（道路与铁道工程专业论文）改性乳化沥青微表处在坦桑尼亚应用.pdf

摘要 近几年，预防性养护技术受到越来越多的关注，使用预防性养护技术可以延长路 面的使用寿命，降低全寿命周期成本，保证路面的使用性能。 微表处技术作为预防性养护技术之一，其使用在坦桑尼亚已经被证明了是非常经 济和环保的。然而由于技术水平有限，缺乏劳动力以及缺乏政府的支持，微表处目前 在坦桑尼并没有等到推广。 在本论文介绍了坦桑尼亚公路网规划概况、气候状况、公路路面结构设计方法 及路面材料概况。然后将中国与坦桑尼亚对沥青路面性能评价方法进行了对比，其中 对坦桑尼亚路面破坏的主要原因进行了分析。对改性乳化沥青进行了机理分析，提出 选择改性乳化沥青的方法，并总结了适应坦桑尼亚的改性乳化沥青。但微表处中所用 的原材料矿料与添加剂进行了中坦两国技术标准的对比，对微表处混合料设计内容及 方法进行了阐述。 在本论文中，研究了s b r 改性乳化沥青和天然橡胶改性乳化沥青的性质。在沥青 结合料中使用b u t o n a l n x l1 1 8 对沥青进行改性可以使沥青在重复高应力变形下 维持较好的弹性恢复性能。 在道路的使用和维修中，基于材料的选择，混合料的级配组成，人力资源以及适 合的气候条件，本论文同时分析研究了一种成功的微表处技术。通过室内试验证明在 坦桑尼亚使用微表处技术必须考虑上述因素。 最后，论文对比了四种路面预防性养护技术并进行了经济性评价。本论文采用了 平均年收益成本分析和评价了微表处，稀浆封层，沥青罩面以及碎石同步封层的经济 性，证明了微表处是一种最经济有效养护的技术。 关键词：预防性养护；改性乳化沥青；微表处；龟裂；车辙 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r st h e r eh a sb e e nr e n e w e di n t e r e s ti nu s i n gp r e v e n t i v em a i n t e n a n c e t e c h n i q u e st oe x t e n dp a v e m e n tl i f ea n d t oe n s u r el o wl i f ec y c l ec o s tf o rr o a d i n f r a s t r u c t u r en e t w o r k t h i st h e s i si sd i s c u s s i n gt h ep o t e n t i a lu s eo fm i c r o - s u r f a c i n gi nt a n z a n i aa so n eo f p r e v e n t i v em a i n t e n a n c et e c h n i q u et h a th a sp r o v e dt ob eb o t hc o s te f f e c t i v ea n df r i e n d l yt o e n v i r o n m e n t a l m i c r o s u r f a c i n gi sn o ty e tw i d e l yu s e di nt a n z a n i ad u et ol o wl e v e lo f t e c h n o l o g y ，l a c ko fm a n p o w e ra n dl a c ko fp o l i t i c a lw i l l i n gb u th a sm a n ya d v a n t a g e s c o m p a r e dt oo t h e rp r e v e n t i v em a i n t e n a n c e t h i st h e s i sa l s oi n t r o d u c e sg e n e r a lp l a no ft a n z a n i ar o a dn e t w o r k ，c l i m a t i cc o n d i t i o n ， d i f f e r e n tm e t h o d so f r o a dp a v e m e n td e s i g na n dc o m p a r ep a v e m e n te v a l u a t i o nm e t h o d su s e d i nc h i n aa n dt a n z a n i at od e t e r m i n et h ep e r f o r m a n c eo fa s p h a l tp a v e dr o a d s m a i nr e a s o n sf o rr o a df a i l u r ea n dt h es t r u c t u r eo fe m u l s i o nm o d i f i e da s p h a l tw e r ea n a l y z e d t of i n do u tt h eb e s tm e t h o do fs