路面技术面临的挑战与新技术材料创新PPT课件

路面技术面临的挑战与新技术 材料创新 孙雪伟主任路桥技术中心江苏中路工程技术研究院 4新技术 新材料创新及应用 3路面建设与养护主要对策 2道路建设新要求 1我国道路应用现状 汇报内容 5结语 多元化路面结构 单一刚性路面结构 高等级公路路面结构演变历程 我国道路应用现状 路面使用现状 交通量增大 重载超载多 面临严重考验 早期损坏较多 沥青路面主要病害 车辙 桥面白斑 坑槽 唧浆 坑槽修补不良 网裂 表面脱落 推移 拥包 钢桥面铺装主要病害 推移 拥包 网裂 坑槽 裂缝 轮迹带纵裂 钢桥面铺装病害成因 桥隧路面铺装现状受力复杂急弯多坡度大使用环境苛刻病害严重 交叉口 车辙状况尤为严重 城市 干线公路路沥青路面主要病害 热拌沥青混合料优点 路用性能好缺点 环境污染大 能耗大 沥青存在老化 VS 目前沥青混合料生产中存在的问题 压实不足 4新技术 新材料创新及研究进展 3沥青路面建设与养护主要对策 2道路建设新要求 1我国道路应用现状 汇报内容 5结语 交通部节能减排 十二五 规划 节约成本 提高性能 节能环保 桥面铺装使用要求 沥青铺装层抗剪强度要求高桥面铺装厚度薄 铺装层承受荷载大沥青铺装层抗裂要求高桥面水泥砼铺装局部存在微裂缝 裂缝易反射沥青铺装层施工压实性要求高铺装层厚度薄水泥砼铺装表面修复难砼表面微裂缝 三高 一难 公众期望的使用性能安全性与舒适性抗滑性与降噪性 隧道路面的使用要求 对策 隧道路面施工 运营环境要求 条件封闭 狭小空间空气流动性小 容易污染湿度大 地下水丰富 蒸发慢刚柔组合结构 要求减少有害 有毒气体排放少维修 结构组合合理良好的防排水措施水泥板块微裂缝处理良好界面抗剪切能力 桥隧复合式路面结构设计要求良好的抗剪切性能刚柔相济 保证协同受力防止路面推移 拥包 起皮等破坏良好的粘结 防水性能防止隧道路面内各种水分浸入沥青面层防止沥青面层的水损病害规范规定设计防水层 公路隧道设计规范 JTGD70 2004 第15章第15 3 7节明确规定设计防水粘结层 防水层是否需要 满足路面功能性需求提高路面质量延长路面使用寿命 满足环境友好型 资源集约型路面要求节能减排自然和谐 科技 生态 沥青路面施工 使用要求 4新技术 新材料创新及应用 3路面建设与养护主要对策 2道路建设新要求 1我国道路应用现状 汇报内容 5结语 主要病害小结 早期损害 病害发生时间 0 2年原材料质量粉尘含量高 指标不合理 质量不稳定混合料设计级配 空隙率等不合理粒径与层厚粒径大 层厚小施工离析 压实度不足 往往是多因素不合理造成的 早期损害的预防与处治 预防合理的路面结构合理的混合料设计级配稳定摊铺均匀压实充分处治 开膛剖肚 铣刨重铺 车辙 病害发生时间 2 5年外因重轴载 多轴次 高胎压内因原材料指标针对性不够设计方法针对性也不足施工工艺也存在一些问题 车辙的预防与处治 预防高性能沥青材料PG76改性沥青新型抗车辙沥青混合料低标号沥青抗车辙添加剂合理的桥面铺装材料合理的施工工艺处治薄层罩面 超薄罩面结构补强 耐久性高模量沥青混合料再生技术 就地热再生 厂拌热再生 反射裂缝 低温 反射裂缝耦合 1 2年反射裂缝病害 5 8年原因水稳干缩和温缩裂缝低温开裂沥青混合料抗裂性能不足 反射裂缝的预防与处治 预防抗裂水稳防反射裂缝夹层应力吸收层抗疲劳沥青混合料处治高性能裂缝修补材料耐久性沥青混合料罩面 4新技术 新材料创新及应用 3沥青路面建设与养护主要对策 2道路建设新要求 1我国道路应用现状 汇报内容 5结语 研究方向及思路 耐久 舒适 安全 沥青路面研究 材料技术 施工技术 结构研究 建设管理 新型养护 再生技术新型改性沥青 添加剂及评价功能性沥青路面耐久性沥青混合料特种铺装材料 新技术 新材料创新发展历程 新技术 新材料研究进展 长期性能评估 全产业链的节能如何评估 全产业链减排如何评估 探索点 需要探索的方面 成本如何降低 路面新技术 新材料研发与应用汇总 1 高性能材料混合料类型橡胶沥青 高性能改性沥青 PG76 高性能乳化沥青抗车辙剂 高模量剂低标号沥青 天然沥青与耐久性高模量沥青混合料2 养护新材料超薄磨耗层 