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第17章 建筑节能基本知识(16)

(2)防止或减轻反射裂缝的技术措施

在水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土面层,由于接缝和裂缝的存在,会出现反射裂缝问题。

反射裂缝是由于水泥混凝土面层在接缝或裂缝附近的位移引起接缝或裂缝上方沥青混凝土加铺层内出现应力集中所造成的。水泥混凝土面层在接缝或裂缝附近的位移,包括由于环境温度的变化引起的面板的水平伸缩和由于荷载作用引起的面板边缘的竖向弯沉。由于水泥混凝土面板强度较高,作为基层上加铺沥青混凝土这种路面结构,强度方面一般能满足要求。但由于反射裂缝的产生使沥青混凝土面层丧失整体性,因路面水的渗入导致沥青混凝土加铺层发展成为更严重的病害破坏。因此,水泥混凝土加铺沥青混凝土层设计的关键是预防和延缓反射裂缝的产生。我国目前主要采用玻璃格栅夹层结构。由于这种方式施工方便、适应性强,在我国公路和城市道路部门得到广泛应用。

3.应用前景

复合式路面结构中,于水泥混凝土路面上设置土工织物是防止加铺层沥青路面反射裂缝的关键措施。土工织物是具有一定延伸性的材料,在水泥混凝土板上设置能起到隔离裂缝传递的作用,从而有效地延缓反射裂缝的产生和发展,延长罩面层的使用寿命。实践证明,复合式路面行车舒适性和安全性显着提高,有着广阔的应用前景。

(四)水泥混凝土路面循环再生技术

1.简介

水泥混凝土路面的破损维护问题一直是困扰中国公路界的难题,如何翻修已日益成为公路部门必须面对和必须解决的技术问题。研究水泥混凝土路面的重建和再生技术,使现有已损坏的水泥混凝土路面得到快速有效地改造和重新使用,无疑将对公路界发展产生巨大的推动作用。

破损的水泥混凝土路面是人工建造的资源,即使移除也不应被简单“掩埋”,为了物尽其用,从保护环境、节约资源的角度,提出水泥混凝土路面循环再生的概念,即重复利用路面材料,尽可能减少新集料的投入量。将毁损废旧的水泥混凝土路面破碎为集料,重新配合,制备稳定材料或再生混凝土,合理用于新生路面相应的结构层,做到资源化再生,符合循环经济模式和节能的要求。

旧混凝土路面利用方式选择,原地利用的主要方式有:压浆稳固后作为中下基层,加铺基层后再重新铺筑路面;压浆稳固后作为基层,加铺防止反射裂缝的土工材料后再重新铺筑路面;破碎后作为中下基层,加铺基层后再重新铺筑路面;破碎后作为基层,直接加铺路面。

2.应用前景

水泥混凝土路面集料化、资源化循环再生的经济性不仅可从废旧混凝土集料的低成本和路面结构重组修复少花费中直接看到,而且能从它所产生的社会、环境效益中间接反映出来。

采用集料化、资源化循环再生对旧水泥混凝土路面重建,不仅可以大大减少废料丢弃和废料运输,降低水泥路改造过程中对环境的污染,节约天然砂石集料,降低工程费用,缩短工期,为业主节约大量改造资金,产生的社会效益也很明显。它依据循环经济理论,将废弃物再生利用,符合国家所倡导的走科学发展道路,建设节约型社会、环保型社会的方针。

(五)刚性路面非破碎处理改为柔性路面基层环保节能施工

1.简述

道路长期超负荷运行,损坏严重,大量水泥混凝土路面都到了保养维修期,旧路面的有效利用改造,是建筑业节能减排的重要任务之一。而刚性路面采用非破碎处理改为柔性路面基层的方法,充分体现了减少噪音、节约原材料、环保的文明施工特点,且经济效益显着。

常用的方法,是对旧的水泥路面采用冲击锤,将病害板块破碎成混凝土块,用水泥砂浆灌浆,振动压路机碾压成型,翻挖硬路肩,用石灰土、二灰碎石进行补强,将硬路肩改造成行车道。

