沥青路面改性技术新进展

沥青路面改性技术新进展第1页/共35页报告内容1.何为沥青路面2.沥青路面材料3.沥青路面病害4.改性技术发展5.沥青路面温度场6.沥青路面车辙7.实验结果分析8.结语第2页/共35页1）定义：在路床上铺以垫层、基层、沥青混合料面层。多为半刚性基层沥青路面，也有柔性基层沥青路面。误区：沥青混凝土路面（实际有AC、SMA、OGFC、沥青表处、沥青贯式…）。

1.何为沥青路面第3页/共35页3）应用：路面类型及其使用率（高等级公路）

欧美国家中国四川沥青路面

＞95%

＞90%

85～90%

水泥路面＜5%

＜10%

10～15%1.何为沥青路面2）范畴：路面工程道路工程土木工程。土木工程四大范畴：材料、结构、工艺、维修。第4页/共35页路面材料范畴：路面材料土工材料1）土工材料（Geomaterials）：用于土木工程的主体材料，如砖、石、土、CC、BM等非金属材料。

其物理结构有三大类：

均质性材料

水硬胶结性材料

颗粒性材料

土工材料多为颗粒性材料（Granularmaterials），

其强度构成：2.沥青路面材料

c-

值第5页/共35页2）基本力学性质：颗粒性与粘弹性。路面材料大多具有这样的二重性。2.沥青路面材料第6页/共35页3）路面材料种类

路面材料在使用中通常为混合材料。面层AC、SMA、OGFC（BBDr）、沥青表处、沥青贯入式…基层水泥稳定碎（砾）石、二灰稳定碎（砾）石、级配碎石柔性基层…垫层天然砂砾、级配碎石…4）路面材料的技术要求：（公路工程技术规范）。2.

沥青路面材料混合材料：沥青混合料、水泥混凝土、稳定类材料、级配砂等。原始材料：砂、(碎)砾石、沥青、水泥、石灰、粉煤灰等；

第7页/共35页1）常见病害（归纳为三）：开裂、水损坏、车辙。

2）技术标准（试验分析）：开裂低温弯曲破坏应变B、疲劳参数（k，n）水损坏残留稳定度MS0、冻融劈裂强度比TSR车辙动稳定度DS3.沥青路面病害第8页/共35页3）我国沥青路面实践的三阶段及病害：

年代路网结构沥青路面病害1988～1996第一代高等级公路通车反射裂缝1997～2001高等级公路逐渐成网水损坏2002～至今高等级公路网逐渐加密车辙病患

改善沥青路面的重要手段改性沥青混合料。3.沥青路面病害水损害第9页/共35页4.改性技术发展1）改性技术的历史延革第10页/共35页4.改性技术发展2）国际前沿的沥青混合料改性技术：

由“沥青的改性”发展为“混合料的改性”，改性方式由“内掺式”转变为“外掺式”。第11页/共35页3）沥青混合料的改性技术及常用改性剂:

4.改性技术发展改性技术沥青的改性（内掺式）混合料的改性（外掺式）工艺类别物理改性化学改性单一改性复合改性常用改性剂SBS、SBR、PE、炭黑等，以胶体磨工艺为主。以SBS、EVA、EMA等为主，加化学稳定剂。各类纤维、废旧橡胶粉和塑料粉、硅藻土等。国外PRI和Duroflex等添加剂，国产ExM外掺改性剂等。第12页/共35页4）实例：早在1997年全球受调查的22个国家或地区改性沥青使用量

改性沥青种类分类使用量使用量总计内掺式改性沥青热塑性类（塑料类）18万吨120万吨弹胶质类（橡胶类）12万吨热塑性弹胶质类90万吨外掺式改性沥青外掺聚合物160万吨320万吨外掺纤维160万吨特制沥青硬沥青13.5万吨18.3万吨复级沥青3万吨其它1.8万吨4.改性技术发展第13页/共35页1）实体工程：四川省广元至巴中高速公路，2x2车道，路线长121Km；研究选择3种路段（微丘区、山岭区、过度区）。2）路面结构与传感器布设：①同时针对道路、桥梁；②超车道，距中央分隔带2m；③双传感器/测点（纵向间隔1m）。

5.沥青路面温度场第14页/共35页5.沥青路面温度场2）路面结构与传感器布设：第15页/共35页3）测试数据采集技术：①蓄电池供电、自动数据采集仪；

5.沥青路面温度场第16页/共35页②软件自动管理；

③测试1次/30min，采集1次/月、导入电脑。

3）测试数据采集技术：5.沥青路面温度场第17页/共35页4）测试数据分析：5.

