（交通运输工程专业论文）微表处在高速公路养护中应用.pdf

东南人学t 程坝i 学位论文 摘要 我国高速公路通下里程居世界第_ 二，我国高速公路的发展历史却比发达国家擎帮晚了、r 个世纪， 养护管理i 作更是相对滞后。甲期建设的高速公路很多已经丛剑了设计使川年限，目前l l 面临着人 面积维修养护。通常高等级公路维修养护的周明为5 1 0 年，f , i 此将有越来越多的高速公路进入维修 养。而高速公路沥青路面预防性养护是今后我国高速公路养护管理部fj 必颁重视的问题。本文开展 微表处在高速公路养护i ：_ ! l ! 的廊h j 研究，顺廊了高速公路养护管理方向， 微表处己被认为是修复道路下辙及其他多种路面嫡害的最有效、最经济的手段之一。它在欧美 和澳大利弧己得到普及，并且止在向世界其他地区推j “发展。微表处t 昆合料是由高分子聚合物改性 乳化沥青、矿物骨料、矿物细料、水和 其它添加剂按一定比例均匀拌利形成的混合料，旌i ：时将微 表处混合料摊铺剑被养护的路面上。 论文住对国内外沥青路面发展的基础上，针对洲青路面病害进行分析，结合傲表处技术特点。 对微表处预防性养护的适宜条什、时机进行了分析；住此基础上，对微表处技术的乳化沥青的生产 工艺、改性机理、乳化机理进行了综述：并对微表处的技术指标、配合比设计方法进行了研究。最 后，结合多个实体l ：程，对微表处施l ：i ：艺、使h j 效果进行了研究利观测。 ，1 ：稃实践表明，微表处是一种有效的预防性养护措施。在高速公路的养护中具有广泛的廊川前 景，是一种值得大力推广的路面养护新技术。 【芡键词】微表处、改性乳化沥青、预防性养护 东南人学。r 程碗i 学位论文 a b s t r a c t t h et r a f f i cm i l e a g eo f e x p r e s s w a yo f o u rc o u n t r yo c c u p i e st h es e c o n di nt h ew o r l d b u tt h ed e v e l o p i n g h i s t o r yo f t h ee x p r e s s w a y o f o u r c o u n t r y i sh a l f a c e n t u r y t o t a l l y l a t e r t h a n t h a t o f t h ed e v e l o p e dc o u n t r y , t h em a i n t e n a n c ea n dm a n a g e m e n tl a g sb e h i n dm o r er e l a t i v e l y al o te x p r e s s w a y sb u i l ti ne a r l yd a y sh a v e a l r e a d yr e a c h e ds e r v i c el i f eo f d e s i g n i n g ，f a c i n gm a i n t a i n i n gb yal a r g es c a l ea tp r e s e n t u s u a l l yt h ec y c l e o f t h es u p e r h i g h w a ym a i n t e n a n c ei s5 - 1 0y e a r s ，s om o r ea n dm o r ee x p r e s s w a y sw i l lb ee n t e r e di n t o m a i n t e n a n c e a n dt h ep r e v e n t i v em a i n t e n a n c eo fr o a ds u r f a c eo f e x p r e s s w a yb i t u m e ni st h eq u e s t i o nt h a t t h em a i n t e n a n c ea n da d m i n i s t r a t i v ed e p a r t m e n to f t h ee x p r e s s w a yo f o u rc o u n t r ym u s tp a ya t t e n t i o nt oi n t h ef u t u r e i nt h i sp a p e r , i tt a k e st h ea p p l i c a t i o ns t u d yt h a tt h em i c r o s u r f a c i n gi si nt h em a i n t e n a n c e p r o j e c to f t h ee x p r e s s w a y , w h i c hc o m p l i e sw i t ht h em a n a g i n gd i r e c t i o no fe x p r e s s w a y sm a i n t e