e l e c t i n gas u i t a b l ee m u l s i o nm o d i f i e da s p h a l tt os u i tt h e s i t u a t i o no ft a n z a n i a d i f f e r e n tm i xd e s i g nw e r ed o n ea n dt e s t e di nt h el a b o r a t o r yt of i n d o u tt h eb e s tm a t e r i a lt ob eu s e di nt h em i xo f m i c r o s u r f a c i n gw h i l eo b s e r v i n gb o t h i n t e r n a t i o n a ls l u r r ys u r f a c i n ga s s o c i a t i o n i s s aa 14 3 - 2 0 0 5 】a n dc h i n e s e 【j t gf 4 0 2 0 0 4 】s p e c i f i c a t i o n s p r o p e r t i e so fb i n d e rm a t e r i a l h a v eb e e ns t u d i e dw i t ha t t e n t i o nt os b rm o d i f i e d e m u l s i o na s p h a l ta n dn a t u r a ll a t e xm o d i f i e de m u l s i o na s p h a l t s t h e s ep o l y m e r si nt h e a s p h a l tb i n d e rc a nb ef u r t h e rm o d i f i e dw i t hb u t o n a l n x 1118t oe n a b l et h ea s p h a l t m a i n t a i nh i g h e re l a s t i cr e c o v e r ya f t e rr e p e a t e dh i g h e rs t r e s s e sd e f o r m a t i o n s t h es t u d ya l s ol o o ka tas u c c e s s f u lu s eo fm i c r o - s u r f a c i n gw h i c hd e p e n d so nm a n y p a r a m e t e r sl i k ep r o p e rm a t e r i a ls e l e c t i o n ，m i xd e s i g n ，a p p l i c a t i o nr a t e ，w o r k m a n s h i p ， m a t e r i a lc o m p a t i b i l i t ya n df a v o r a b l ew e a t h e rd u r i n ga p p l i c a t i o na n dc u r i n g l a b o r a t o r y t e s t sh a v eb e e nc o n d u c t e dt op r o v et h ep o t e n t i a l i t yo fm i c r o s u r f a c i n gi nt a n z a n i ab a s e do n t h o s ep a r a m e t e r s e c o n o m i ca n a l y s i sw a sc o n d u c t e da n df o u rt h i ns u r f a c i n gp r e v e n t i v em a i n t e n a n c e t e c h n i q u e sw e r ec o m p a r e du n d e rg i v e na s s u m p t i o n s m i c r o s u r f a c i n g ，s l u r r ys e a l ，t h i n h o t - m i xa s p h a l to v e r l a y sa n dc h i ps e a lw e r ea n a l y z e du s i n ga n n u a lc o s tm e t h o d t h e a n n u a lc o s to fe a c he l e m e n to fc a p i t a li m p r o v e m e n tw a sd e t e r m i n e db ym u l t i p l y i n gt h ec o s t f o u n df o rt h ea s s u m e dl i f e s p a nb ya l la p