R型預(yù)防性再生封層技術(shù)講解93頁（PPT）_ppt

1、“預(yù)防性”再生封層技術(shù) 隨著我國公路網(wǎng)的不斷完善，通車?yán)锍虜?shù)在不斷攀升，公路養(yǎng)護(hù)已成為繼公路建設(shè)熱潮之后，必須正視的一個(gè)問題。而在公路養(yǎng)護(hù)工作中， “預(yù)防性養(yǎng)護(hù)”已成近幾年討論的熱點(diǎn)，想必大家對(duì)“路況和使用壽命曲線”，即PCI曲線不會(huì)陌生。從這張圖上可以清晰地看到，在不同的時(shí)間，針對(duì)于不同的路況，采用恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)方法，可有效地恢復(fù)路況指標(biāo)，延長路面使用壽命。而與之相反，如果不及時(shí)對(duì)路面采取恰當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)措施，隨著時(shí)間的推移，路況指標(biāo)呈急劇下降的趨勢。當(dāng)路況衰退到一定程度時(shí)，就不得不投入大量的資金，進(jìn)行大修或重建。從PCI指標(biāo)圖中，還不難看出，在路面投入使用的早期，由于PCI的衰減幅度不大，因此在這個(gè)

2、時(shí)候及時(shí)采取正確的養(yǎng)護(hù)方法，可投入較少的資金，輕松地恢復(fù)路況指標(biāo)，起到以小博大的效果。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的概念公路服務(wù)年限 (年) 重建的分隔點(diǎn)原始路面優(yōu)良中差很差預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的概念路面管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)優(yōu)良中差很差公路的服務(wù)年限（年）延長的路面壽命延長的路面壽命預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是一種養(yǎng)護(hù)的理念，其基本出發(fā)點(diǎn)是通過早期養(yǎng)護(hù)，延緩路面病害的發(fā)展過程，從而推遲大修或重建的時(shí)間，延長路面的使用壽命，最終獲得更高的費(fèi)效比。美國科研機(jī)構(gòu)的研究表明，在整個(gè)路面壽命周期內(nèi)進(jìn)行3-4次的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)可以延長使用壽命10-15年，節(jié)約養(yǎng)護(hù)費(fèi)用45%-50%。也就是說，早期投入1元錢進(jìn)行行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，可節(jié)省今后大修費(fèi)用6-8元。我

3、國交通部“十一五”公路養(yǎng)護(hù)管理事業(yè)發(fā)展綱要中第十二條也明確規(guī)定：“全面推行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。牢固樹立全壽命周期養(yǎng)護(hù)成本理念。以現(xiàn)有高速公路、普通干線和重要旅游公路為重點(diǎn)，圍繞路況檢測調(diào)查、分析評(píng)價(jià)、養(yǎng)護(hù)決策和工程實(shí)施四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，抓緊研究制訂預(yù)防性養(yǎng)護(hù)相關(guān)制度措施。積極推廣應(yīng)用預(yù)防性養(yǎng)護(hù)新設(shè)備、新技術(shù)和新工藝”。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的概念路況與使用壽命曲線適當(dāng)?shù)臅r(shí)間對(duì)應(yīng)實(shí)際路況采用正確的養(yǎng)護(hù)方法和產(chǎn)品路面養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵Pavement Preservation預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的方法有很多種，如灌縫、霧封層、微表處和碎石封層等等。也許有很多人會(huì)問，到底哪一種養(yǎng)護(hù)方法最好?沒有最好的養(yǎng)護(hù)方法，只有最適當(dāng)?shù)摹?“再生封層技術(shù)

4、”，瀝青路面“預(yù)防性” 養(yǎng)護(hù)的一種最佳栓釋。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù) 養(yǎng)護(hù)方法路況良好 (PCI=80)路況一般 (PCI=60)路況較差(PCI=40)封縫1 - 30 - 20灌縫1 - 50 - 30 霧封層1 - 30 - 10 再生封層3 - 51 - 30 碎石封層4 - 103 - 50 - 3 微表處4 83 - 51 - 4 薄層罩面4 - 103 - 72 - 4典型的路面壽命延長時(shí)間（年）瀝青路面的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)就從再生封層開始吧！ 正在吸收納什維爾(美國田納西州首府) 正在噴灑粉色消失表明被路面吸收2006年8月18日施工3天后的實(shí)景照片加拿大薩斯喀徹溫公路2006年8月15日現(xiàn)場施