n a n c e t h em i c r o - s u r f a c i n gh a sb e e nc o n s i d e r e do n eo f t h em o s te f f e c t i v e m o s te c o n o m i cm e a n st or e p a i rt h e r u to f t h er o a da n do t h e rm a n yk i n d so f r o a ds u r f a c ed i s e a s e i th a sa l r e a d yb e e np o p u l a r i z e di na m e r i c a a n d e u r o p e a n d a u s t r a l i a , a n d i sp o p u l a r i z i n ga n dd e v e l o p i n g t o t h eo t h e ra r e a so f t h e w o r l d t h e m i x t u r e o f m i c r o s u r f a c i n gi sf o r m e db ys t i r r i n ge v e n l yt h em i x e dm a t e r i a l so f h i g hp o l y m e rm o d i f i e d e m u l s i f i c a t i o nb i t u m e n ，m i n e r a la g g r e g a t e ，t h i nm a t e r i a lo fm i n e r a l ，w a t e ra n do t h e ra d d i t i v e ，w h i c ha r ei n c e r t a i np r o p o r t i o n p a v et h em i x t u r eo f m i c r o s u r f a c i n go l lt h er o a ds u r f a c em a i n t a i n e dw h i l e c o n s t r u c t i n g o nt h eb a s i so f b i t u m e nr o a ds u r f a c ed e v e l o p m e n tb o t ha th o m ea n da b r o a d ，t h et h e s i sh a sb e e n a n a l y z e dt h eb i t u m e nr o a ds u r f a c ed i s e a s e ，a n dh a sb e e na n a l y z e dt h es u i t a b l et e r m sa n do p p o r t u n i t yo f t h e p r e v e n t i v em a i n t e n a n c eo f m i c r o s u r f a c i n ga sc o m b i n i n gt h et e c h n o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i co f m i c r o s u r f a c i n g ；o nt h i sb a s i s ，i th a sc a r r i e do nt h es u m m a r yt op r o d u c t i o nt e c h n o l o g y m e c h a n i s mo f m o d i f y i n g , e m u l s i f i c a t i o nm e c h a n i s mo f e m u l s i f i e db i t u m e no f m i c r o s u r f a c i n gt e c h n o l o g y ；a n dh a s c a r r i e do nr e s e a r c ht ot e c h n i c a li n d i c a t o ra n dd e s i g nm e t h o do fm a t c hr a t i oo fm i c r o - s u r f a c i n g f i n a l l y ， c o m b i n i n g t h e p r o j e c t o f a l o t o f e n t i t i e s ，i th a sc a r r i e d o nr e s e a r c ha n d o b s e r v a t i o n t oc o n s t r u c t i o nc r a f ta n d u s er e s u l to f m i c r o s u r f a c i n g t h ep r o