p r o p r i a t ec a p i t a lr e c o v e r yf a c t o r ( c r f ) m i c r o s u r f a c i n gp r o v e dt ob et e c h n i c a l l ye c o n o m i c a l k e yw o r d s ：p r e v e n t i v em a i n t e n a n c e ，n a t u r a ll a t e xm o d i f i e da s p h a l t ，s b rm o d i f i e da s p h a l t ， s t r u c t u r a la n dn o ns t r u c t u r a lm o d eo fr o a ds u r f a c ef a i l u r e ，m i c r o s u r f a c i n g ， a l l i g a t o rc r a c k s ，r u t t i n g ，l o s so fs k i dr e s i s t a n c e ，h i g h e rt i r ep r e s s u r e ，d i r e c ts u n 1 1 1 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名厮p 枣兰渔 锄口7 年。占月口日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时， 署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：1 坼，事堑坦伽司年皓月，。日 导师签名： 劲枷1 i o 日 长安大学硕十学位论文 1 1 课题的提出 第一章绪论 过去，许多国家把他们的道路资金集中在新路面建设、修复建设以及改建上。目 前，许多国家都集中于养护现有路面，在必要时扩大现有路面公路网。面对预算的约 束和有限的自然资源，他们通过适当的途径进行许多的研究，从而保护现有路面。 在美国，联邦高速公路资金集中用于新建路面和对现有路面的改进。由于新建路 面的建成通车没有得到及时的养护维修，直到路面破坏重建，从而留下了长期的隐患。 目前由于许多基础设施的存在，使联邦资金的重点转向路面的维修和养护。根据美国 联邦高速公路管理局最近报道的数字( f h w a - s a 一9 6 1 2 7 ，联邦管理局，1 9 9 6 【l 】， 美国高速公路系统中高速公路路面的情况是：每年花费将近5 0 0 亿美元来保持现有路 面系统。然而目前美国每年花费大约2 5 0 亿美元，如果将整个系统从目前的水平提升 到一个较好水平的花费估计要2 0 0 0 亿美元。以此看来，他们很显然不可能以传统的方 法来使路面管理在养护的水平。这许多不同水平“不可能”的存在，使得路面养护策 略需要修改。19 8 0 年，在美国f r e d e r i c kr a s c h i n gg m b h 博士根据高速公路研究策 略( s h r p h 1 0 1为了预防性养护和h 1 0 5 h - - 1 0 6 为了材料革新) 1 2 1 题出了 微表处。在9 0 年代美国开始着手调查微表处，凭借着具有建筑和材料规格，使得微表 处取得很好的效果。在道路维修工业上的有效成本的有效改革开始得到改善。现在微 表处已经在全美国得到认可，不仅是在处理车轮压痕表面问题的有效成本的问题上， 而且还在其他一系列的表面问题上。 中国在新建路面和改进现有路面方面的投资很大。这些道路的建成通车留下了长 期的隐患。全国各地几乎在每一个角落都有新建路面和大型路面修复工作在进行。近 年来，中国开始兴建新的路面，并养护现有路面。对使用稀浆封层和微表处进行了研 究，以适应中国的实际情况。目前在中国许多现有路面都是通过微表处来保护的。 第一章绪论 坦桑尼亚每年经济增长不到7 ，而且每年依靠捐助资金进行公路的建设和养护 活动。在2 0 0 0 年，坦桑尼亚同其合作伙伴如美国、英国、欧盟、科威特基金、非洲开 发银行、丹麦( d a n i d a ) 、挪威( n o r a d ) 、日本( j i c a ) 、b a d e a 、世界银行 和国际发展协会、南韩、联合国发展项目、荷兰和瑞典( s i d a ) 签署了2 5 年发展计 划。2 0 0 8 年，将看到所有道路连接范围和地区公路网的建成，及铺设公路路面的改进 1 3 l 0 养护维修主要靠坦桑尼亚道路基金董事会监督的道路资金支付，而基金董事会的 道路基金是靠内部税收获得。董事会于1 9 9 7 年成立，并且在2 0 0 0 年有效的开展活动。 2 0 0 0 年到2 0 0 4 年间，坦桑尼亚因道路养护路面集资及增加的税收情况见表1 1 。 