5、工照片F(xiàn)P2-再生封層研究 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：美國亞利桑那州溫斯洛市，95號(hào)高速公路40英里處，位于I-40以北 施工材料：xx再生劑 施工時(shí)間：2001年10月1日 拍照時(shí)間：2006年10月195年的應(yīng)用見證！xx再生劑未處理通常，再生劑應(yīng)為“陽離子工程乳液”，其中富含飽和烴和芳香烴（輕餾分）。也有可能經(jīng)過瀝青和聚合物進(jìn)行改性?！邦A(yù)防性”再生封層的主要功能是軟化瀝青路面的脆硬部分，滲透并融于原瀝青路面， 通過改善原路面瀝青混合料的基本性能，延長路面的使用壽命?！邦A(yù)防性”再生封層技術(shù)的關(guān)鍵就是讓原老化路面最大程度地吸收再生劑。什么是“預(yù)防性”再生封層技術(shù)？說到再生封層技術(shù)，可能大家并不陌生，甚至有人

6、曾經(jīng)試用過所謂的“老化瀝青再生劑”。目前，市場上主要有兩大類再生劑：一類是大家較為熟悉的“煤焦油基材料”；另一類，則是我今天要介紹的石油精煉材料。近幾年，“老化瀝青再生”的概念在業(yè)內(nèi)得到了熱炒，“煤焦油基材料”也得到了一定程度的推廣。煤焦油基材料最突出的特點(diǎn)就是具有很好的視覺效果，施工后，路面黝黑。但缺點(diǎn)也很突出，如施工后不久路面出現(xiàn)網(wǎng)裂、反光及脫落等問題；另外，由于煤焦油是一種強(qiáng)致癌物，存在著一定的環(huán)保隱患。因此，經(jīng)過幾年的推廣，“老化瀝青再生”的概念在業(yè)內(nèi)沒有得到廣泛地認(rèn)可，更多的是負(fù)面的評(píng)價(jià)，被普遍認(rèn)為是概念的炒作。目前，國內(nèi)再生封層技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀煤焦油基封層材料的施工效果圖原路面封層效

7、果不久出現(xiàn)龜裂煤焦油基封層材料施工效果圖事實(shí)上，煤焦油基材料在北美確實(shí)有非常大的市場，但并沒有作為公路預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法而被廣泛應(yīng)用，而是被大量應(yīng)用于停車場及社區(qū)道路的美化，作為裝飾性封層在被使用。但近些年，由于環(huán)保問題受到了公眾的廣泛關(guān)注，煤焦油基封層材料在北美的應(yīng)用受到了越來越多的限制。事 實(shí) 而作為業(yè)內(nèi)唯一一種不含瀝青質(zhì)的純?yōu)r青再生劑，xx再生劑進(jìn)入中國市場較晚，因此容易被混淆或誤解為煤焦油基材料的同類產(chǎn)品。而事實(shí)上，xx再生劑在北美已有超過50年成功應(yīng)用的輝煌歷史，在美國和加拿大很多州、省交通廳的養(yǎng)護(hù)產(chǎn)品目錄中都可找到它的身影。那么xx再生劑到底是一種什么樣的產(chǎn)品？在揭開她神秘的面紗之前，