j e c tp r a c t i c ei n d i c a t e st h a tt h em i c r o - s u r f a c i n gi sak i n do f e f f e c t i v ep r e v e n t i v em a i n t e n a n c e m e a s u r e ，w h i c hh a se x t e n s i v ea p p l i c a t i o np r o s p e c t si nt h em a i n t e n a n c eo f t h ee x p r e s s w a y ；i ti sak i n do f n e wt e c h n o l o g yf o rr o a ds u r f a c em a i n t e n a n c e ，w h i c hi sw o r t hp o p u l a r i z i n gg r e a t l y k e yw o r d s m i c r o s u r f a c i n g 、m o d i f i e de m u l s i f i e db i t u m e n 、p a v e m e n tp r e v e n t i v em a i n t e n a n c e 东南大学工程硕士学位论文 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 日期：& 7 文 第一章绪论 1 , 1 研究背景 第一章绪论 1 1 1 我国公路发展现状 交通运输是国k 经济的命脉，公路运输是交通运输的土要方式之一，冈此世界各国部1 r 常重视 公路的建殴。相比其它发达国家，我国的公路建设起步较晚。白1 9 8 8 年沪嘉、沈人高速公路的通乍 实现了我国犬陆高速公路零的突破以来我国的公路建致才开始进入了一个崭新的时期，此j 亓的十多 年里，我国的公路事业获得了b 速发展。表1 - l 给出了近些年全国各锋级道路k 度统计。 表1 1 全国各等级道路长度统计单位：公里 等级路半程 年份公路单程 等外j ! 各掣程 合计 速一级 一级 1 9 9 81 2 7 8 4 7 41 0 6 9 2 4 38 7 3 31 5 2 7 71 2 5 2 4 52 0 9 2 3 l 1 9 9 91 3 5 1 6 9 11 1 5 6 7 3 61 1 6 0 51 7 7 1 61 3 9 9 5 7 1 9 4 9 5 5 2 0 0 01 4 0 2 6 9 81 2 1 6 0 1 31 6 3 1 42 0 0 8 81 5 2 6 7 21 8 6 6 8 5 2 0 0 11 6 9 8 0 1 21 3 3 6 0 4 41 9 4 3 72 5 2 1 41 8 2 1 0 23 6 1 9 6 8 2 0 0 21 7 6 5 2 2 2 1 3 8 2 9 2 62 5 1 3 02 7 4 6 81 9 7 1 4 33 8 2 2 9 6 2 0 0 31 8 0 9 8 2 81 4 3 8 7 3 82 9 7 4 52 9 9 0 32 1 1 9 2 93 7 1 0 9 0 2 0 0 41 8 7 0 6 6 l 1 5 1 5 8 2 63 4 2 8 83 3 5 2 22 3 1 7 1 53 5 4 8 3 5 2 0 0 51 9 3 0 5 4 31 5 9 1 8 3 44 1 0 0 53 8 3 8 12 4 6 4 4 23 3 8 7 0 9 全国从1 9 8 8 年实现高速公路零的突破：1 9 9 9 年高速公路突破1 0 0 0 0 公里，跃居世界第4 位；2 0 0 0 年达n 1 6 0 0 0 公里，跃居t h = 界第3 位；2 0 0 1 年达剑1 9 0 0 0 公里，跃居世界第2 位。高速公路的发展历榉 反映了近2 0 年来中国交通基础设施蓬勃发展。交通基础设施建设改善了交通出行条什，扩人了内需。 带动了相关行业的发展，为国民经济持续增欧作山了贡献。 江苏省自1 9 9 2 年沪宁高速公路开i ：，1 9 9 6 年沪。j 。高速公路建成通下，实现了江苏高速公路零的 突破。至今江苏首轮规划的“四纵四横四联”高速公路网己基本建成。随着纵贳南此的沿海高速公路、 横贯东舶的盐徐高速公路的同时全线建成通下，江苏高速通下总里榉j k , 翻1 3 3 0 0 公里，密度为全国再 省区第一。 值得提出的是，我国公路的建没起步比发达国家要晚的多，特别是高速公路的建殴，至今只有 不n 2 0 年的时间，对高速公路沥青路面结构及路面材料等方面的研究可以说与高速公路的建设同步， 在建设实践过程中也发现不少问题。早期建设的高速公路也基本丛剑了设计使川年限，目前止面临 着人面积维修养护。尽管新材料、新i i 艺不断被川丁高等级公路建殴中，但由丁交通轴载日1 ； 繁重、 施l ：e 艺控制平施i ：技术还有待丁进一步提高和完善等诸多方面的原冈，部分新建的高速公路也山 现了一些早期病窖。