表1 1 不同年份的投资数额 2 0 0 0 0 12 0 0 i 0 22 0 0 2 0 32 0 0 3 0 4 a m o u n tc o l l e c t e dp e rf i n a n c i a l y e a r ( t a n z a n i as h i l l i n g sb i l l i o n ) 4 7 2 5 25 2 8 8 15 9 3 9 06 7 3 4 2 随着养护路面所需资金的显著增加，坦桑尼亚仍旧有许多需要重建或修复的道路 ( 这就在此需要捐助资金，而这些捐助资金，以后需带息被偿还) 。近日，由于预算约 束养护路面己被列为重点。由于专家建议了一个能提供高质量路面，而且在许多年内 会是花费最少的预防措施，因此坦桑尼亚道路资金董事会为道路代理商发放资金已显 示努力养护现有路面结构。 - - - - - - - - p r e v e n t i v em a i n t e n a n c e t i m eo rt r a f f i c ( l o gs c a l e ) 图1 1 预防性养护改善使用寿命 2 n 口。暑_【口ijoj_口u_iid 长安大学硕 ：学位论文 10 0 e x c e l l e n t 嚣 翟 。 g o o d 是 毫 翟f a i r o 室p o o r 挈 芒v e r yp o o r 0 f a i l e d 5 1 5 2 0 图1 2 不同养护时间的效果 图1 1 指出预防性维护的应用能延长路面的寿命。 路面状况 p r e v e n t i v em a i n t e n a n c e - ( 预防性维修) r e h a b i l i t a t i o n ( 修复) r e c o n s t r u c t i o n ( 重建) t i m eo rt r a f f i c ( 1 0 9s c a l e ) 一( 路龄或路况) 在坦桑尼亚，许多道路路面发生病害，是由于环境因素，建筑材料，超重，超负 载，较差的工作质量等因素所导致。在坦桑尼亚，大部分道路路面密封量估算低于0 5 亿欧携( 相当于标准铀) 超过其设计寿命。马路表面破坏和减少其性能破坏( 质量) ， 而其结构能力依然良好。常见路面破坏有：抗滑能力下降、车辙、开裂、横面和纵向 裂缝，老化、泛油和破裂。 微表处可以解决了许多并非结构上出现的路面破坏问题。这从现有的传统的道路 维修到更先进的路面养护维修，他们将提供一个每4 美元到5 美元之间的路面维修， 这样可省1 美元。这种情况通常被描述在图1 2 中1 4 l o 维修路面的方法有许多种，而微表处与其他类型的维修方法相比，被证明是成本 效益和环境关系最好的。图表1 3 1 8 显示微表处的优越性1 5 i ，依据天然材料的总量的 3 第一章绪论 使用超过预期寿命的三种相对的路面维修方法，依据光化学反应，可能通过光化学反 应引起温室效应，酸雨和臭氧层空洞的增加。 岂 舌 孟 善 氅 i n “1 3 ，n ； 图l 3 c o s to p t i o n st oa d d r e s s ar u t t e oa n dp o l i s h e dp a v e m e n t ! 嘲 ：弼 m i c r os u r f a c i n gm i l l i n g h m a 圈1 4 微表处与热拌沥青铺装的费用对比 c r o 1 4 0 删l 图1 5 c 0 2 的挥放量对比 k 空 学蛳i 学* 论女 9 2 船焉拌涨脓h e i l l 叼自l * 瞻e 删a k m s 蝌l a n m i k , c o q 幡“怖 s t l h i s p 图1 , 6 估计挥放到大气层 a c i d i n c ，c 3 tf o np o t e n t k l l 船k gn o ，- e q u i v a l e n l sp e rl a n em i l e c o l dm i x h 0 0 m a s p h a l t m o d i f i e dh o b m l x r l i c r o s l l f a c i n g a s p h a l t 图17 估计排放到太气层 篇煸鼍x r 。 艘贤k 。 h o t - m i x a s p h , t e c o e f f i c i e n c y p o r t f o l i oc o n m 删e n v i r o n m e z i b ， m m a c tw i t ha | u m m h e a h 种l l lc o s t 圉l8 生态效益相结合的组合对环境的影响，每年的治疗费用 第一章绪论 混合使用各种设计，工艺，设备，微表处可用于以下这些情况1 6 l ： 1 在快速开放交通适用于3 8 英寸( 9 5 毫米) 薄，微表处可增加防滑力，色彩比 度，表面恢复，使用寿命为高速，繁密的交通车道。这些项目往往在一个小时 内开始通车。 2 现代，连续负荷路面可铺设每天5 0 0 吨微表处，无长时间交通阻塞。这相当于 平均每天敷面6 6 英里( 1 0 6 千米) 3 对机场，密级配微表处产生的表面防滑，无损害飞机引擎岩石松动。 4 因为很薄，恢复的地表奔经城市干道和交通路口，微面不会影响排水，没有露 道牙。 5 微表处适用于解决在雨期出现的打滑问题。微表处的构造深度，使该地区安全 使用。 