8、先讓我們來回顧一下瀝青的基本組成。事 實(shí) 瀝青混凝土拌和料砂石料9496%瀝青46%穩(wěn)定成分：瀝青質(zhì)活性成分: 飽和烴初級(jí)酸次級(jí)酸極性化合物（膠質(zhì)）（國內(nèi)四組分法：瀝青質(zhì)、飽和分、芳香分和膠質(zhì)）瀝青的成分(北美采用五組分法)瀝青的老化原因“短期老化” - 瀝青在短暫的熱拌和過程中，受空氣氧化和部分活性成分揮發(fā)的作用，會(huì)發(fā)生大量的化學(xué)降解，瀝青各組分的平衡被打破。通常，經(jīng)過拌和的瀝青針入度僅為原始值的60%-75%。 從這個(gè)數(shù)據(jù)不難看出，“短期老化”雖然持續(xù)的時(shí)間很短，但對(duì)瀝青性能的破壞力還是很強(qiáng)的，進(jìn)而影響到新建瀝青路面的整體性能?！霸缙诶匣?- 壓實(shí)后的新建瀝青路面，仍然具有一定的滲透性，

9、需要依賴通車后的反復(fù)輾壓，路面才會(huì)逐漸密實(shí)。而在通車前后的這段時(shí)間，大量空氣和水滲透到新建瀝青路面，也會(huì)加速新建路面的老化?！伴L期老化” - 瀝青路面通車后，受到環(huán)境溫度、太陽輻射、空氣氧化、水侵蝕、交通磨損等外界因素的影響，瀝青將進(jìn)一步老化，即進(jìn)入“長期老化”周期，具體表現(xiàn)為路面發(fā)白、變脆、面層骨料脫落等，進(jìn)而引發(fā)裂縫、坑槽和透水等路面病害。這種長期老化過程將會(huì)持續(xù)減弱瀝青路面的使用性能。瀝青“活性成分”的缺失導(dǎo)致與瀝青“穩(wěn)定成分”的失衡，引起瀝青老化甚至失效對(duì)癥下藥對(duì)癥下藥“預(yù)防性”再生封層技術(shù)就是本著瀝青路面缺什么、補(bǔ)什么的原則而引伸出的一種實(shí)用的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，可有效地補(bǔ)充路表瀝青因氧

10、化而損失的瀝青活性成分，恢復(fù)瀝青各組分間的平衡，進(jìn)而提高原瀝青路面的整體性能，有效延長路面的使用壽命3-5年。 原始瀝青 老化瀝青再生封層后的瀝青瀝青成分變化示意圖飽和烴初級(jí)酸膠質(zhì)（極性化合物）瀝青質(zhì)次級(jí)酸西安（西太路）瀝青四組分及三大指標(biāo)檢測結(jié)果再生劑的秘密 表面上看來，再生封層技術(shù)的工作原理并不復(fù)雜，但如何恰到好處地補(bǔ)充老化瀝青路面缺失的活性成分，并非易事。再生劑與瀝青同為石油提煉產(chǎn)品，應(yīng)具有超強(qiáng)的吸附和滲透能力。特殊的原油產(chǎn)地和配方?jīng)Q定了再生劑特殊的分子結(jié)構(gòu)，使其具有更強(qiáng)的溶解或吸附能力，以及很好的“稀釋能力”，從而使其以“工程乳液”的形態(tài)，具備“潤濕”原瀝青路面的能力。如何評(píng)價(jià)再生劑的

11、還原能力？在北美，通過檢測老化瀝青黏度降低的程度來評(píng)價(jià)再生劑的還原能力。 通過取芯，獲取少量的瀝青拌和料，然后從中抽提、分離瀝青并進(jìn)行瀝青黏度的測量，比較再生前后老化瀝青的黏度，可以簡單、直觀地評(píng)價(jià)再生劑的還原性能。 通常，只使用芯樣頂部12.5毫米的切片來進(jìn)行檢測。美國的檢測方法美國加州交通廳設(shè)計(jì)了兩種檢測方法： 加州348號(hào)檢測方法 使用滑板式微型黏度儀測量瀝青材料的黏度 加州365號(hào)檢測方法 從瀝青芯樣切片和松散的瀝青拌和料小樣中測量瀝青的微量還原滑板式微型黏度儀 加州348和365測試方法的典型檢測結(jié)果取芯位置微黏度, 25C, MP 0.05 Sec-1 0.001 Sec-1相當(dāng)?shù)?/p>