而采用非破碎处理改为柔性路面基层的方法,首先是按规范规定对改造路段的原水泥混凝土板块进行强度测试,当实测板块的强度和弯沉值满足(E0=40MPa,1/100mm29.2)要求时,则板块不需要进行技术处理,只对原刚性路面板中的伸缩缝,加以技术处理后,水泥板块撒铺粘层油后作为柔性路面的基层。若老路基的自然沉降量很小,稳定性好,则原刚性路面的基层可以作为改造后沥青路面的底基层。这种“强基优面”提高了道路整体强度、稳定性和承载力,提高了路面的使用寿命,减少维修费用。

适用于软土基础的刚性路面、市政道路、省道和国道的刚性路面改建;水泥板块破碎率小于15%,且水泥混凝土路面使用寿命即将到期的道路。

2.应用前景

刚性路面非破碎处理改为柔性路面基层施工方法,采用能修复利用的水泥板块尽力修复,且减少垃圾排放量,加快了施工速度,节约原材料,减少设备和劳力的投入,缩短施工时间,降低成本。减少垃圾排放,保护环境。这种施工方法执得推广。

(六)泡沫沥青的技术性能及施工工艺

1.简介

泡沫沥青也叫膨胀沥青,泡沫沥青技术是一种新的沥青混合料冷拌技术,将其用于道路冷再生工程,不仅可以解决传统道路维修价格高、浪费资源和污染环境等问题,可以充分利用旧有材料,具有节省能源、不产生污染等环保优势,沥青路面再生技术是一项绿色环保技术,是经济效益较高的路面修复技术。是一种新式的沥青拌和物,目前已成为国际上道路维修改造的主要方法之一。

沥青路面再生技术的常用方法有三种:现场冷再生技术、现场热再生技术和工厂热法再生技术。从节约能源和运输费用的角度看,现场冷再生是最合适的方式。采用泡沫沥青作为道路现场冷再生的一种再生剂和稳定剂,有其突出的优势。

2.泡沫沥青的产生机理

沥青发泡的基本过程。就是通过向热沥青(140℃以上)中加入一定量的经过精确计量的冷水滴(环境温度),通常水为沥青质量的1%~2%而制成的。当注入的冷水滴遇到热的沥青时,小水滴表面发生热量(能量)交换,使水滴加热至100℃。同时沥青冷却,沥青传递的热量超过了蒸汽潜热,导致体积膨胀,产生蒸汽。水蒸气在一定压力下压入沥青的连续相,沥青体积发生膨胀,因而会产生大量的泡沫。随着融有大量蒸汽泡的沥青从喷嘴喷出,压缩蒸汽膨胀使略微变凉的沥青形成薄膜状,并依靠薄膜的表面张力将气泡完全裹覆,表面活性进一步增强。在膨胀过程中,沥青膜产生的表面张力抵抗蒸汽压力直到一种平衡状态。发泡过程中产生的大量气泡以一种不稳状态的形式存在,泡沫将会逐渐破灭。

在发泡的过程中,沥青的粘度显着降低,使之能与高速搅拌状态下的冷湿集料具有很好的裹覆性能。而产生泡沫沥青的过程中并没有化学反应,所以不改变沥青本身的各种物理性质。

这种裹覆作用在常温下只针对集料中的细集料,通过裹覆细料形成高粘度的沥青胶浆,并在压实作用下粘结粗集料形成强度,增加了混合料的粘聚性,改善沥青与矿料拌和的和易性,减少沥青混合料中自由沥青的厚度,从而节省沥青用量。

3.应用前景

(1)泡沫沥青再生主要用于公路的大修,将其用于道路冷再生工程,不仅可以解决传统道路维修价格高(可降低10%左右的沥青用量),浪费资源和污染环境等问题,而且可以充分利用旧有材料,具有节省能源、不产生污染等环保优势。

(2)用泡沫沥青混合料取代半刚性基层后,可以避免半刚性基层的收缩开裂及由此引起沥青路面的反射裂缝存在;可以改善半刚性基层的沥青路面,对重载车来说具有更大的轴载敏感性;和因为半刚性基层非常致密,它基本上是不透水或者渗水很差的材料,成为导致路面破坏的直接原因。泡沫沥青作为一种新型道路材料已经引起许多国家道路行家的重视。

