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高强度陶粒在沥青路面的应用

陶粒的生产与应用已经在社会上去的了长足的进步，被应用于社会的方方面面，现在线技术已经将陶粒的制造领向高强度的研究方向，高强度的陶粒可以支撑高强度轻型混凝土。高强度轻型混凝土有哪些优点呢。

自重轻：CL30以上的高强轻骨料混凝土的表观密度为1600kg/m3-1950kg/m3，比相同强度等级的普通混凝土轻25%-30%。由于自重轻，对于大跨度的桥梁而言，恒载占有很大的比重，减轻自重可以有效地降低结构内力，使桥梁跨度增大，减少桥墩数量；可以减少上部结构的预应力钢筋数量；降低基础处理的费用。对于地震地区的桥梁工程而言，由于地震作用和上部结构的自重成正比，当采用高强轻骨料混凝土，可显著降低地震作用。

更高的耐久性：使用轻骨料能有效避免混凝土的碱骨料反应问题，使桥梁的使用寿命得以延长。轻骨料混凝土还具有低渗透性，具有很好的耐磨性和抗冻融能力。根据对使用了20年的日本某些桥梁的调查表明，结构轻骨料混凝土桥梁中裂缝减少，碳化、盐的渗透也减少，轻骨料混凝土提供了比普通混凝土更高的耐久性。针对海边环境的许多使用超过80年的结构轻骨料古老结构的调查表明，验证了在实验室条件下得出的抗蚀性3。我国1976年和1980年两次对1966年开始先后建成的多座跨度在16.0-21.4m的轻骨料混凝土公路桥实地调查，发现200号轻骨料混凝土经过12年后强度增长到400号，15年后还有增长趋势；碳化深度平均1.2-1.4mm，比同龄期普通混凝土的略低；未发现钢筋锈蚀现象；桥面轻骨料混凝土耐磨性良好，陶粒虽然外露，但并未磨损或者凹损。轻骨料混凝土还具有很好的抗裂性。同普通混凝土相比，由于轻骨料混凝土的热膨胀系数和弹性模量较小，使得冷缩和干缩作用引起的拉应力相对较小，从而使轻骨料混凝土构件的抗裂性较好，这可以改善构件的耐久性，延长构件的使用寿命，并可以降低桥梁建成运营后的维护费用。

很好的抗震性能：由于轻骨料混凝土的弹性模量低，梁体的自振周期将变长，变形能力强，梁体破坏时可以消耗更多的变形能，因而抗震性能好。由于地震作用和上部结构成正比，轻骨料混凝土比普通混凝土轻，地震产生的水平剪力低，有利于桥梁抗震。

沥青混合料中粗集料一般采用石灰岩玄武岩或辉绿岩。石灰岩磨光值低，采用其铺设的路面抗滑性能差。玄武岩磨光值较高，采用其铺设的路面初期抗滑性能较好，但随着集料表面被磨光，路面抗滑性能降低，而且受资源分布的影响，原料稀少且成本较高。

页岩陶粒是以页岩为原料，经烧胀而成的一种人造轻集料，其毛体积密度仅为普通集料石灰岩的60%左右。页岩陶粒的内部为细密蜂窝状微孔结构，外部为一层纹理粗糙耐磨的釉质层。其多孔结构使得页岩陶粒具有较高的吸音系数和较低的弹性模量，不仅可以起到降噪减振的效果，而且其多孔结构形成的纹理结构使得路面面层具有耐磨持续抗滑的性能；页岩陶粒的导热能力差，在运输摊铺和碾压过程中降温慢，便于沥青混合料的施工组织；此外页岩陶粒较普通集料洁净，在拌合过程中产生的灰尘较少，比较环保。高强页岩陶粒沥青混合料在城市和高速公路中具有广泛的推广应用价值，尤其是在隧道与桥面铺设中，这种面层材料不仅具有持续抗滑减振降噪的性能，而且能减轻桥梁自重，这将有效节约工程成本。美国20世纪50年代进行了页若陶粒制备沥青混合料的相关研究，并将其成功运用于稀浆封层表面处治热拌冷拌等路面与桥面结构中，并形成了页岩陶粒沥青混合料设计手册，试验表明用页若陶粒制备的沥青混凝土路面具有抗滑性持久对久性好行车安全和经济等优点。国内于2003年采用高强碎石型页岩陶粒制备了AC20I型沥青混合料，并采用人工摊铺，810t双简钢轮压路机碾压铺设了10m的试验段。

针对沥青混合料中各种矿料的毛体积密度相差较大的问题提出了体积质量转换的矿料配合比设计方法，利用高强页岩陶粒制备出了各项性能指标满足施工技术规范要求且轻质抗滑降噪的密实型沥青混凝土。
粗集料的选择：页若陶粒按强度等级不同可分为普通陶粒与高强陶粒；按成型方式的不同又可分为破碎型和圆球型。普通陶粒的强度等级较低国球型胸粒表面光滑，与沥青间的粘附性较差，而破碎型陶粒表面粗糙不规则，与沥青的粘附性相对较好，因此采用900级破碎型高强页岩陶粒。采用公路工程集料试验规程中测试方法测得高强页岩陶粒与普通集料（石灰岩玄武岩）的基本性能。
以高强页岩陶粒为主要原料，采用体积质量转换法设计沥青混合料矿料配合比，制备了一种各项性能指标满足公路沥青路面施工技术规范设计要求的高强页岩陶粒沥青混合料，并成功应用于路面工程。高强页岩陶粒沥青混合料路面具有轻质抗滑与降噪的特点，其毛体积相对密度为1.97，是普通沥责混合料的75%；路面初始摩擦系数摆值为64BPN，行车2年之后路面摩擦系数摆值为60BPN；路面噪音指标较普通沥青混合料路面降低了3dB。

所以各种实验表明使用陶粒作为沥青路面的原料，可以使路面在某些方面得到提升，这一研究成果正在慢慢步入实际使用中。

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