目前我国对公路养护技术特别是高等级公路维修养护技术的研究l ：作还不多。 通常高等级公路维修养护的周期为5 1 0 年，因此将有越米越多的高速公路进入维修养护期。公路部 门的工作重点已从大规模的新建道路逐步转向为对旧路的维修养护平| l 升级改建。冈此有必要针对现 有公路的养护维修技术开展深入的研究，及时总结经验和教训，为延k 沥青路面的使川寿命和保证 沥青路面的良好的路阁性能提供有力的技术支撑。 1 1 2 我国公路养护现状 尽管我国高速公路通车里科居世界第二。我国高速公路的发展历史却比发达国家整帮晚了r 个 世纪，养护管理l ：作更是相对滞斤。具体表现为：改计与施i ：中存在各种各样的问题导致高速公 路路面质量先天不足，给养护管理i 作带来严峻考验。而目前养护规模小，技术力鲑弱，养护设备 落后，养护管理不善的现状，使得我国高速公路养护早现低等级养护的局面。 现有养护管理存在的主要问题如卜t ： ( 1 ) 管理体制不顺，养护机构设置复杂 现有高速公路养护管理仍按“统一管理，分级领导”原则殴置养护处、养护科、养护所等，造 东南人学丁程确l 。学位论盅= 成人员庞大，机构臃肿。养护经费仍采h 拨款方式。这种计划经济体制r 形成的养护管理模式缺乏 市场竞争机制平活力，不适应现代化高速公路养护的新要求，养护市场的封例掣管理已越来越严 重地影响了高速公路养护水平的提高平养管机制的创新。 ( 2 ) 重建轻养 “重建轻养”在高速公路管理中主要表现为养护资金投入不足，投入经费效率不高，亦不注 重养护技术的研究，部分经营性公司一味追求低成本、高利润，忽视了对高速公路的养护维修，在 养护资金投入上人打折扣。 ( 3 ) 缺少定额与规范 我国目前仍未制定出高速公路养护定额与规范锋标准，高速公路的养护还套h j 一般公路的养护 标准和思路进行。各地养护管理部j 人都依据公路i ：样定额和实际情况白行确定养护l ：科费“j 支山； 参照公路养护技术规范中有关高速公路的条款制定养护方案。养护l ：作的考核一般仍沿川“好 路率”标准，依此低标准评价，好路率基本在9 5 以上，甚至丛到1 0 0 ，而实际路况不能满足高速 行车要求。 ( 4 ) 养护机械化程度低，养护专业化水平不高 由于高速公路养护的特殊性，一般养护设备购置成本高，闲置率高加之一路一公亓j 导致很多 养护单位管理路段不长。冈此养护单位仍采h j 简单落后的机械设备，甚至停留住手i ：养护的原始阶 段。养护设备规模普遍跟不上高速公路养护发展的需要。在养护人员配备一t - ，当前养护班子人都是 在高速公路开通初期由一般公路养护部j 或施i ：单位凋配临时绢建而成的，对高速公路养护的特殊 性缺乏了解，冈此专业化水平不高。 ( 5 ) 养护维修r j 鼙缺乏科学的规划平决策 科学的养护管理麻该是建立在长期的跟踪检测羊| i 评价系统基础上的，根据科学的评价决定养护 内容。然而我国绝大多数养护管理部fj 没有定期开展路况检测、评价与预测l + 作，多数只住路面需 要大、中修时，才组织人力进行路况检测并考虑制定养护维修计划，结果往往导致各种小修保养行 为存在一定的盲目性，甚至不合理，也导致必要的人、中修不及时。高速公路养护缺乏健全的技术 管理制度，养护管理总体表现为“头痂医头，脚痈医脚”的被动养护方式 l 1 3 国内外养护技术措施 路面维修养护方法主要分为针对性养护羽i 预防性养护两人类。针对性养护是指当路面山现破蚓： 时，根据病害类型采取相应的维修养护措施，改善路面的使川性能。针对性养护是一种被动的养护 方式，它虽然可以在一定程度上恢复路面的使用水平但往往成本较高而效果不佳，f = 不能显著地 延k 路面的使用寿命。沥青路面预养护( 即预防性养护，p a v e m e n tp r e v e n t i v em a i n t e n a n c e ，缩写为 p p m ) 技术源丁7 0 年代欧洲，8 0 年代引入美国，由丁效果显并，冈此很快在欧美国家得剑推广。 1 1 - 3 1 针对性养护措施 目前常用的针对性养护措施主要有以f a , 种： o 翻挖修补 在路面病害较多，路况较著时，多采用该方法对路面进行养护。如产生较严重的裂缝、坑塘、 唧浆、车辙、沉陷等病害时，通常采州翻挖后进行修补。由丁不同路段路面结构破上4 ：样度不一，通 常是设计单位要求在沥青面层翻挖后如发现基层出现松散时，要求对松散的基层一井翻挖并进行修 复。该种维修养护措施对交通量影响较大，投资费用较高。 o 铣刨加罩 对于沥青面层抗滑性能下降、泛油、磨光、松散、剥落等病害，通常采洳青面层铣刨加罩的 措施法进行养护。以恢复沥青路面功能性使州要求。该种措施仅在路面绱构朱山现破坏时使用才起 作用。但铣刨时粉尘加大，施t 机械噪音较人，因此不适川丁- 沿线居【t 密集的市政道路。铣刨加罩 对交通量影响较大，投资费l j 较高。 o 局部病害的修补 对于局部出现小坑塘、沉陷、龟裂病害时，可采川热再生沥青混合料、热拌泐青混合料或冷拌 沥青混合料进行修补。但采剧这种方法养护时，土要是针对“点”破坏，对丁。病害相对较分散的路 2 笫一章绪论 段养护效率低。