12、針入度R1 (無再生處理)53.075014R1 (再生封層)15.542.225(80% )R2 (無再生處理)50.065514R2 (再生封層)7.620.841(193% ) 不同時(shí)期的取芯針入度對(duì)比 厚度 3個(gè)月 18個(gè)月 36個(gè)月頂層12.5 mm再生封層 82 (257% ) 48 (153% ) 40 (150% )頂層12.5 mm無再生處理 23 19 16 CITY OF COTTONWOOD HEIGHTS UTAH ( SLC AREA)取芯位置微黏度, 25C, MP相當(dāng)?shù)尼樔攵?.05 Sec-10.001 Sec-1夏山大道Before(再生前)After（再生

13、后）41.752.7163.333.031653(231% )丹弗大道Before（再生前）After（再生后）28.537.2839.268.211936(90% )以上是美國猶他州卡頓高地市的再生封層施工的檢測報(bào)告。施工是在2008年9月進(jìn)行，當(dāng)年12月份進(jìn)行取芯實(shí)驗(yàn)。取芯切片的厚度為頂層10毫米。 CHINA LAKE, RIDGECREST, CA NAVAL WEAPON CENTERCITY OF HUNTINGTON BEACH, CAHILLSBOROUGH COUNTY, FL (TAMPA, ST. PETE) ST. LOUIS, MISSOURI CITIES我國的檢測

14、方法以上簡單介紹了美國對(duì)再生劑的評(píng)價(jià)方法及部分檢測報(bào)告，接下來向大家介紹一下目前國內(nèi)再生劑的檢測方法。一類是實(shí)驗(yàn)室模擬瀝青老化，然后添加再生劑來激活老化瀝青，并檢測老化前后的瀝青指標(biāo)；另一類則與美國加州現(xiàn)行的檢測方法非常相似，通過現(xiàn)場取芯，對(duì)瀝青進(jìn)行抽提、分離，然后進(jìn)行檢測和數(shù)據(jù)對(duì)比。由于實(shí)驗(yàn)室模擬瀝青老化，是采用烘箱加熱、加壓的方式進(jìn)行，因此與路面實(shí)際老化的過程存在著一定的差異；另外，再生劑的添加量是人為設(shè)定的，最佳的添加量很難精準(zhǔn)確定；而檢測時(shí)間通常是在添加完再生劑后馬上進(jìn)行，這樣是否科學(xué)有待商榷?？傊?，模擬老化、再生的過程，存在著很多不確定因素，不能很好地反映真實(shí)情況。而現(xiàn)場取芯的實(shí)驗(yàn)方

15、法更能真實(shí)地反映再生劑的還原效果。下面以上海A2高速檢測為例，介紹一下現(xiàn)場取芯實(shí)驗(yàn)的檢測過程及數(shù)據(jù)對(duì)比。國內(nèi)再生封層檢測實(shí)例一2008年5月 22日，上海滬洋高速公路建設(shè)發(fā)展有限公司邀請(qǐng)多家施工單位，在A2滬蘆高速公路上，分別采用xx再生劑及多種煤焦油基封層材料進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，以期科學(xué)地評(píng)價(jià)老化瀝青再生劑的性能。2009年5月8日，即施工一年之后，同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院的有關(guān)部門對(duì)其中三個(gè)段路段進(jìn)行了鉆芯取樣，其中包括一種煤焦油基材料、xx再生劑及未進(jìn)行任何封層養(yǎng)護(hù)的路段(以下簡稱原樣)。對(duì)所取芯樣切割表面10毫米并取得相應(yīng)混合料，然后進(jìn)行瀝青回收和對(duì)比試驗(yàn)，內(nèi)容包括：瀝青離心抽提、蒸餾分離