沥青路面温度场第18页/共35页4）测试数据分析：5.

沥青路面温度场第19页/共35页1）车辙已成为沥青路面最突出的问题。国内外、省内外；四川成雅、绵广、南广…。客观原因：重载化，山区高速公路，全球变暖？四川成雅高速公路车辙测试6.

沥青路面车辙第20页/共35页1）车辙已成为沥青路面最突出的问题。6.

沥青路面车辙第21页/共35页2）沥青面层的荷载应力与温度场。车辙产生：高温、渠化交通（应力场与温度场）；力学原因：外因（载荷、高温）

内因（粘塑性）；

6.

沥青路面车辙第22页/共35页3）车辙发生在沥青面层中的层厚范围。

6.

沥青路面车辙荷载应力场与温度场分析表明：1.荷载剪应力在路面深度5cm左右达到最大值；2.夏季沥青路面在路表0～10cm内为高温区域；3.研究表明，低车速会使荷载对路面的作用时间延长，即等

价于对路面作用次数的增加。第23页/共35页3）车辙发生在沥青面层中的层厚范围。

重要认识：车辙处治应考虑在路面10cm范围内。6.

沥青路面车辙第24页/共35页1）试验研究目的：不同改性技术（内掺式、外掺式）对沥青混合料路用性能的改善效果。7.

试验结果分析2）基本试验条件：沥青埃索70#基质沥青集料峨眉山玄武岩、成都草坝矿粉级配AC-13C、2.36mm筛孔通过率为29.2%油石比马歇尔试验确定油石比为5.0%

试验内容马歇尔试验、车辙试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验、疲劳试验改性方式内掺式（5%SBS成品、3%Sasobit）外掺式（4‰PRI、PS路面强力剂）第25页/共35页法国PRI美国硫磺沥青2）基本试验条件：德国Duroflex7.试验结果分析第26页/共35页2）基本试验条件：PS路面强力剂7.试验结果分析第27页/共35页3）不同改性技术的改性效果比较。7.试验结果分析第28页/共35页3）不同改性技术的改性效果比较。基本认识：1.外掺式改性技术（PS、PRI）总体上优于内掺式改性技术（SBS、

Sasobit）；

2.外掺式改性技术能极大地改善高温稳定性，同时能兼顾水稳和低温抗裂，但内掺式SBS改善低温抗裂效果最好；3.在SBS、Sasobit、PRI、PS四种改性技术中，PS路面强力剂的综合改善效果最好。7.试验结果分析第29页/共35页4）外掺PS不同剂量时的改性效果。

基本认识：随着PS剂量的增加，改善效果更佳。我们推荐PS剂量宜为4‰（占混合料的比例）。7.试验结果分析第30页/共35页1）我国当前沥青路面的首要问题是车辙，通过荷载应力场分析和

温度场分析，油面层的10cm范围内均应改性（如中、上面层）。2）要高度重视现代改性沥青混合料技术的发展方向，即由“沥青的改性”发展为“混合料的改性”，改性方式也由“内掺式”转变为“外掺式”。3）外掺式改性沥青混合料的高温稳定性明显优于内掺式；内掺式SBS改性沥青对低温及水稳改善最佳。4）外掺式改性技术可以避免传统改性沥青的离析问题（真正的化学法改性除外），对于存储、配伍、养护具有明显优势。8.

结语第31页/共35页5）沥青路面的温度变化主要发生在油面层范围，而在基层顶面以下的温度变化较小；说明油面层的传热性能和（或）温度敏感性较强。6）其它研究成果：1.彩色路面技术；2.白加黑路面技术；3.沥青路面热再生改性技术;4.低能耗沥青路面铺装技术（RT沥青温拌剂）；5.沥青混合料的热传导与沥青路面温度场；6.材料的流变性能与路面的技术性能。8.结语第32页/共35页关于路面设计与建设管理的建议1）结合实际、明确需求，应有“目标函数设计法”的理念。（到底需要解决什么问题？到底需要达到什么样的技术目标？）2）公路面对大自然，综合了众多的社会服务功能，应有“权重设计法”的理念。

（主要技术问题是什么？若干问题的权重排序？）3）路