以往的养护实践表明。采_ l l j 局部填补维修措施往往会闪为接缝处渗水而导致维修 部位使刚不久义出现新的病害。 幽1 1 、1 2 为局部修补后依然出现病害的幽片。 图1 - 1 连续修补的位置出现唧浆破坏 总的来看。现有的针对性养护手段较为单， 作业教率较低。 图1 - 2 修补的接缝处出现唧浆破坏 对交通影响干扰较人，投资费川较高，养护施 1 1 3 2 预防性养护措旅 根据路面预养护基金会定义，预养护不提供路面结构任何强度，同时也不改变路面结构的形式， 因此可以认为，预养护层是作为被养护路面的摩耗层，作一个形象比喻，即可认为预养护层是被 养护层的“外套”。这层象“外套”一样的磨耗层不但增强了彼养护路面的抗滑性能，同时把路表 细微裂缝进行了修补提高了路面抗渗水的能力，从而主正k 了铍养护道路的寿命。值得注意的是， 由r 预养护层不改变路面结构层，田此，预养护层不可能很厚。根据国外经验，预养护层j 早度一般 不超过2 0 r a m ，集料粒径一般不超过1 3 2 r a m 。 预防性养护是一种积极主动的养护方法，它不仅是指在严重的破坏可能产生之前进行处理，还 含有三重含义，即正确的时机、正确的方法和止确的路段。对丁适宜的预养护措施指的是在特定l ： 程上的特定时间阶段采用何种预养护措施。由丁顸养护措施种类众多，各种l 艺措施都有其特点和 功用，应用不肖，不但会造成投资浪费，而且也不能得剑预期的养护效果。根据美国“路面预养护 基金会”( f p p ，e p f o u n d m i o no f p a v e m e n tp r e s e r v a t i o n ) 的推荐，预养护技术主要包括以r 方法： ，稀浆封层( s l u r r ys e a l ) ： 9 微表处( m i c r o - s u r f a c i n g ) ； 9 喷雾封层( f o g s e a l ) ； ，石屑封层( c h i ps e a l ) ； r 薄及超薄热拌沥青混合料罩面( t h i n & u l t r a t h i nh m ao v e r l a y s ) ； 9 封缝( c r a c ks e a l ) ； r 宏表处( m a c r o - s u r f a c i n g ) 等。 i 、稀浆封层 沥青稀浆封层虽然出现时间不长，但由丁t 存在着诸多优点所以在世界各国发展很快。八十年 代，美国、西班牙、法国、意犬乖j 等国家先后开始虑蹦。为了更好地推动该技术的交流，现已成立 了国际沥青稀浆封层协会( i s s a ) ，我国也加入了这一组织成为其会员单传。稀浆封层是在常温条仆 下将乳化沥青、级配矿料、填料、水及添加剂接一定的比例拌成彻状流动的混合料，并及时摊铺在 路面上而形成的一层厚为0 1 3 m m 的路面薄层，待稀浆i 刊化后即可开放交通。稀浆封层土要起剑防 水、防滑、耐磨、整平及恢复路面使用功能的作用。稀浆封层是多种现代预养护l ：艺的鼻机，与传 统热沥青薄罩面相比，稀浆封层具有以卜优点： 具有更好的抗磨耗、防水性能，与r 层粘附状况更好： 可延k 道路寿命3 5 年，而价格低丁。传统的薄沏青翠面： 3 东南人学t 程倾l 学位论文 施i ：较薄沥青罩面简易： i ：艺成熟，技术难度相对较小； 施1 ：速度快； 稀浆封层技术在沥青路面、砂i i 基层、水泥路面上均可使升能产生显并的经济效葫和丰十会 效益。普通稀浆封层一般厚度住2 1 3 m m 范同内。采川稀浆封层技术，必须要求原路基稳定坚i 叫，旧 路上施i ：时要求路面牡体变形不人平绍度麻住6 m m 以f 。 2 、微表处 微表处技术是稀浆封层技术的一个发展。与稀浆封层不同的是，微表处采川快凝的聚合物改性 沥青采用作为结合料，从而使封层的厚度更人，表面脖阻系数更好，耐久性更好。与稀浆封层相比， 微表处有以下优点： 具有更高的抗磨耗、抗滑能力，使埘丁交通鼙人，重乍多的道路； 比稀浆封层吲化速度快： 表面裂纹少； 由于采用快凝的改性乳化沥青，因此施i ：速度更快。对交通影响更小； 在基础稳定的前提下，微表处寿命可达6 - - 9 年。 由于养护频率下降，因此，尽管微表处初划投资费用较高，但在养护过科中整体费_ h 还是低丁 等厚度的热沥青罩面。由下微表处可修复较小的下辙，冈此，只要原路基性能稳定，一般都能麻心。 3 、喷雾封层 喷雾封层采用沥青乳液喷洒或喷涂剑i 开沥青路面，使i 开浙青路面表层功能得以恢复。喷雾封层 施“i ：速度快，应用范隔广，目前国内麻川的砒青再生t b l 、t l 2 0 0 0 等材料都属1 i 喷雾封层的麻川。喷 雾封层主要特点是： 能修补旧沥青路面的微裂缝； 能使表层老化沥青的功能得以恢复，对旧沥青路面有一定的冷再生能力； 改善路表抗滑能力： 施工工艺简便快捷。 需要注意的是，尽管喷雾封层。l ：艺简单，但它对原路面要求较高，一般只能恢复较小的病害。 4 、石屑封层 石屑封层是一种有助于预防道路老化的处理方法。这种处理法是在喷布乳化沥青斤撤布f l 屑， 以提高道路抗滑能力。石屑封层处理有多种不同的名称，每种名称在构造上略有区别。 