瀝青路面改性技術(shù)新進(jìn)展

1、瀝青路面改性技術(shù)新進(jìn)展長(zhǎng)安大學(xué) 公路學(xué)院延西利 教授辦公：長(zhǎng)安大學(xué)-交通科技大廈512室聯(lián)系xili.yan報(bào)告內(nèi)容1. 何為瀝青路面 2. 瀝青路面材料3. 瀝青路面病害4. 改性技術(shù)發(fā)展5. 瀝青路面溫度場(chǎng)6. 瀝青路面車轍7. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析8. 結(jié)語(yǔ)1）定義：在路床上鋪以墊層、基層、瀝青混合料面層 。多為半剛性 基層瀝青路面，也有柔性基層瀝青路面。 誤區(qū)：瀝青混凝土路面（實(shí)際有AC、SMA、OGFC、瀝青表處、 瀝青貫式）。 1. 何為瀝青路面3）應(yīng)用：路面類型及其使用率（高等級(jí)公路） 歐美國(guó)家中國(guó)四川瀝青路面 95% 90% 8590% 水泥路面 5% 10%

2、 1015% 1. 何為瀝青路面2）范疇：路面工程道路工程土木工程。土木工程四大范疇：材料、結(jié)構(gòu)、工藝、維修。路面材料范疇：路面材料土工材料1）土工材料（Geomaterials）：用于土木工程的主體材料，如磚、 石、土、CC、BM等非金屬材料。 其物理結(jié)構(gòu)有三大類： 均質(zhì)性材料 水硬膠結(jié)性材料 顆粒性材料 土工材料多為顆粒性材料（Granular materials）， 其強(qiáng)度構(gòu)成：2. 瀝青路面材料 c- 值 2）基本力學(xué)性質(zhì)：顆粒性與粘彈性。 路面材料大多具有這樣的二重性。2. 瀝青路面材料3）路面材料種類 路面材料在使用中通常為混合材料。面層AC、SMA、OGFC（BBDr）、瀝青表處

3、、瀝青貫入式基層水泥穩(wěn)定碎（礫）石、二灰穩(wěn)定碎（礫）石、級(jí)配碎石柔性基層墊層天然砂礫、級(jí)配碎石4）路面材料的技術(shù)要求：（公路工程技術(shù)規(guī)范）。2. 瀝青路面材料混合材料：瀝青混合料、水泥混凝土、穩(wěn)定類材料、級(jí)配砂等。原始材料：砂、(碎)礫石、瀝青、水泥、石灰、粉煤灰等； 1）常見(jiàn)病害（歸納為三）：開(kāi)裂、水損壞、車轍。 2）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（試驗(yàn)分析）：開(kāi)裂低溫彎曲破壞應(yīng)變B、疲勞參數(shù)（k，n）水損壞殘留穩(wěn)定度MS0、凍融劈裂強(qiáng)度比TSR車轍動(dòng)穩(wěn)定度DS3. 瀝青路面病害3）我國(guó)瀝青路面實(shí)踐的三階段及病害： 年 代路 網(wǎng) 結(jié) 構(gòu)瀝青路面病害19881996第一代高等級(jí)公路通車反射裂縫19972001高等級(jí)

4、公路逐漸成網(wǎng)水損壞2002至今高等級(jí)公路網(wǎng)逐漸加密車轍病患 改善瀝青路面的重要手段 改性瀝青混合料 。3. 瀝青路面病害水損害4. 改性技術(shù)發(fā)展1）改性技術(shù)的歷史延革4. 改性技術(shù)發(fā)展2）國(guó)際前沿的瀝青混合料改性技術(shù)： 由“瀝青的改性”發(fā)展為“混合料的改性”，改性方式由“內(nèi)摻式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤巴鈸绞健薄?）瀝青混合料的改性技術(shù)及常用改性劑: 4. 改性技術(shù)發(fā)展改性技術(shù)瀝青的改性（內(nèi)摻式）混合料的改性（外摻式）工藝類別物理改性化學(xué)改性單一改性復(fù)合改性常用改性劑SBS、SBR、PE、炭黑等，以膠體磨工藝為主。以SBS、EVA、EMA等為主，加化學(xué)穩(wěn)定劑。各類纖維、廢舊橡膠粉和塑料粉、硅藻土等。國(guó)外PRI

