¿Investigación sobre la tecnología de aplicación de hormigón fibroasfáltico?
A través de la investigación sobre el rendimiento en carretera y las propiedades mecánicas de las mezclas asfálticas ordinarias y las mezclas asfálticas con fibras, se ha demostrado que la adición de fibras puede mejorar significativamente la estabilidad a altas temperaturas, la resistencia al agrietamiento a bajas temperaturas y la estabilidad al agua. de las propiedades de las mezclas asfálticas y puede aumentar efectivamente la integridad y flexibilidad de la mezcla, haciéndola adecuada como material de pavimento para plataformas de puentes. Al mismo tiempo, se estudió el control de la construcción de pavimentación con mezcla de fibra asfáltica en la plataforma del puente de la autopista del anillo noroeste de Yangzhou.
Con el desarrollo del transporte por carretera en nuestro país, cada vez existen más puentes de grandes luces. La calidad y durabilidad de la superficie de la carretera afectan directamente la seguridad, el confort, la durabilidad y los beneficios de inversión de la conducción. Los pavimentos de los puentes de grandes luces suelen ser difíciles de mantener debido al gran volumen de tráfico y a la falta de caminos de evacuación alternativos, por lo que deben tener una larga vida útil.
Para satisfacer los crecientes requisitos del transporte moderno para pavimentos de puentes de hormigón asfáltico, han surgido asfalto modificado SMA, hormigón asfáltico epoxi, mezcla de masilla asfáltica, hormigón asfáltico fundido y otros materiales y técnicas de pavimentación de superficies. . Aunque el rendimiento es bueno, requiere equipo especial, es difícil de construir o su costo es relativamente alto, lo que dificulta su promoción a gran escala por un tiempo. En vista de las condiciones de ingeniería específicas de la Autopista del Anillo Noroeste de Yangzhou, este artículo selecciona una mezcla de fibra asfáltica como material de pavimentación de la plataforma del puente.
1 Estudio sobre el comportamiento en carretera de mezclas asfálticas de fibra
Este estudio realiza primero pruebas en carretera sobre dos tipos de mezclas asfálticas con estabilidad a alta temperatura, resistencia al agrietamiento a baja temperatura y estabilidad al agua. pruebas de desempeño para evaluar integralmente el desempeño de mezclas asfálticas y el efecto reforzante de las fibras.
1.1 Ensayo de estabilidad a alta temperatura de la mezcla asfáltica
Dado que la resistencia y rigidez (módulo) del pavimento de hormigón asfáltico disminuyen significativamente con el aumento de la temperatura, con el fin de garantizar que el asfalto El pavimento de concreto se mantiene Bajo la acción repetida de cargas motrices en temporadas de alta temperatura, no se producirán enfermedades como olas, desplazamientos, surcos y giros de lodo. El pavimento debe tener una buena estabilidad a altas temperaturas, es decir, debe tener la. capacidad de resistir la deformación permanente bajo carga. La prueba de surcos es ampliamente reconocida y adoptada por países de todo el mundo porque puede reflejar mejor el proceso de formación de surcos. Este estudio utiliza una prueba de ahuellamiento para evaluar la resistencia a la ahuellamiento a alta temperatura del hormigón asfáltico con fibra.
Los resultados de las pruebas muestran que la resistencia a la rodadura de la mezcla asfáltica mejora después de agregar fibra. Esto se debe a que la formación de surcos se debe principalmente a la compactación de la mezcla asfáltica en la etapa inicial de la prueba y a la deformación del flujo lateral de la mezcla asfáltica en la etapa posterior. Agregar fibra o no agregar fibra tiene poco efecto en la deformación por compactación inicial de la mezcla, pero tiene un mayor impacto en la deformación por flujo lateral posterior. Después de agregar fibra, la fibra absorbe y estabiliza el asfalto, aumentando la viscosidad y cohesión del asfalto. Al mismo tiempo, gracias al refuerzo de fibras entrecruzadas, se mejora la integridad, la resistencia al corte y la resistencia al surco de la mezcla asfáltica. A partir de los resultados de la estabilidad dinámica se puede ver que las fibras pueden mejorar significativamente la resistencia a la rodadura a altas temperaturas de las mezclas asfálticas.