砂子封层方法：用砂子罩面的喷布乳化沥青方法； 碎石封层：刚尺寸均匀骨料罩面的喷布乳化沥青方法： 夹层封层：用尺寸递减骨料分戏层或二层铺改，每层喷布乳化澌青； 覆面封层：先作碎石封层，然斤h j 沥青砂浆封层做罩面。 一般来说，石屑封层有以卜i 特点： 建设成本低，而寿命可达5 7 年； 能够改善路面的防水性能； 抗滑性能非常好： 施工设备简单，通车前养护时间短。 由于石屑封层价格低廉，在交通量、轴载不是最大的道路上都可以推广，但由丁i i 屑骨料容易 松散，因此在重交通道路上不宜使用。 5 、薄及超薄热拌沥青混合料罩面 薄热拌沥青混合料罩面采刚细骨料的热拌改性沥青混合料加罩剑原沥青上，使原路面的路况得 到较人的改善。其主要特点为： 寿命长，根据国外经验，若材料、1 ：艺、级配适当的情况r ，原路面的寿命最k 可延k 1 0 年； 施工质量稳定； 适用性广，对下多种路面病窖都能起剑修复功能； 4 第一章绪论 行驶时噪音小，舒适性好。 6 、封缝 通常情况卜- 封缝仅作为浮通的养护 ：艺。养护时通过川聚氮酯、水性砗胶或水性环氧树脂甾 材料把沥青路面上出现的微裂缝进行修补。把封缝作为预养护措施有两个原冈：一方面可修复路表 裂缝，使路表面渗水问题得以解决，达剑预防路面进一步受到水损h i 的目的，从而近k 了路面寿命； 另一方面，通过局部路面封缝、灌缝处理，可缓解路面其他损害的开展，冈此仍可辖封缝作为一 种预养护r 艺。封缝的主要特点为： 能修复路表微裂缝； 对早期水损害有较好的防治效果； 费用低，施f ：简单； 作为预养护措旖应用范嗣相对较窄。 7 、宏表处 与微表处一样，宏表处也是由稀浆封层发展而来。宏表处是一种开级配冷拌i c j j 青混合料主要 材料为级配碎石、乳化改性沥青、填料及其他添加剂。由丁：有一定的骨架作h j ，冈此宏表处可h jr 载重较大的路面。宏表处的主要特点为： 能够防治表面松散霸j 沥青结合料的氧化； 提高原路面的抗滑性能； 修复车辙及表面小裂缝； 寿命较长。 根据路面预养护基金会的研究结果，对以上各种预养护措施功能和性能的效果进行对比，比较 结果如表1 2 所示。 表l 一2 各种养护方式效果比较 薄技超菏热拌 病害类型稀浆封层 微表处喷雾封层石腰封层沥青混合料掣封缝宏表处 血 疲劳裂缝 j 横向裂缝 车辙 e e e e e 松散 _ t j e 泛油e x x e e j00 剥离e j e xe e e e 摩光 j 0j-0_ 0 -jtt e d0t 水损害 j 注：x 表示对该病害无作h j ：e 表示对该病害有轻微作川：表示对该病害有一定作h j ；j 表 示对该病害有明显作用。第一位效果符号表示在轻度病害条仆i - ；第- 二能效果符号表示在中度病害 条件下；第三位效果符号表示在重度痛害条件f 。如“”表示：轻度病害条什f 有明显作h j ， 中度病害条件下有一定作用，重度病害条件卜无作用。 1 1 3 3 预防性养护的意义 根据f h w a ( f e d e r a lh i g h w a y a d m i n i s t r a t i o n ) 定义，预养护技术是以保护原有的道路系统，盘芷 长原路面寿命为目的，定期地、仔细地对道路路面进行选择性的养护，且预养护技术不包括新建、 重建或任何增加结构强度的措施。国外的研究结果表明，对路面进行有计划的预防性养护的花费不 仅大大低于针对性养护的费用，路面的使用性能还要好得多( 见图1 。3 预防性养护与针对性养护性价 比对比) 。 东南人掌t 程倾f 学位论文 赠 馥 划 使用时同 图1 3 预防性养护与针对性养护性价比对比 预防性养护的提出已有l o 多年的历史，但即使是在一些经济发达的国家，也常常由丁资金的限 制而未对预防性养护的重要性产生足够的重视。“最崩；者先修( w o r s t - f i r s o ”依然是当前土流的养护 策略，另一方面。由丁预防性养护的使_ 【i j 效果需要经过一段较长的时间才能体现山来，冈此对丁预 防性养护的认识还需要一个循序渐进的过程。但在一些发达国家，如美国，预防性养护的良好使h j 效果和经济效益己经得剑了充分的体现升受刨了j 泛的重视，一些路面养护机构如路面维护基金会 ( f o u n d a t i o no f p a v e m e n tp r e s e r v a t i o n ) 麻运而生，先进的路面管理系统( p a v e m e n tm a n a g e m e n t s y s t e m ) 也常常用于预防性养护的实施与评估，这就使得预防性养护的实施越米越肾及化和i 规范化。 根据国外维修对预养护技术应用现状的汇总，预养护技术土要有以卜优点： 提高道路修建的投资效锍比； 延长= 道路寿命，缓解道路功能衰减的速度： 提高路面运营功能； 减少施工时屯辆的延误。 美国s h r p 计划一个重要成果就是，预防性养护在延缓路面使州性能恶化速率、延k 其使h j 寿命 和节约寿命周期费用方面的重要意义。止确实施预防性养护可保持路面良好的使h j 性能，延k 路面 的使用周期，减少寿命周期费用和节约养护维修资金。