5、和Duroflex等添加劑，國(guó)產(chǎn)ExM外摻改性劑等。4）實(shí)例：早在1997年全球受調(diào)查的22個(gè)國(guó)家或地區(qū)改性瀝青使用量 改性瀝青種類分類使用量使用量總計(jì)內(nèi)摻式改性瀝青熱塑性類（塑料類）18萬(wàn)噸120萬(wàn)噸彈膠質(zhì)類（橡膠類）12萬(wàn)噸熱塑性彈膠質(zhì)類90萬(wàn)噸外摻式改性瀝青外摻聚合物160萬(wàn)噸320萬(wàn)噸外摻纖維160萬(wàn)噸特制瀝青硬瀝青13.5萬(wàn)噸18.3萬(wàn)噸復(fù)級(jí)瀝青3萬(wàn)噸其它1.8萬(wàn)噸4. 改性技術(shù)發(fā)展1）實(shí)體工程：四川省廣元至巴中高速公路，2x2車道，路線長(zhǎng)121Km；研究選擇3種路段（微丘區(qū)、山嶺區(qū)、過(guò)度區(qū)）。2）路面結(jié)構(gòu)與傳感器布設(shè)： 同時(shí)針對(duì)道路、橋梁； 超車道，距中央分隔帶2m； 雙傳感器/測(cè)

6、點(diǎn)（縱向間隔1m）。 5. 瀝青路面溫度場(chǎng)5. 瀝青路面溫度場(chǎng)2）路面結(jié)構(gòu)與傳感器布設(shè)：3）測(cè)試數(shù)據(jù)采集技術(shù)： 蓄電池供電、自動(dòng)數(shù)據(jù)采集儀； 5. 瀝青路面溫度場(chǎng) 軟件自動(dòng)管理； 測(cè)試1次/30min，采集1次/月、導(dǎo)入電腦。 3）測(cè)試數(shù)據(jù)采集技術(shù)：5. 瀝青路面溫度場(chǎng)4）測(cè)試數(shù)據(jù)分析：5. 瀝青路面溫度場(chǎng)4）測(cè)試數(shù)據(jù)分析：5. 瀝青路面溫度場(chǎng)1）車轍已成為瀝青路面最突出的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外、省內(nèi)外；四川成雅、綿廣、南廣。客觀原因：重載化，山區(qū)高速公路，全球變暖？四川成雅高速公路車轍測(cè)試6. 瀝青路面車轍1）車轍已成為瀝青路面最突出的問(wèn)題。6. 瀝青路面車轍2）瀝青面層的荷載應(yīng)力與溫度場(chǎng)。車轍產(chǎn)生：

7、高溫、渠化交通 （應(yīng)力場(chǎng)與溫度場(chǎng)）；力學(xué)原因：外因（載荷、高溫） 內(nèi)因（粘塑性）； 6. 瀝青路面車轍3）車轍發(fā)生在瀝青面層中的層厚范圍。 6. 瀝青路面車轍荷載應(yīng)力場(chǎng)與溫度場(chǎng)分析表明：1.荷載剪應(yīng)力在路面深度5cm左右達(dá)到最大值；2.夏季瀝青路面在路表010cm內(nèi)為高溫區(qū)域；3.研究表明，低車速會(huì)使荷載對(duì)路面的作用時(shí)間延長(zhǎng)，即等 價(jià)于對(duì)路面作用次數(shù)的增加。3）車轍發(fā)生在瀝青面層中的層厚范圍。 重要認(rèn)識(shí) ：車轍處治應(yīng)考慮在路面10cm范圍內(nèi)。6. 瀝青路面車轍1）試驗(yàn)研究目的：不同改性技術(shù)（內(nèi)摻式、外摻式）對(duì)瀝青混合料路用性能的改善效果。7. 試驗(yàn)結(jié)果分析2）基本試驗(yàn)條件：瀝青 埃索70#基質(zhì)