1.2 Prueba de rendimiento a baja temperatura de la mezcla asfáltica
La mezcla asfáltica es un material sensible a la temperatura y su rendimiento cambiará mucho con los cambios en la temperatura ambiente. A medida que la temperatura disminuye, la resistencia y rigidez de la mezcla asfáltica aumentarán significativamente, pero su capacidad de deformación disminuirá significativamente y puede ocurrir una falla frágil.
La baja temperatura afecta principalmente la resistencia a la tracción y la capacidad de deformación de la mezcla asfáltica, provocando así el agrietamiento de la mezcla asfáltica a baja temperatura. Este estudio evalúa la resistencia al agrietamiento a baja temperatura de mezclas asfálticas probando sus propiedades mecánicas a -10°C.
Se puede ver en los resultados de las pruebas que la adición de fibra mejora efectivamente la flexibilidad del material del pavimento a baja temperatura, lo que permite que el pavimento se adapte mejor a la deformación de la plataforma del puente en condiciones de baja temperatura. temporada y reducir la deformación de la plataforma del puente que es propensa a ocurrir en la temporada de bajas temperaturas, grietas por contracción por temperatura y grietas por fatiga. Esto es de gran importancia para mejorar el rendimiento a baja temperatura de los pavimentos de tableros de puentes.
1.3 Prueba de estabilidad del agua de la mezcla asfáltica
Si hay humedad en el pavimento de hormigón asfáltico, bajo la carga dinámica de las ruedas del automóvil, el agua que ingresa a los huecos del pavimento continuará generando dinámica La presión del agua y los ciclos repetidos de succión al vacío reducen la adherencia del asfalto y pierden gradualmente su fuerza cohesiva. Luego, la película de asfalto se desprende de la superficie del agregado y la mezcla asfáltica se vuelve cada vez más suelta, creando baches y pavimento de concreto asfáltico suelto. Por lo tanto, se debe prestar atención a la capacidad de las mezclas asfálticas para resistir los daños causados por el agua.
Este artículo realizó por primera vez una prueba Marshall empapada y los resultados mostraron que la estabilidad residual Marshall empapada de diferentes grados y diferentes mezclas asfálticas era mucho mayor que los requisitos de especificación. Aunque este método de prueba es simple de operar, no puede reflejar bien la pérdida temprana de agua del pavimento de concreto asfáltico real. Para evaluar más efectivamente la estabilidad del agua de las mezclas asfálticas, en este estudio se realizó una prueba de división por congelación y descongelación.
Los resultados de las pruebas muestran que la adición de fibra puede mejorar la estabilidad del agua de la mezcla asfáltica, y la fibra tiene un gran efecto de mejora en la mezcla asfáltica ordinaria. Esto se debe principalmente a que la fibra puede absorber parte del asfalto, aumentando así la cantidad de asfalto y aumentando la saturación del asfalto y se espesa la película asfáltica estructural adherida al material mineral, lo que reduce el daño por corrosión del mortero asfáltico por el agua y; mejora la resistencia del mortero asfáltico a los daños naturales. La capacidad de proteger contra los daños ambientales mejora la capacidad de la mezcla para resistir los daños causados por el agua. La mezcla asfáltica modificada en sí tiene una fuerte estabilidad al agua, por lo que la mejora de la fibra no es obvia.
Además, para mezclas con la misma matriz asfáltica, el efecto de mejora de la fibra sobre la estabilidad del agua de la mezcla asfáltica modificada AK213A es mejor que el de la mezcla asfáltica modificada AC220I. Esto se debe a que cuanto más fina es la gradación del material mineral, mayor es la superficie específica del material mineral fino, más fuerte es la interacción con el asfalto y las fibras y mayor es la mejora en la estabilidad al agua de la mezcla asfáltica.
2 Estudio de las propiedades mecánicas de la mezcla fibroasfáltica
Cálculo de parámetros de las propiedades mecánicas del hormigón asfáltico en la capa estructural de pavimento de tablero de puente, incluyendo la resistencia a la tracción a la rotura y el módulo de resiliencia a la compresión. Se probaron las propiedades mecánicas de diversos materiales de pavimentación bajo los tipos de gradación superior e inferior del pavimento de la plataforma del puente Yangzhou Ring Expressway.
2.1 Prueba de división de la mezcla asfáltica
Esta prueba midió la resistencia a la tracción y el módulo de rigidez de falla de la mezcla asfáltica en caliente a 65438 ± 05 ℃.