16、；分離出的瀝青性能測試，主要包括針入度、軟化點(diǎn)、延度、動(dòng)態(tài)剪切流變性能（DSR）高溫性能測試 和彎曲梁流變儀(BBR)低溫性能測試。通過三種路面回收混合料瀝青的性能測試分析結(jié)果，評(píng)價(jià)再生劑對(duì)老化瀝青的還原效果。瀝青三大指標(biāo)檢測結(jié)果及評(píng)價(jià)回收瀝青針入度軟化點(diǎn)延度原樣23.578.07.5煤焦油基封層材料26.0(10% )75.510.5(40% )xx再生劑30.5(30% )77.018.0(140% )從針入度看，加入xx再生劑及煤焦油基封層材料后，瀝青針入度均增大，表明瀝青得到再生，但加xx再生劑的針入度增加最大，優(yōu)于煤焦油基封層材料。 從延度看，加入xx再生劑及煤焦油基封層材料后，瀝青

17、延度均增大，表明瀝青得到再生，但加xx再生劑的延度增加最大，明顯優(yōu)于煤焦油基封層材料。 從軟化點(diǎn)看，雖然加xx再生劑的瀝青針入度較大，瀝青較軟，但高溫性能反而好。而加煤焦油基封層材料的瀝青在針入度增加的同時(shí)，軟化點(diǎn)卻隨之降低，高溫性能有所下降。參照交通部公路工程瀝青與瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（JTJ052-2000）進(jìn)行檢測。DSR檢測結(jié)果及評(píng)價(jià)美國公路戰(zhàn)略研究計(jì)劃（SHRP）采用動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)（DSR）評(píng)價(jià)瀝青的高溫性能?；厥諡r青溫度復(fù)數(shù)模量G* Pa相位角 G*/sin kPa原樣64891569.359.5170515471.345.4576321273.603.3582135075.231

18、.95煤焦油基封層材料64738162.958.2970407963.694.5476228564.962.5282133666.621.46xx再生劑64824661.929.3570462962.305.2376271263.083.0482164964.091.83DSR檢測結(jié)果及評(píng)價(jià)從DSR試驗(yàn)結(jié)果來看，xx再生劑的車轍因子(G*/sin)大于煤焦油基封層材料的車轍因子，與軟化點(diǎn)結(jié)果一致，表明xx再生劑還原過的瀝青針入度較大，瀝青較軟，但高溫性能反而好。這是因?yàn)椤笆突?的xx再生劑富含 “石油瀝青”中的“芳香分”所致，而“煤焦油基”封層材料中雖富含有“芳烴” ，但與石油瀝青中的芳香

19、分在性質(zhì)上還是有明顯的差異。BBR檢測結(jié)果及評(píng)價(jià)SHRP規(guī)范PG分級(jí)采用彎曲梁流變?cè)囼?yàn)(BBR)來評(píng)價(jià)瀝青的低溫特性。規(guī)定是采用經(jīng)過旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱和壓力老化烘箱分別對(duì)瀝青結(jié)合料老化，然后進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)溫度定為比實(shí)際路面溫度提高10。由于本次測試材料已是實(shí)際老化后的回收瀝青，故未再經(jīng)過模擬老化。三種回收瀝青測試結(jié)果如下表所示?；厥諡r青勁度模量S，mPa斜率m原樣1760.347煤焦油基封層材料1500.351xx再生劑98.20.372 勁度模量S從小到大依次為xx再生劑、煤焦油基封層材料及原樣回收瀝青；即從勁度模量S結(jié)果來看，加xx再生劑的瀝青有最好的低溫性能； 斜率m從大到小依次為xx再生劑、

20、煤焦油基封層材料及原樣回收瀝青；即從斜率m結(jié)果來看，加xx再生劑的瀝青有最好的低溫性能。 BBR的低溫性能評(píng)價(jià)明確表明：相對(duì)于未加處理的路面，施用xx再生劑的瀝青低溫性能得到了顯著的改善；施用煤焦油基封層材料的瀝青，低溫性能有所改善, 但不明顯。檢測結(jié)論 經(jīng)xx再生劑及煤焦油基封層材料還原后，原路面瀝青的針入度、延度均比原樣增大，表明有再生效果，而xx再生劑的再生效果優(yōu)于煤焦油基封層材料。 從瀝青軟化點(diǎn)與SHRP高溫分級(jí)來看，xx再生劑的高溫性能優(yōu)于煤焦油基封層材料，表明施用xx再生劑的瀝青較軟，但高溫性能反而好。而加煤焦油基封層材料后，瀝青在變軟的同時(shí)，高溫性能卻明顯下降。 從SHRP低溫分