根据s h r p 计划估算，在整个路面寿命周j | 】内 进行3 4 次的预防性养护可以延长使川寿命1 1 5 年，节约养护费川4 5 5 0 。有计划作预防性养护 的费_ 【 j 比不保养使用2 0 年再重修的费州要低6 3 ，比每1 0 年加铺次的费川f k i 5 5 ，而且路面性能还 要好得多。 值得注意的是，s h r p 在其结论中强凋，仅仅对一、二二条道路实施预防性养护不能充分发抨其渐 在的效益和作用，而只有对整个公路网进行整体预防性养护，才能充分体现山它的重要战略意义霸i 作用。 我国目前实行的是“预防为主、养护结合”的公路养护方针。我国的养护资金短缺，进行预防 性养护是降低养护成本的有效途径。现有的日常养护多为铍动的针对性养护，这要表现为哪里坏了 维修哪里，造成养护- f 作疲于奔命。由丁错过了有利的养护时机，养护技术落后，由丁小范同作业， 施，l 质鼍控制不严导致维修养护质苗较筹。常常是“屡修屡坏、屡上1 、屡修”。造成了养护费川的 巨大浪费。 因此，开展微表处预防性养护技术的研究，对下确保公路的使州质馘，延k 路面使h j 寿命，减 少大、中修频率，降低公路使用寿命周期整体维修养护费用有重要意义。根据前- - d , 1 ，表1 2 各种预 养护技术措施比较，在众多的预养护措施中，微表处的适州范同最广，对洲青路面常见病害均有不 同程度的效果。开展微表处沥青混合料的研究及微表处施f ：艺的研究有极人地席州前景。冈此， 本文主要针对微表处预养护技术进行研究。 6 第一章绪论 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外研究现状 目前在世界上稀浆封层技术已被j 。泛应川它不仅能量正k 道路寿命，同时也很经济。将通稀浆 封层技术与改性乳化沥青技术都是利川由级配集料、乳化沏青、填# ：i 和水所编成的混合料进行施i 的，不同的是后者所采用的材料是经过严格检测筛选山来的，其中还包括高分子聚合物和i 其他添加 剂，冈而相比之卜微表处技术具有更多的优点。门纳起来，微表处具有以f 儿个方面的优点： l 、与背通稀浆封层相比，微表处具有更高的抗磨耗性能，并可以完成对原路面的巾辙修复： 2 、比热洲青薄层罩面具有更女r 的封层效果，更好地防i r 路表水的r 渗，从而更好地保护路面结 构。微表处可以有效地治愈路面的裂缝，提高路面的平移度以及防水、抗磨帮i 抗滑的能力，同时具 有施上快、造价低并节省能耗等优点。 在国外，随着聚合物改性沥青的普遍麻川，聚合物改性乳化洳青也在迅速发展。从2 0 世纪6 0 年 代末到7 0 年代初，德国首先展开对聚合物改性乳化湖青稀浆封层的研究，科学家们从常规的乳化沥 青稀浆混合料配方着手，加入特殊的高分子聚合物平添加刹，制成聚合物改性乳化沥青稀浆封层混 合料，摊铺厚度较人的封层用以修复路面上的下辙。封层的l 司化时间加快，与原路面粘附得十分牢 咧，聚合物改性乳化沥青稀浆封层技术也就从此问世。美国、澳人利哑丁2 0 世纪8 0 年代初开始采h j 这项技术。 时至今日，聚合物改性乳化沥青稀浆封层己被认为是修复道路下辙及其他多种路面病害的最有 效、最经济的手段之一。它在欧美和澳人利弧已得到酱及，并且止住向世界其他地区推广、发展。 例如两班牙的巴塞罗那，1 9 6 4 年铺筑稀浆封层3 0 0 0 m 2 ，剑1 9 8 8 年已逃6 0 0 0 0 0 m 2 ，至今已有l 3 的沏青 路面采用了稀浆封层：美国每年铺筑数苗| j ! l i 已达9 0 0 0 0 0 0 m 2 。冈此，国际稀浆封层协会也将其英文名 字由i n t e r n a t i o n a ls l u r r ys e a la s s o c i a t i o n 改为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 ，仍然简称i s s a 。 国际稀浆封层协会已经建立了一整套改性乳化沥青稀浆封层的设计，试验，质蟮控制，测试方法， 出版发行了沥青稀浆封层施【：手册目前已经成为很多国家和地区进行稀浆封层和微表处理域建立 相关技术标准时参考的重要依据。美国材料试验学会制定了沥青稀浆封层试验和检验标准( a a s h l d d 3 9 1 0 ) 。日本乳化泐青协会制定了橡胶沥青乳液标准。表1 3 为世界各人洲乳化洲青稀浆封层和改 性乳化沥青稀浆封层的年用肇。 表1 3 各大洲的稀浆封层年用量 名称年份乳化泐青稀浆封层( 万吨)改性乳化i ： j j 青稀浆判层( 万吨) 1 9 9 68 4 56 91 5 北美洲 1 9 9 91 0 2 79 2 1 9 9 61 2 7 723 3 南美洲 1 9 9 98 61 t5 1 9 9 63 0 1 2 5 l 亚太 1 9 9 9 1 6 8 4 2 5 1 9 9 61 9 9 96 1 0 8 欧洲 1 9 9 91 9 4 57 7 8 3 1 9 9 63 2 25 5 非洲 1 9 9 91 6 84 2 5 1 9 9 6 中东 1 9 9 91 12 1 9 9 6 1 5 0 4 7 1 4 0 5 7 全球合计 1 9 9 91 7 6 6 11 8 3 7 3 1 2 2 国内研究现状 我国在路面预养护方面起步较晚，但由丁国外众多成熟的预养护技术的涌入，国内预养护技术 7 东南人学丁程硕l ：学位论文 的起点较高。