6 因为能够有效地运用在3 8 英寸( 9 5 毫米) 或少于3 8 英寸( 9 5 毫米的微面， 每屯混合覆盖更多区域，造成经济成本的重铺路面。 7 创造了新的路面，可以抗车辙，抗夏季的挤浆和冬天的裂缝。 8 适用于硅酸盐水泥路面和沥青路面( 通常混凝土上有粘结层) ，微表处往往用 于在最小的额外的静荷载内给光滑的桥面修复防滑表面。 9 用作刮痕路线，微表处可以提供横向水平表面。 1 0 延长施工季节它特别适用于夜间重交通街道，公路，机场。 1 1 适用常温，微表处油低能量要求。对环境安全，不排放污染物。 1 2 微面的寿命通常超过3 年。 1 3 最多可填车辙轮1 1 2 英寸( 2 5 1 2 5 毫米) 深，并在路面稳定时没有地方塑 性变形，微表处有这一独特能力解决问题，不需要轧齿边。 甚至最好的表面也受到时间，天气和交通的麽损和扯裂，没有永久的表面。按计 划进行路面养护计划，可达节省路面维修成本。 妥善利用地沥青稀浆系统( 微表处) ，将保护路面不受氧化，阻止渗流而引起损 坏的下表面，从而大大延长了现有路面的寿命。 6 长安人学硕十学位论文 通过贷款使用稀浆系统养护路面的计划，不仅有利于坦桑尼亚的路面，而且有助 于节约投资，铺筑路。 1 2 研究目的与意义 坦桑尼亚是低收入和具有庞大的国际债务的发展中国家。既然国家能通过她的公 路资金筹集公路养护资金，那就能找到更好的妥善利用的资金和扶贫公路网。 在本文中将会看出坦桑尼亚道路破的坏来源，并且提出更好的方法，在预算拮据 情况下做预防性的养护。道路损坏有许多的方面，但是我将集中于由于车辙而引起的 路表面的疲劳，水渗到道路的表层并且使老化。为了实现这一目标，我将其重点分布 在借鉴其它有经验的国家，并且利用现有道路建筑材料，道路的使用规格，材料测试 方法，路面设计程序，手工技术水平和公路建设水平。 在坦桑尼亚由于经济不发达，车辆超载运输情况较多，造成路面损害。这个问题 现在正逐步减弱，由于推行重型机器在不同路段的道路，但依然存在问题。这是一个城市 交通拥堵而造成车辙的主要来源。全市像达累斯萨拉姆具有较高的塞车，导致更高级路 面受损一个重要的原因慢速车辆造成路面重压比高速行驶的车辆要高很多。 坦桑尼亚的地理位置使得它受到大雨和长时间的阳光直射，沥青材料氧化及老化 的发生率比其他欧洲国家和美国高，几何设计上的任何错误和未经修补的裂缝，对路 面的养护手段非常薄弱路面造成很大破坏。 微表处使用的成功试验，使坦桑尼亚在预算资金内处理公路路面问题成为可能。 改性沥青乳液在微表处的使用已被证明，能把因疲劳而造成车辙的路面恢复，提供防 水的路面，提供更高服务。 1 3 国内外研究现况 微表处技术源于6 0 年代末七十年代初的德国。当时，德国的科学家用传统的稀浆 做实验，主要是增加稀浆使用的厚度，看是否能找到在狭窄的车道上填补车辙但同时 7 第一牵绪论 不破坏昂贵的高速公路路面的方法。德国科学家使用精心挑选的沥青及其混合物，加 入混合物和乳化剂，摊到深陷的车辙上，形成了稳定牢固的层面，这个结果导致了微 表处技术的出现。封层固化时间加快，与原路面粘结十分牢固，聚合物改性乳化沥青 技术也就从此问世。 美国，澳大利亚等于二十世纪八十年代开始采用这项技术，加拿大也于九十年代 初开始引进微表处技术。在美国改性乳化沥青稀浆封层在高速公路的维修养护工作中 的使用越来越普遍。其最新发展是利用聚合物改性沥青乳液铺筑稀浆封层，国际稀浆 封层协会( i s s a ) 将他分为聚合物改性稀浆封层( p s m ，常用于超薄抗滑表层) 和用于填 补车辙的聚合物改性稀浆封层( p s r ) 。i s s a 在原来的稀浆封层实施细则i s s a a l 4 3 8 3 的基础上，制定了a 1 0 5 实施指南，对微表处原材料，设计，试验，质量控制，施工等 作了全面的规定，大大促进了稀浆封层和微表处技术在全世界范围内的发展。 稀浆封层协会还对乳液性质及微表处各项性能都进行了详细的研究，对微表处技 术作出很大的贡献。例如，i s s a 的c r o b e db e n e d i c t 详细研究了乳液破乳的性质。 认为乳液破乳的速度可能会因储存时间发生改变，快裂快凝的乳液放置一段时间之后 会变成快裂慢凝型乳液，之后随着时间的变化又会变成慢裂慢凝型的乳液。乳液性质 的改变主要是由于p h 值的增大引起的1 7 1 m i k a e le n g m a 认为沥青微粒大小会影响到 乳液的物理性质，如粘度。微粒粒径越小，粒径分布越单一，则乳液粘稠度越大，微 粒不易发生沉降。粒径分布决定了粒径与水的界面膜；粒径越小，成型速度越快。通 过限制粒径大小分布可以提高混合料的路用性能隅i 。 p e t e re g i e b e la n ds t e p h e nf a i s o n 对不同级配和同级配不同沥青含量的混合 料的体积指标进行了比较，分析了不同集料种类对混合料空隙率的影响，以及细集料 和粗集料含量对体积指标的影响。实验研究证明，给定一种集料，则混合料的空隙率 也存在相对应的一个值，即使级配发生变化，孔隙率也会随之有较大的改变。同时， 集料的吸水率和集料形状也会影响混合料的空隙率。