21、級(jí)來看，加入xx再生劑及煤焦油基封層材料后，低溫性能均優(yōu)于原樣，而加xx再生劑的低溫性能明顯優(yōu)于煤焦油基封層材料。國內(nèi)再生封層檢測實(shí)例二2009年9月，安徽合銅黃高速xx再生劑封層層施工。2009年12月，鉆芯取樣檢測，結(jié)果如下。檢測項(xiàng)目 單位 實(shí)測值 原路段回收瀝青 針入度（25） 0.1mm 22 延度（15） cm 8 軟化點(diǎn) 68 噴灑xx再生劑路段回收瀝青 針入度（25） 0.1mm 30(36.4% )延度（15） cm 16(100% )軟化點(diǎn) 63 當(dāng)然，科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法也只能做為一種評(píng)價(jià)的依據(jù)，最真實(shí)、有效的評(píng)價(jià)方法仍然來自于實(shí)際應(yīng)用，長時(shí)間對(duì)路況進(jìn)行跟蹤、觀察和數(shù)據(jù)對(duì)比，可以

22、更加直觀、真實(shí)地反映再生劑的性能。以下是一組實(shí)際應(yīng)用的對(duì)比照片，供大家參考。國內(nèi)再生封層檢測實(shí)例三(西安西太路)2010年10月施工，2012年1月現(xiàn)場取芯，2012年3月瀝青抽提并檢測。2011年11月，西安西太路施工后13個(gè)月2011年11月，西安西太路施工后13個(gè)月國內(nèi)再生封層檢測實(shí)例四左側(cè)路面，CRF乳液正在破鹵，右側(cè)已經(jīng)完成密封和灑砂左側(cè)路面，CRF乳液正在破鹵，右側(cè)已經(jīng)完成密封和灑砂FP2-再生封層研究 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：美國亞利桑那州溫斯洛市，95號(hào)高速公路40英里處，位于I-40以北 施工材料：xx再生劑 施工時(shí)間：2001年10月1日 拍照時(shí)間：2006年10月195年的應(yīng)用見證！x

23、x再生劑未處理美國蒙大納黃石國家公園內(nèi)（1970年拍攝）xx再生劑未處理美國華盛頓1979年封層1994年拍攝xx再生劑未處理 15年的見證！圓環(huán)實(shí)驗(yàn) 正像前面在介紹再生封層的工作原理時(shí)所說的，路面缺什么，就往里補(bǔ)什么，以達(dá)到激活、還原老化瀝青的功能。 但是，由于路面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工質(zhì)量、材料選擇及服務(wù)年限均有所不同，路面瀝青老化的程度有不同，因此，對(duì)再生劑的吸收率一定是不同。在進(jìn)行再生封層之前，需要針對(duì)具體的路況進(jìn)行路面吸收率的圓環(huán)實(shí)驗(yàn)，以確定最佳的灑布量。這也是再生封層與傳統(tǒng)封層層材料的主要區(qū)別。再生劑圓環(huán)實(shí)驗(yàn)確定最佳噴灑量根據(jù)吸收情況，確定最佳灑布量清掃路面定量灑布路面養(yǎng)生養(yǎng)生后的效果養(yǎng)生后撒砂，吸附多余的再生劑 施工后的效果施工數(shù)周后的效果“預(yù)防性”再生封層的作用一方面，再生封層可補(bǔ)充在建設(shè)和養(yǎng)護(hù)周期內(nèi)，路面面層瀝青活性成分的損失，恢復(fù)瀝青各組分的原始平衡。另一方面，路面面層瀝青在再生劑的作用下軟化膨脹，進(jìn)而填