8、瀝青 集料 峨眉山玄武巖、成都草壩礦粉 級(jí)配 AC-13C、2.36mm篩孔通過(guò)率為29.2% 油石比 馬歇爾試驗(yàn)確定油石比為5.0% 試驗(yàn)內(nèi)容 馬歇爾試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn) 改性方式 內(nèi)摻式（5%SBS成品、3%Sasobit）外摻式（4PRI、PS路面強(qiáng)力劑） 法國(guó)PRI美國(guó)硫磺瀝青2）基本試驗(yàn)條件：德國(guó)Duroflex7. 試驗(yàn)結(jié)果分析2）基本試驗(yàn)條件：PS路面強(qiáng)力劑7. 試驗(yàn)結(jié)果分析3）不同改性技術(shù)的改性效果比較。7. 試驗(yàn)結(jié)果分析3）不同改性技術(shù)的改性效果比較?；菊J(rèn)識(shí)：1. 外摻式改性技術(shù)（PS、PRI）總體上優(yōu)于內(nèi)摻式改性技術(shù)（SBS、 Sasobi

9、t）； 2. 外摻式改性技術(shù)能極大地改善高溫穩(wěn)定性，同時(shí)能兼顧水穩(wěn)和低 溫抗裂，但內(nèi)摻式SBS改善低溫抗裂效果最好；3. 在SBS、Sasobit、PRI、PS四種改性技術(shù)中，PS路面強(qiáng)力劑的綜合 改善效果最好。7. 試驗(yàn)結(jié)果分析4）外摻PS不同劑量時(shí)的改性效果。 基本認(rèn)識(shí)： 隨著PS劑量的增加，改善效果更佳。我們推薦PS劑量宜為 4（占混合料的比例）。7. 試驗(yàn)結(jié)果分析1）我國(guó)當(dāng)前瀝青路面的首要問(wèn)題是車轍，通過(guò)荷載應(yīng)力場(chǎng)分析和 溫度場(chǎng)分析，油面層的10cm范圍內(nèi)均應(yīng)改性（如中、上面層）。2）要高度重視現(xiàn)代改性瀝青混合料技術(shù)的發(fā)展方向，即由“瀝青的改性”發(fā)展為“混合料的改性”，改性方式也由“內(nèi)

10、摻式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤巴鈸绞健薄?）外摻式改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性明顯優(yōu)于內(nèi)摻式；內(nèi)摻式 SBS改性瀝青對(duì)低溫及水穩(wěn)改善最佳。4）外摻式改性技術(shù)可以避免傳統(tǒng)改性瀝青的離析問(wèn)題（真正的化學(xué)法改性除外），對(duì)于存儲(chǔ)、配伍、養(yǎng)護(hù)具有明顯優(yōu)勢(shì)。8. 結(jié) 語(yǔ)5）瀝青路面的溫度變化主要發(fā)生在油面層范圍，而在基層頂面以 下的溫度變化較??；說(shuō)明油面層的傳熱性能和（或）溫度敏感 性較強(qiáng)。6）其它研究成果：1. 彩色路面技術(shù)；2. 白加黑路面技術(shù)；3. 瀝青路面熱再生改性技術(shù);4. 低能耗瀝青路面鋪裝技術(shù)（RT瀝青溫拌劑）；5. 瀝青混合料的熱傳導(dǎo)與瀝青路面溫度場(chǎng)；6. 材料的流變性能與路面的技術(shù)性能。8. 結(jié)語(yǔ)關(guān)于路面設(shè)計(jì)與建設(shè)管理的建議1）結(jié)合實(shí)際、明確需求，應(yīng)有“目標(biāo)函數(shù)設(shè)計(jì)法”的理念。（到底需要解決什么問(wèn)題？到底需要達(dá)到什么樣的技術(shù)目標(biāo)？）2）公路面對(duì)大自然，綜合了眾多的社會(huì)服務(wù)功能，應(yīng)有“權(quán)重設(shè)計(jì)法”的理念。（主要技術(shù)問(wèn)題是什么？若干問(wèn)題的權(quán)重排序？）3）路面