧洲是世界上浇筑式沥青混凝土铺装技术研究和应用最早、也是最为成熟的地区。上世纪30年代中期,德国汉堡的桥梁上就采用了浇筑式沥青混凝土(Guss Asphalt)做桥面铺装。随之大量实体工程使用性能的验证,在欧洲很多国家的一些特殊铺装工程中,浇筑式沥青混凝土结构代替了原来的SMA铺装结构,特别是在铺装下层,得到非常广泛的使用。
在欧洲,具有代表性的应用工程有德国莱茵河克里桥、科尔勃兰特桥、Suderel桥、丹麦大贝尔特海峡桥、英国福斯公路桥、亨伯尔桥等,部分桥梁的铺装使用寿命超过30年。欧洲的这种浇筑式沥青混凝土铺装结构在美国等北美国家也得到了比较广泛的应用,如美国西克罗恩沃大桥、曼哈顿大桥、Tommaso大桥、加拿大摩瑞玛坎大桥等等。
上世纪七十年代中后期,日本为了解决本州四国连络桥的桥面铺装问题,由多田宏行等就桥面铺装进行了一次系统研究。期间,以多田宏行先生为代表的铺装专家根据日本本国的特点,对德国浇筑式沥青混凝土的材料组成及相应的技术标准作了较大的调整,逐步形成了符合日本国情的一整套技术,并且在1961 年沥青铺装纲要中公布了相关的技术规范。表2统计出了浇筑式沥青混凝土在日本桥面铺装中的应用情况,有近70%的钢桥面铺装采用了浇筑式沥青混凝土作为铺装材料。
表2 日本钢桥面铺装结构调查资料
铺装上层 热拌沥青混凝土30~40mm Gussasphalt 30~40mm 热拌沥青混凝土30~40mm 铺装下层 热拌沥青混凝土40~50mm Gussasphalt 30~40mm Gussasphalt 40~50mm 桥梁数(百分比) 83 (27%) 71 (23%) 123 (41%) 23 (8%) 3 (1%) 单层沥青混凝土 50~70mm 单层Gussasphalt 50~70mm 英国福斯公路桥于1964年9月4日开通,受桥面恒载的要求,主桥的钢桥面采用单层沥青混凝土38mm厚度铺装。在至今40多年的使用过程中,桥面铺装每8~9年局部维修一次,防水系统准备在最近的一次大修中更换。据桥梁维修管理负责人介绍,在过去的一次大修中考虑防水系统良好的性能,只铣刨了表面
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