而级配也会影响混合料的拌和特 性1 9 i 。 8 k 安大学硕士学位论文 c h r i s t i n ed e n f 对湿轮磨耗实验进行了改进，称为s c r e g 表面粘结力试验。试件 高度与集料最大粒径相协调：1 2 7 m m 1 0 m m ；1 0 m m 6 8 m m ；6 3 m m 小于6 m m 。d r s u n d a r a m l o g a r a j 等人对改性乳化沥青的稳定性进行了详细的研究，采用震动试验， 泵吸试验和高温储存稳定性试验评价乳液在不同环境条件下的稳定性，并提出了相关 的技术指标。 c r o b e db e n e d i c t 认为最佳改性剂用量以及添加剂用量在车辆荷载作用下最大抵 抗竖向位移能力时取得，可由负荷试验确定出最佳的沥青用量，由4 0o c 粘结力试验 或负荷试验确定最佳的矿粉用量和添加剂用量。他还揭示了混合料乳液含量对混合料 密度的影响规律：级配和液体总量对未压实的的混合料的空隙率的影响。对于细集料 含量高的级配，密度曲线随液体总量呈v 型；对于细集料含量少的级配，更接近线型。 此外，液体总量对湿轮磨耗值也有影响。液体含量减少时，湿轮磨耗值显著增大。密 度增大时，磨耗值减小。可能是由于较多的乳液使得表面形成坚固的硬壳，从而磨耗 值小。乳液含量小时( 1 0 ) ，混合液的密度随着液体总量的增加而线性增加；乳液 含量高时( 1 6 ) ，混合料的密度随着液体总量而非线性减小。乳化剂用量和p h 值 对密度几乎没有影响。较低的p h 值会增加湿轮磨耗值。空隙率越小，粘附砂越多。 存在一个最佳的乳液用量，若乳液较多，则多余的乳液就会残留于混合料的空隙，当 空隙填满时，乳液就会停留在表面，就会粘附砂。 l a r r yg a l e h o u s e ，p e ，p l s认为微表处比较易碎，在原有路面上若存在裂 缝，则会很快反射到微表处层面。因此研究柔性微表处混合料，有效地防止反射裂缝 非常蕈要。美国于1 9 9 7 年在u s 1 3 l 高速公路上铺筑了相关的实验路，说用沥青标 号为p g 6 舡之8 ，其中掺加了5 橡胶和5 聚乙烯纤维，对0 0 7 5 m m 筛孔通过率提出 要求，以保证混合料的柔性。实践证明效果较好1 们。 两班牙的f e r n a n d e zd e lc a m p o 和法国的v i w i e r 研究认为采用间断级配的微表处 混合料可以获得很好的排水功能和抗滑功能。加入了有机纤维( 集料总质量的 0 1 0 2 ) 提高混合料的性能。a n d r e wb i c k f o r d 研究了水泥类型对混合料的影响。认 9 第一章绪论 为水泥类型会影响到混合料的拌和时间及性能。不能选择添加引气剂的水泥和早强水 泥1 1 1 i 。作为微表处混合料的添加剂。 a s t m 也制定了d 3 9 1 0 稀浆封层混合料试验和检验标准。彩色微表处也在欧美国 家广泛使用，其在摊铺技术和所用设备方面与普通微表处没有区别。 此外，欧洲还发明了纤维改性微表处，所使用的集料一般为断级配添加的纤维有 助于阻止离析。一般采用丙稀酸纤维和矿物纤维。纤维改性微表处的施工艺术与传统 的微表处相同。 美国b a s f 化学公司开发和运用的生态效应分析清楚的表明：与热拌沥青混合摊 铺技术相比，微表处的成本效率与环境影响之间的平衡，明显优越。微表处对环境的 影响最小，在运输摊铺过程中有害物质排放较少，生态效应更好。 日本乳化沥青协会( j e a a s ) 制定了橡胶沥青乳业标准。日本和西班牙都制定了 精细表面处治的相关规范。 在中国，1 9 9 9 年开始对微表处技术进行研究，2 0 0 0 年微表处技术开发列入国家经 贸委组织的“国家技术创新计划 。同年9 月，在太旧高速公路上铺筑了8 k m 的微表 处试验段。2 0 0 1 年微表处技术列入交通部殖部交通建设科技项目计划，在四川、内蒙、 天津、上海、辽宁等地也铺筑了大量试验路。截至2 0 0 3 年底中国微表处罩面面积已超 过六千万平方米。通过大量研究，取得了很大成果，得出如下主要结论： 乳化剂对改性乳化沥青蒸发残留物性能及微表处混合材料性能有很大影响 i s s a 微表处级配范围基本适合中国使用； 微表处级配宜粗不宜细。用于大交通量道路时宜采用i i i 型级配，油石比宜小不 宜大； 应当谨慎使用间断级配( 存在施工和易性问题) ； 相同油石比的情况下，i i i 型级配下限粘附砂量最大，上限粘附砂量最小：中值 级配磨耗值最小，上限磨耗值最大； 超粒径颗粒必须在施工前予以清除； 粗集料用量过大，容易在摊铺过程中产生划痕；粗颗粒容易脱落：粗集料用量 1 0 长安人学硕士学位论文 小，导致强度降低； 矿料砂当量的降低会显著缩短混合料的拌和时间、耐磨性能和抗车辙性能力， 并可能造成混合料中改性剂无法正常发挥效果。 福建南平公路局选择以废旧轮胎磨细橡胶粉作为改性剂，用于稀浆封层，通过调 整配合比，使稀浆的和易性和粘结性得到改善，同时在抗滑性和耐磨性方面优于普通 稀浆封层。 中国还研究开发了复式微表处，它是细级配低层和粗粒径断级配表层的叠合，具 有良好的密实防水性和抗滑性，还具有应力吸收作用。