南方网讯(记者/陈伟峰 通讯员/惠清宣)沥青路面因施工期短、行车舒适性好、易于维修等优点,已成为我国高等级公路路面的主要结构型式。随着人们对出行需求的不断增加与环保意识的不断增强,对沥青路面的功能提出了更多的要求,路面功能不仅仅局限于满足传统的耐久舒适等要求,同时对安全节能等功能提出了更多要求。然而,在高速、重载、大交通量的现代交通条件下,沥青路面逐渐暴露出了车辙严重、抗滑性能衰减过快等影响行车安全的问题;同时,传统的Marshall设计方法并不能充分模拟现代重型振碾压实设备,不仅导致沥青混合料油石比过大,而且会导致现场压实度标准偏低,使得沥青路面的耐久性并未得到最大程度地提升。国内外对上述问题做了许多研究,然而相关研究仍存在以下不足。
(1)抗车辙问题。广东省作为经济大省,又地处亚热带高温区,在高温重载条件下,沥青路面车辙与耐久性面临着严峻考验。路面车辙是在高温与车辆耦合作用下沥青混合料颗粒发生迁移而产生的,与高温、交通荷载、路面材料及密实度等密切相关。相关研究大多从改性沥青与抗车辙剂的应用与路面结构优化等方面提高沥青路面的抗车辙性能,存在造价高或效果欠佳的问题,车辙问题并未得到很好地解决。相关研究很少涉及从材料设计方法、路面降温技术及强嵌挤级配等等方面综合起来去解决车辙问题;而且,传统上采用逐级填充试验进行级配优化,但该方法以密实度作为指标,不能反应与车辙直接相关的集料嵌挤力,进而影响了级配优化效果,所得到的级配远非最优。
(2)运营期抗滑耐久性不足的问题。高速公路车速高、车流量大、车辆大型化、重型化的趋势以及严重超载的交通条件导致沥青路面不断被加速磨光、抗滑性能急速下降,道路的使用寿命明显达不到设计年限的要求,甚至存在通车2~3年内便表现出抗滑性能不足的现象。
(3)传统设计方法的问题。传统的Marshall设计方法并不能充分模拟现代重型振碾压实设备,不仅导致沥青混合料油石比过大,而且会导致现场压实度标准偏低,使得沥青路面的耐久性并未得到最大程度地提升,导致沥青路面的养护维修过于频繁。
基于上述背景,惠清项目开展“安全与节能沥青路面关键技术研究”,开发具有降温抗车辙与净味功能的新型改性沥青材料,在夏季高温季节降低沥青路面温度8℃左右,大幅提高路面的抗车辙性能;基于颗粒流数值模拟与室内试验,开发强嵌挤抗滑型矿料级配,大幅提高沥青混合料的抗车辙性能与表面构造深度;提出安全节能型沥青混合料的GTM设计方法,与传统设计方法相比,提高沥青混合料的综合性能至少30%,大幅延长路面使用寿命,并节约油石比0.2~0.4%。研究成果可大幅提高沥青路面的安全性能,节省沥青用量,延长沥青路面使用寿命降低维修能耗。