(七)废旧沥青混合料再生技术

1.简述

我国从上个世纪80年代开始高速公路的建设,多数采用沥青混合料类路面,按照沥青混凝土路面的设计寿命15年左右计算,大约从2000年开始即进入大修期。我国90年代以前路面设计特点,是路面的设计荷载偏低,沥青路面结构层偏薄,实际汽车荷载超重、偏载相当严重,及自然因素的综合作用,至使早期的高速公路路面损坏严重,即使不破坏,会出现诸如网裂、沉陷、车辙、壅包等各种病害并逐步扩展,严重影响行车。现在每年都有许多沥青路面需要进行大修,或提高路面等级。

以往当需要更换新的沥青面层时,就有大量的旧沥青路面需要挖掘和洗刨出来。一方面路面建设要大量使用新石料,造成自然环境破坏;另一方面,将大量翻挖、铣刨的沥青旧料废弃,不仅污染了环境,增加了大量的旧料处置费用,还造成了资源浪费。而废旧沥青混合料是路面废料的一种,而这些材料是可以再生利用的资源。国外实践证明,废旧沥青混合料合理掺配后,比起全部使用新料铺筑的路面具有更好的稳定性能,又能满足路面的使用要求。

从目前国外的再生工艺看,沥青混合料的再生工艺主要有“就地冷法再生”、“就地热法再生”、“工厂冷法再生”和“工厂热法再生”四种方法。

2.应用前景

对于废旧沥青混合料再生利用,国外,有些国家已达到沥青路面材料可以100%的回收再利用,而且可以多次重复利用。从而也可以保护沥青和集料这两类有限的资源,节约生产和运输费用,节省道路投资和养护费用,减少环境污染。对于废旧沥青再生剂的开发,会为社会带来了显着的经济效益。

(八)排水沥青路面施工技术

1.简介

排水沥青路面主要特点是其孔隙率比较高(空隙率一般处于20%之间)故又称多孔性路面,而且这种高孔隙率具有良好的吸声特性,故也称为低噪声路面。

由于雨水能通过路面空隙从路面内部排走,使路面表面不致产生很厚的水膜,与路面两侧基层布设的透水软管联合使用,减轻或避免了高速行车所产生的溅水和喷雾,增强路面的抗滑能力,提高道路的交通安全性。这种路面结构被广泛应用于降雨量大且集中的地区修建高速公路和城市快速路。

2.应用前景

排水沥青路面应用从城市道路环保和降低道路噪音方向有很好的发展前景。

排水沥青路面采用了较大的颗粒,这意味着路面将不会很快被磨耗掉,沥青表面的孔隙也不会很快被堵塞。而且,排水沥青具有更好的渗水性能,和软式透水管联合使用,这样,可以减少水花喷溅和潮湿路面造成车轮打滑现象,也就提高了道路的安全性。因此应用前景广阔。

(九)新型桥梁伸缩缝——无缝伸缩缝

无缝伸缩缝是一种填充式伸缩缝,它是70年代由英国发展起来的。这两道伸缩缝主要采用了英国PRISMO公司研制的高分子聚合体改性沥青BJ-200,这种沥青材料本身具有粘性强、弹性大、韧性好的特点。它与精选小石子的特殊结合能提供足够的强度和韧性,其水平方向的伸缩量达±25mm,垂直方向的伸缩量达±3mm,完全可以满足一般公路和高等级公路上占绝大多数的中小桥梁、立交通道桥梁伸缩量的要求,并具有以下明显优点:

(1)易施工,无需复杂的机械装置。

(2)完全防水,可以防止水基盐进入伸缩缝造成的损坏。

(3)提供平稳行驶的路面;汽车通过无噪音。

(4)施工快速,施工后很短时间内便可通车(天冷1小时,天热4~5小时)。

(5)易维修,如果遭到突然损坏,可以很容易维修。

(6)可以于相接路面一起修补。

(7)免维护,不存在因机械装置磨损而更换机械装置。

(8)可以进行面层防滑修饰。

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