Se puede ver en los resultados de la prueba que después de agregar fibras de refuerzo a AK213A, se mejora la resistencia a la tracción de la mezcla asfáltica. Esto se debe principalmente al hecho de que el interior de la muestra se encuentra en un estado de tracción en condiciones de división. El daño de la muestra se debe principalmente a la insuficiente fuerza de unión interna para resistir la carga externa, mientras que la fibra aumenta la fuerza de unión entre ellas. el asfalto y el material mineral, mejorando la fuerza de unión entre los agregados mejora aún más la capacidad anti-división de la mezcla asfáltica.
Al mismo tiempo, después de agregar fibras de refuerzo a la mezcla asfáltica, el módulo de rigidez a falla de la mezcla asfáltica también aumenta. Sin embargo, el módulo de rigidez a falla aumenta lentamente, lo que indica que la mezcla asfáltica reforzada con fibras tiene mayor capacidad de deformación (flexibilidad) y es más adecuada para la deformación del tablero del puente.
Además, el efecto de refuerzo de la fibra sobre la mezcla asfáltica ordinaria es más evidente que el de la mezcla asfáltica modificada. Esto se debe principalmente a la fuerte adhesividad del propio asfalto modificado, y el papel de las fibras no puede reflejarse plenamente.
2.2 Ensayo de compresión uniaxial de la mezcla asfáltica
Este artículo midió la resistencia a la compresión y el módulo de resiliencia a la compresión de la mezcla asfáltica a 65438 ± 05 ℃.
Los resultados de la prueba muestran:
(1) La resistencia a la compresión de la mezcla asfáltica en la superficie de la carretera ha mejorado significativamente, pero el módulo de resiliencia a la compresión ha disminuido, lo que indica que la adición de La flexibilidad de la mezcla asfáltica aumenta después de agregar fibras orgánicas poliméricas.
(2) Después de agregar fibra a la mezcla asfáltica, las propiedades de compresión tanto de las mezclas asfálticas ordinarias como de las mezclas asfálticas modificadas mejoran, pero el efecto de mejora sobre las propiedades de compresión de las mezclas asfálticas ordinarias es más obvio;
(3) La fibra mejora las propiedades de compresión de la mezcla asfáltica AK213A mejor que la AC220I.
3 Aplicación de la mezcla asfáltica de fibra
3.1 Construcción de la mezcla asfáltica de fibra
En la construcción de la mezcla asfáltica de fibra, se debe prestar atención al mezclado y al laminado. En esta construcción, las fibras se introducen en la mezcladora de asfalto mediante un equipo de adición especial. Para garantizar la distribución uniforme de las fibras en la mezcla asfáltica y evitar el desgaste excesivo del agregado debido a un tiempo de mezclado en seco demasiado prolongado, este estudio realizó un mezclado de prueba de la mezcla: el tiempo de mezclado en seco fue de 14 s, 17 s y 20 s respectivamente, y se observó el efecto de mezcla de la fibra media; se realizó una prueba de extracción en la mezcla para verificar la proporción de la piedra de afilar y se comparó el contenido de partículas con un tamaño de partícula menor a 0,075 mm en diferentes tiempos de mezclado; A través de la mezcla de prueba, se sacaron las siguientes conclusiones.
(1) Al observar la apariencia de mezclas asfálticas con diferentes tiempos de mezclado en seco, se encontró que las fibras en las mezclas asfálticas con tiempos de mezclado en seco de 17 s y 20 s estaban uniformemente dispersadas y no se produjo aglomeración de fibras. encontró. En la mezcla asfáltica con un tiempo de mezclado en seco de 14 segundos, las fibras se dispersan relativamente uniformemente y ocasionalmente se observa adhesión de las fibras.
(2) A través de la prueba de extracción, se encontró que el contenido de partículas de la mezcla asfáltica con un tamaño de partícula menor a 0.01075 mm bajo los tres tiempos de mezclado en seco estaba cerca del valor mediano de diseño, y no No hubo degradación del agregado causada por el aumento del tiempo de mezclado en seco. El contenido de partículas de 2,36 mm en la mezcla asfáltica en los tres tiempos de mezclado en seco es bastante diferente del valor medio de diseño, pero también está dentro del rango requerido.