降噪微表处路面再生技术 高性能裂缝维修材料3 功能性材料温拌 阻燃 彩色路面 抗凝冰材料 排水性沥青混合料4 特种铺装材料类型水泥桥面 水性环氧沥青防水粘结层 改性环氧树脂 环氧沥青钢桥面 浇注式沥青混合料 环氧沥青混合料 树脂 沥青混合料 高掺量SBS改性沥青5 路面信息化系统 1 高性能材料 橡胶沥青 干法直接添加 维他连接剂湿法现场拌合工厂化颗粒橡胶 塑料复合改性 主流技术 橡胶沥青 Asphaltrubber 胶粉含量大于15 胶粉为20 30目现场拌合工程应用橡胶沥青断级配沥青混合料AR AC13S橡胶沥青开级配AR OGFC橡胶沥青应力吸收层AR SAMI 橡胶沥青断级配沥青混合料AR AC13S纳入RPA技术规范级配更加间断 抗车辙性能良好沥青含量高 耐疲劳性能优异 低温性能优良 宁常高速 橡胶沥青开级配AR OGFC空隙率大于22 吸声性能优异橡胶沥青含量大于7 耐久性良好相对于高粘沥青 价格优势明显 南京绕城高速 橡胶沥青应力吸收层AR SAMI橡胶沥青洒布温度190 210 洒布量2 4kg m2碎石撒布温度150 170 碎石撒布量 粒径 9 5 13 2mm 约12kg m2 成品橡胶沥青 废旧轮胎资源化生产高性能橡胶沥青和工程化应用成套技术研发及产业化 成品橡胶沥青 CRM 胶粉为30 40目工厂化 均匀不离析高温低温性能优于SBS工程应用应力吸收层半断级配沥青混合料钢桥面铺装 成品湿法橡胶沥青 特点 橡胶沥青共性特点废旧轮胎 黑色污染 再生利用节约沥青等不可再生资源改善沥青路面各项路用性能 延长路面使用寿命成品湿法橡胶沥青个性特点良好的高温存储稳定性 稳定存储可达20天优良的高黏性质 成品湿法橡胶沥青60 黏度 13000Pa s与典型混合料级配 AC SMA Superpave 良好的适应性工厂化生产 产量大 质量波动小节能减排 生产能耗约为传统湿法橡胶沥青30 40 成品湿法橡胶沥青路面建设成本较低 成品湿法橡胶沥青 性能 混合料性能 成品湿法橡胶沥青混合料性能 成品湿法橡胶沥青SMA13 左 SUP20 右 和高性能混合料剖面 注 混合料中采用的成品湿法橡胶沥青为改进后的高性能工厂化橡胶沥青 级配为基于SMA13优化后的级配 高温性能突出 成品湿法橡胶沥青 工程应用 成品湿法橡胶沥青工程应用 S246省道交叉口路段 沿江高速水泥砼桥面铺装 润扬大桥钢桥面铺装 S122宁杭公路改造 1 高性能材料 高性能改性沥青 PG76 技术途经增加SBS掺量 储存稳定性SBS与聚烯烃复配添加其他聚合物高弹沥青高粘度沥青工程应用重交通抗车辙路段沪宁扩建工程超薄磨耗层 高掺量SBS改性沥青 SBS掺量 大于10 沥青形态发生改变极佳的弹性 变形能力 混合料高温性能 变形性能好南京四桥钢桥面铺装上面层 高性能改性沥青性能评价缺乏合理高温性能评价指标粘度 G 等指标都不合理建议 多应力蠕变恢复试验 1 高性能材料 高性能改性沥青 1 高性能材料 高性能乳化沥青 主要技术要求固含量破乳速度和易性工程应用超薄层罩面的粘层高层位冷厂再生降噪微表处冷拌混合料 1 高性能材料 低标号沥青 直溜工艺 50 沥青 用于高速公路中 下面层30 沥青用于沥青稳定基层 下面层高模量耐疲劳混合料 法国 浇注式桥面铺装面临的问题新的性能评价指标体系针对性的混合料设计 茂湛二期 法国沥青混合料设计方法 低标号沥青应用的新方法 耐久性高模量沥青混合料 连续级配硬质沥青15 25 沥青50 沥青 添加剂低空隙率0 4 高沥青用量高模量 抗疲劳 阿尔及利亚东西高速公路 高模量 抗车辙添加剂 组成 以废旧塑料为主要成分抗车辙 模量性能提高低温 疲劳有一定的影响部分产品质量不稳定缺乏评价指标 现有设计方法也有局限性 天然沥青 湖沥青 岩沥青高温性能增强不单独使用与基质沥青复合使用与基质沥青相容性好用量高 影响低温性能作为生产低标号沥青的原料 50 沥青 添加剂耐久性高模量混合料 交叉口抗车辙沥青混合料 50号沥青 30号沥青 添加剂 玄武岩抗车辙 抗剪切提升抗滑性能明显改善一层摊铺 易压实通过一年多的使用 性能良好 复合增效剂 应用特点 三效合一的技术提高混合料路用性能 