可作为高速公路路面和桥面处 治的一个重要工艺措施。 中国东南大学对微表处作了系统的研究。认为将改性剂进行复配( 如 2 5 s b s + 2 5 s b r ) 弥补了单用s b s 延度较小和单用s b r 弹性恢复差的弊端，总体 性能最优；对恩格拉粘度与标准粘度之间的关系进行了回归：总结了砂当量对混合料 的影响规律：并发现硫酸铝对拌和时间有很大影响，拌和时间会随硫酸铝的剂量的增 大而延长，但存在一转折点；同时自行研制开发了抗裂实验仪，并进行了相关评价1 2 1 。 河北工业大学也对微表处进行了研究，如采用m t s 实验机进行低温压缩试验来 考察混合料临界应变能密度【1 3 】。 2 0 0 4 年交通部颁布的公路沥青路面施工技术规范( j t gf 4 0 - - - 2 0 0 4 ) 中对微 表处的定义、原材料要求、设计方法、技术指标和要求、施工过程等作了规定，对微 表处在中国的推广应用及其发展提供了规范和指南。 但是微表处技术尚不完善，存在如下主要问题： ( 1 ) 目前中国的改性乳化沥青与集料的配伍性差以及改性乳化沥青储存稳定性和 可拌和时间，还要尽快成型以开放交通，这是施工过程中最常见的问题； ( 2 ) 普遍认为乳化s b s 改性沥青较困难，工艺难掌握； ( 3 ) 如何获得“慢裂快凝 的微表处混合料值得研究，即混合料既要有足够的拌 和时间，还要尽快成型以开放交通，这是施工过程中最常遇到的问题； 第一章绪论 ( 4 ) 原路面的表面状况对微表处的使用效果有很大的影响，如原路面有裂缝处， 裂缝易反射至微表处面层；此外，原路面与微表处粘结不良，易产生剥落脱皮的病害。 ( 5 ) 虎增福研究认为微表处在研究推广应侧重于如下问题：防水、抗车辙和恢复 表面功能【1 4 】 ( 6 ) 与微表处混合料相关的试验方法和评价指标体系尚不完善。 微表处在坦桑尼亚不够普及，也没有太多的研究，或小规模的研究已经完成，但研究 结果还是未知之数。丹麦和挪威已参与研究微表处在坦桑尼亚的应用，但结果很少被了 解，南非已涉及研究微表处，坦桑尼亚是南部非洲发展共同体，显然将得到调查结果。 1 4 本文研究内容 这一论文将仅限于道路的损坏，不涉及结构性破坏的路面，虽然在第三章3 我将 谈一下一般道路破坏，这将包括坦桑尼亚的结构性路面破坏。本论文将围绕主要处理 因路面疲劳而造成的车辙，因为没有公路的路面结构破坏被谈及。也就是道路将出现车 辙，但车辙的路面已经出现了结构性的压力( 在底基层和基层上没有主要破坏) 。基于理 论的灵活性，聚合物改性是用来改变沥青的性能，使之能够承受更高层次应变力薄表面 处理。丁苯橡胶胶乳与天然乳胶聚合物蜂窝表现出灵活性，并可以推延永久变形。由于 坦桑尼亚地理位置，气候偏暖而没有冬季，所以在温暖的气候，能生产好弹性粘结剂 的聚合物改性剂，被认为是行之有效的。 流变和精细高分子网络的形成将被考虑，不仅确保路面将防水而迟缓，而且对现有 的热拌沥青老化起到预防保养效果。 论文将涵盖现行的道路规范及设计程序，施工过程和材料测试的方法，形成了改性 沥青和水泥，它有能力延缓目前的道路损坏的时间，对其他国家如美国、英国、日本和 中国微表处技术和现有经验的学习和研究，在预算拮据的前提下给坦桑尼亚道路的养 护提出了建设性的意见。 1 2 长安 学删i 。学论文 第二章坦桑尼亚公路的基本情况 坦桑尼业联合其和国位于非洲尔海岸。有两个独矗的国家联合而j j 兑，它们分别是 坦刚尼克( 大陆倒家) 和赞兹巴( 岛屿国) 。坦桑尼韭北邻肯尼亚和乌干达，西与卢 旺达，布隆迪和民主刚果接壤，同时南部向赞比弧，马拉维和莫桑比克延伸，东靠印 度洋l ”i 。 图2 1 坦桑尼亚的地理位置 坦桑尼亚是南部非洲发展联盟( s a d c ) 的一员，sa d c 由1 4 个成员国组成， 分别是安哥拉，博茨瓦纳，纳米比亚，津巴布韦，莱索托，赞比亚，马拉维，坦桑尼 亚民主刚果莫桑比克，斯威士兰，马里丘斯，塞舌尔( 群岛) 和南非1 1 6 。因为 坦桑尼亚的低水平的收入和技术，它不可能独自开展道路研究活动，所有研究和发展 活动都是在s a d c 的保护伞下。 第一t 坦革m 公路的蜒奉情m 2 1 公路网规划概况 图2 2 sa d c 员国家的展示 坦桑尼亚( 大陆) 的公路网分为5 类：有主要公路干线，区域公路，区道支路 和城市道路。 主要公路干线是连接一个国家和其邻国如肯尼亚卢旺达和赞比亚的公路。同样 也连接着国内的各个地区。公路总干线与其它类公路相比，能够承受载重交通负担最 大。主干线总计9 ，9 3 5 公里，其中包括已铺路3 9 1 4 公里，未铺路6 0 2 1 公里。 区域公路是一个连接行政区总部到区域总部的所有公路。像在巾国陕西的区域公 路：咸阳到西安或渭南到西安，或宝鸡到西安等等。区域干线总计9 ，9 3 5 公里，其 中包括已铺路3 2 7 公里，未铺路1 8 6 3 0 公里。 长安大学硕上学位论文 区道是连接行政区总部到管辖区总部的所有公路。像在中国陕西渭南的区道：渭 南到合阳县，或渭南到大荔县，或渭南到蒲城县等等。区道总计2 0 0 0 0 公里，其中包 括己铺路3 0 公里，未铺路1 9 9 7 0 公里。 