Los diversos indicadores de volumen de la mezcla de prueba cumplen con los requisitos técnicos estipulados en las especificaciones chinas. Mediante inspección visual de la uniformidad de la fibra y pruebas de extracción, y considerando factores como el rendimiento de la construcción, se determinó que el tiempo de mezclado en seco de la mezcla de fibra AC-20 es de 17 segundos, y el tiempo de mezclado en húmedo es el mismo que el de la mezcla asfáltica ordinaria. .
Teniendo en cuenta la dificultad de compactar el hormigón asfáltico con fibra, este estudio añadió el requisito de una recompactación secundaria mediante un rodillo de neumáticos de caucho de 20 t sobre la base del esquema de compactación de hormigón asfáltico ordinario.
3.2 Inspección de calidad de la mezcla de fibra asfáltica
La inspección de calidad de la construcción de la mezcla de fibra asfáltica incluye principalmente la inspección de la proporción de mezcla y la prueba Marshall, así como el grado de compactación en el sitio y el coeficiente de permeabilidad al agua. prueba.
La prueba de proporción de la mezcla determina principalmente la gradación y el contenido de asfalto de la mezcla mediante pruebas de extracción. Los resultados de la prueba muestran que no hay anomalías en la gradación de la mezcla y que la relación aceite-piedra está cerca de la relación aceite-piedra óptima diseñada. Se tomaron y aislaron las muestras, y después de alcanzar la temperatura de moldeo Marshall especificada, se formó la muestra Marshall y se probaron su estabilidad, valor de flujo, porosidad, saturación y otros indicadores. Los resultados fueron relativamente normales.
Una vez completada la construcción del pavimento del tablero del puente, se tomarán núcleos del tablero del puente para detectar la compacidad de la capa de pavimento y se realizará una prueba de penetración para detectar el coeficiente de permeabilidad al agua. A juzgar por los resultados de las pruebas, el grado de compactación promedio calculado por la densidad máxima teórica y el grado de compactación mínimo calculado por la densidad Marshall son 94,8%, 94,1% y 98,9% respectivamente, lo que cumple con los requisitos técnicos correspondientes.
Desde la perspectiva del coeficiente de permeabilidad, el coeficiente de permeabilidad de dos de los 12 puntos en el pavimento inferior de la autopista del anillo noroeste de Yangzhou supera los 50 ml/min, uno está en el borde de la carretera y el otro está en el cruce de dos adoquines. El pavimento no es fácil de compactar y requiere una atención especial. Al pavimentar con mezcla asfáltica de fibra, los coeficientes de permeabilidad al agua de todos los puntos de medición son inferiores a 50 ml/min.
4 Conclusiones
Basado en las características del tablero del puente de la Autopista de Circunvalación Noroeste de Yangzhou, combinadas con su construcción y los resultados de la inspección de calidad, este artículo realiza un estudio sobre el desempeño de la carretera y sus características mecánicas. Propiedades de la mezcla asfáltica de fibras. La investigación llevó a las siguientes conclusiones.
(1) La adición de fibra puede mejorar significativamente la resistencia a la rodadura a altas temperaturas de las mezclas asfálticas, aumentar efectivamente la flexibilidad a bajas temperaturas de los materiales del pavimento y mejorar la estabilidad al agua de las mezclas asfálticas. Es adecuado para condiciones lluviosas. y áreas de carga pesada en el sur. Pavimentación de tableros de puentes de carreteras de alta calidad.
(2) La investigación sobre las propiedades mecánicas del hormigón asfáltico reforzado con fibras muestra que agregar una cierta cantidad de fibras orgánicas a la mezcla asfáltica puede aumentar efectivamente la integridad y flexibilidad de la mezcla y mejorar su resistencia a Resistencia a la rotura y al agrietamiento. Sin embargo, su módulo de división y su módulo de compresión aumentan lentamente, lo que mejora la adaptabilidad de la mezcla de fibra asfáltica a la deformación.
(3) Tomando como fondo el pavimento del puente de la Autopista del Anillo Noroeste de Yangzhou, se estudió la tecnología de mezcla y compactación de la mezcla de fibra asfáltica. A juzgar por el efecto de pavimentación, el pavimento de hormigón con fibra asfáltica está razonablemente clasificado y los indicadores técnicos cumplen con los requisitos, la densidad del pavimento está dentro del rango requerido, el coeficiente de permeabilidad del pavimento es pequeño y la estanqueidad del pavimento es buena; .
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