随着故性泐青技术的迅速发展，故性乳化汕青稀浆封层技术的研究也逐步开展国内 许多地区都对预养护i ：艺作了有益的尝试。浙t l 、河南、福建，河北笛省都进行了试验路铺筑，取 得了良好效果， 2 0 0 1 年四川首先在内( 江) 宣( 宾) 高速公路上应用微表处i ：艺。由丁- 地处四川盆地，冈此全 年雨季较长，这导致高速公路发生了不同样度的早期水损害，而内宦高速公路上白贡一育宾段6 6 k m 路面病害比较明显。经微表处施l ：后。高速公路的抗滑性能得剑提高，甲期水损害得剑有效遏制。 根据四川省交通汀的专家评审建议认为“微表处作为路表功能修复祠i 防水的新l ：艺，在道路整体强 度和稳定性良好的条件下，对高等级公路汕青路面t f 亓养护具有重要的廊h j 价值”。 根据四川省经验，微表处l ：艺施i ：前原路面必须具有足够强度；微表处后路面基本不渗水：同 时路面的抗滑性能得到明显提高：微表处后路面1 年_ l 亓不会山现新的坑塘；微表处施l ：速度快，对交 通影响小。 除四川省外，北京丁r 2 0 0 3 年8 月底在方庄地区也对微表处技术作了有箍的尝试。北京在微表处施 r 2 0 分钟后即开放交通， 一群后修复了路面上裂缝、坑洞苫病害。目前负责北京道路养护的北京市 政1 ：程管理处已经经过了对该技术的反复试h j ，初步决定在北京市道路上将j 1 泛债川该技术。 上海市于2 0 0 1 年在沪杭高速公路( 摹枫段) 平| i 沪嘉高速公路( 汶水路段) 实施了微表处预养护 试验段施= ；2 0 0 2 年又在沪宁、沪嘉高速公路( 段) 进行了进一步尝试。上海市市政i 科研究院对 试验路段进行了现场测试，测试数据如表卜4 所示。测试结果表明经微表处措施处理的跆面在抗渗水 性、摩擦性能、平整度等方面都有较久提高。 表l _ 4 上海市微表处试验路段检测数据 渗水系数拦值卜整度桁造深度 测试时间路段 施1 _ 前 施t 后 施t 前旌t 后施t 前施t 后 施t 前 腌t 后 2 0 0 2 年9 月沪杭高速6 704 56 01 36 o2 0 o 5 5 2 0 0 2 年1 0 月沪嘉矗速 5oo4 36 31 05o 2 1o4 9 2 0 0 2 年1 2 月沪宁i 岛速 7 ，o04 26 0950 2 305 0 2 0 0 2 年1 2 月沪嘉岛速6504 06 284o 2 5o5 2 随着徽表处预养护技术的逐渐推，“应婿，目前己在河北京f i 高速公路、f i 安高速公路、山阿太 l f l 高速公路、江苏沪j 高速公路、上海嘉浏高速公路、上海内环高架道路、京沪高速公路( 大津段) 、 沈哈高速公路( 铁岭段) 、广尔厂- 深高速公路、北京二环路筲都铺筑了面积不等的微表处罩面。 乳化沥青和稀浆封层技术住我国逐渐麻川同时，也形成了相芡技术标准平规范。公路沥青路 面施j ：技术规范( j 1 l gf 4 0 2 0 0 4 ) 对稀浆封层和微表处的矿料级配、混台料技术性能、混台料配 合比设计等进行了规定。公路。l ：程沥青及沥青混合料试验规科( j t j 0 5 2 2 0 0 0 ) 中规定了乳化沥 青和乳化沥青稀浆封层的试验方法。路面稀浆封层施i ：规鞋( c j j 6 6 9 5 ) 对稀浆封层的设计、 施：r 等方面提出了相关技术要求。鉴丁微表处在我国作为一项新的预养护技术，目前的i ：作多停留 在科研院所试验、研究阶段，尚没有微表处预养护技术规范。 1 3 本文研究的主要内容 本文借鉴我国和一些发达国家对改性乳化沥青和l 微表处的研究平i i 施i ：经验，根据国内外的有关 文献和规程，针对改性乳化沥青及其稀浆封层技术开展了以卜- 技术研究，具体内容包括： i 、改性乳化沥青的研制，包括材料的选川、配比选择及加i ：i ：艺研究； 2 、改性乳化泐青稀浆封层配合比设计及性能研究： 3 、微表处施i i ：艺研究； 4 、微表处i ：程实施； 5 、经济效益分析。 目前，尽管公路沥青路面施i 技术规范( j t gf 4 0 2 0 0 4 ) 对改性乳化沥青及微表处混合料 性能提出了相关技术要求，但相麻的施i ：技术要求提及较少。鉴丁微表处技术在我国的席川时间较 短，希望通过本文的研究，对改性乳化沥青的相关机理及微表处技术进行探索研究。 8 第一章沥青路血埘害及微表处技术特点 第二章沥青路面病害及微表处技术特点 2 1 沥青路面典型病害 在高速公路中，沥青路面以其众所周知的良女r 性能受剑世界众多国家的青睐。它作为一种无接 缝的连续式路面，以其良好的力学强度、平移耐磨的表面、平稳舒适的行下性能、无扬尘、振动小、 噪音低、施1 ：f ：期短以及养护维修简便等特点在高速公路中得到r 泛采h | 。在我国已建成的高等级 路面结构中沥青路面，i