支路是连接所有乡村和管辖区总部的所有的公路。像在中国陕西渭南合阳县的支 ， 道：牛庄村到合阳县，、新池村到到合阳县，或韩庄村到合阳县等等。区道总计2 7 5 5 0 公里，其中包括已铺路0 公里，未铺路2 7 5 5 0 公里。 城市道路是在城市，自治区和城镇所有的道路。总计2 4 5 0 公里，其中包括已铺 路4 7 0 公里，未铺路1 9 8 0 公里 道路网的分类如下： 表2 1 坦桑尼亚道路网布局 道路分类 铺路( 公里)未铺路( 公罩)总计( 公里) 主干线3 ，9 1 4 6 ，0 2 l9 ，9 3 5 地区干线 3 2 7 1 8 , 6 3 01 8 , 9 5 7 市区公路干线3 0 1 9 ，9 7 02 0 ，0 0 0 公路干线 o 2 7 ，5 5 02 7 ，5 5 0 郊区公路干线 4 7 0 1 ，9 8 0 2 ，4 5 0 总计 4 ，7 4 17 4 ，1 5 17 8 ，8 9 2 从表2 1 可以清楚地看出，铺砌的路面长度仅有总路面公路网长度的6 。为了增 加铺砌道路的总量并减轻财政支出。坦桑尼亚政府投资数百亿美元用于改善交通运输 工业，主要是公路网的建设。地图2 3 表明了在投资之前的公路网。图2 4 表明建设中 的公路网和那些投资者的姓名。这些资金的绝大部分是从不同的组织和银行借来的， 如欧盟，科威特基金管理机构，非洲发展银行，d a n i d a ，n o r a d ，日本( j i c a ) ， b a d e a ，世界银行和( 联合国) 国际开发协会。这些债务将会连同利息一起按时还给 债主。 1 5 第章4 革e 亚公踌的基本情况 t a n z a n l a t r u n kr o a 0n e t w o r k f o ， m d p o s e c ra d “翟：晋：蔫u ”n q “。o 嚣，裟黑l a “t 图2 3 投资之前的坦桑尼亚( 大陆) 公路网 长安人学日 。学位论立 图2 a 坦桑尼亚太陆上的公路网以及其投资者 可以看出所有主干道和地区道路的铺砌将会在2 0 0 8 年竣工。我国计划在不远将来 建筑总数为9 5 2 1 公里的公路。其中：主要公路干线6 0 2 1 公里，区域公路的3 0 0 0 公 里，城市道路的5 0 0 公里【”i 。 22 气候状况 我国有一个有趣的地理，这使她形成了不同的气候条件。在我国海拔从0 米( 海 平面) 上升到5 ，8 9 5 米( 乞力马扎罗山巅) ，地势完全沿着海岸线。在北方和南方主 要是高原和高地。虽然我国接近赤道，但是因为高原的地形相当复杂，所以在我国许 多地方不像热带气候那样炎热，而是在晚上相当的凉爽。 海岸线绵延印度洋和奔巴岛( 坦桑尼亚东北部) 的近海岛屿，海面的微风减轻了 u n g u j a 和m a f i a 的酷热潮湿的热带气候。整个国家在山坡的东北面是几乎温带气候。 第二章坦桑尼亚公路的幕奉情况 在三月到五月期间我国有很长的雨季，此期间几乎每天都下雨。从1 1 月到1 月是 很短的雨季。 我国一年有以下四个季：春季，6 月到1 1 月( 6 个月) ；夏季，1 2 月到2 月( 3 个月) ；秋季，3 月到4 月( 1 个月) ；冬季，4 月到5 月( 2 个月) 。 表格3 显示了从2 0 0 5 年8 月到2 0 0 7 年1 月问气温，风速，日照时间和降雨量的 最大值和最小值【1 8 】。 表2 22 0 0 5 2 0 0 7 年坦桑尼亚的气候状况 2 0 0 5 年 描述八月九月十月十一月十二月 m i nm a xm i nm a xm i nm a xm i nm a xm i nm a x 温度o c 6 52 99 33 2 71 2 43 2 51 4 43 21 33 5 2 风力k m h r51 371 061 061 061 0 日照h r d a y 7941 471 561 451 3 降雨量m m 2 01 0 1 1 1 0 2 03 5 1 7 5 2 02 3 65 01 6 0 2 0口6 年 描述一月二月三月四月五月 m i nm a xm i nm a xm i nm a xm i nm a xm i nm a x 温度o c 1 2 73 41 33 5 51 33 21 2 83 2 71 1 53 3 3 风力k m h r 5 113l12 83821 0 同照h r d a y 795 69775859 降雨量i t u t i 8 04 5 04 02 3 4 85 03 7 58 05 6 3 34 03 7 7 7 表2 22 0 0 5 2 0 0 7 年坦桑尼亚的气候状况( 续) 2 0口6 年 描述六月七月八月九月十月 m i nm a xm i nm a xm i nm a xm i nm a xm i nm a x 温度o c 6 6 3 0 2 3 9 2 9 42 9 1 23 01 3 43 3 4 风力k m h r 31 131 241 241 441 5 4 f 1 照h r d a y 7 1 0 3 l o 7 1 061 06 1l o 8 降雨量m m 2