多功效外加剂提高路面抗车辙能力改善混合料的抗剥落性 提高抗水损害性能提高路面的疲劳寿命 延长路面的修复周期低温施工沥青混合料在较低温度下拌和 摊铺改善压实效果提高PG等级提高改性沥青PG等级保持基质沥青原有的低粘特性 经济性 SO282 环保性 NOx43 VOCs19 CO218 压实次数33 能耗 13 复合增效剂 适用范围 沥青改性 与各种型号的沥青相容 沥青混合料改性 适用于不同类型的沥青混合料 抗车辙剂温拌剂 2 养护新材料 超薄磨耗层 技术特点表面抗滑性能好抗车辙抗磨耗减少雨天水雾及水膜噪音低施工速度及开放交通快适用场合预防性养护表面性能恢复 南京机场高速公路 组成高性能 快速破乳的乳化沥青粘层高粘度沥青开级配混合料沥青60 动力粘度大于30000Pa s混合料空隙率大于12 关键施工工艺乳化沥青撒布集成到摊铺机上乳化沥青加热到70 加速破乳 复合增效型密级配超薄磨耗层 传统薄层的难题降温速度快 可施工时间短材料组成复杂 温拌剂 抗车辙剂 纤维集料需要定制复合增效型密级配超薄磨耗层设计理念SBS改性沥青 复合增效剂 温拌剂 抗车辙剂 高粘沥青 纤维特殊级配设计 直接采用现有的集料分档 复合增效型密级配超薄磨耗层 复合增效型密级配超薄磨耗层混合料性能 高温性能优异低温性能良好 复合增效型密级配超薄磨耗层施工优势添加剂直投 拌和楼无需改造 普通摊铺机 压路机成本与SMA10相当 比Novachip便宜15 20 复合增效型密级配超薄磨耗层 复合增效型密级配超薄磨耗层 复合增效型密级配超薄磨耗层 应用方案应用实例 宁杭一期车辙养护和预防性养护 方案一 铣刨加铺2 0 2 5cm 方案二 直接罩面2 0 3 0cm SMA理论 橡胶 纤维 施工 级配 降噪措施 既有问题 性能提升使用年限短 2年左右 延长3到5年噪声大 较普通路面噪声高3 4dB 与普通路面相当耐久低噪技术方案级配优化和调整工艺优化 二次刮板和胶轮碾压增加纤维增加粗胶粉 空隙吸声降噪阻尼减振降噪 集料级配 MS 型 2 养护新材料 耐久性低噪音微表处 碾压后的纤维微表表面层 碾压后的类Scratchcoat找平层 摊铺厚度减至最薄 类Scratchcoat找平层 64 与传统的普通微表处相比 试验路段的车内噪音可降低5 8dB 技术方案旧路面评价 沥青回收技术各再生方式混合料设计 性能评估技术编制各种再生方式的施工技术指南新型沥青再生剂工程应用冷厂拌再生二次拌合 性能提升宁高改造下面层热厂拌再生高掺量30 50 高模量耐久性平衡冷现场再生技术干线公路结构利用提升应用层位热现场再生SMA现场热再生 性能提升 2 养护新材料 系列再生技术 3 功能性材料 彩色路面 技术特点功能材料在市政道路中应用前景较好价格高彩色路面类型彩色沥青色彩的耐久性 宜用于超薄磨耗层彩色改性环氧树脂涂层价格高可与彩色骨料配合使用 SR CP4 CP5型彩色路面 A组分 B组分 少量水 搅拌 原路面 SR彩路 彩色路面 技术优势 1 保持原有路面粗构造 为路面提供优良防滑性能 2 施工简单 实施快速方便 3 保护下部路面 4 耐久性好 利于长期保持良好色泽与美观 5 后续养护维修便利 SR CP5型彩色ETC诱导路面 3 功能性材料 温拌技术 技术路线沥青发泡降粘技术沸石降粘技术使用沥青降粘剂技术合成蜡类降粘剂或低分子的酯乳化沥青温拌技术制备乳化沥青时使用了特殊乳化剂 成本较高 不能节省混合料的生产成本 未来 成品温拌沥青 台金高速苍岭隧道 道路 三高 方案专家降温30 左右保证压实 典型温拌沥青技术产品 产品简介 技术特点 与各类沥青材料有更好的相容性和溶解分散性 具有抗剥落剂功能 提高混合料的水稳定性 有效改善混合料施工和易性 铺面更均匀密实 均衡改善沥青混合料各性能指标 不改变施工工艺 操作便捷 技术对比施工温度与热拌沥青混合料相比 施工温度平均降低30 左右 水稳定性 提高1 5倍 提高1 3倍 提高1 2倍 抗车辙性 耐疲劳性 技术对比混合料性能与热拌沥青混合料相比 混合料性能显著提高 技术对比压实方案 温拌 热拌 适用范围各等级公路 城市道路 重载路面 机场跑道的新建和维修养护中沥青路面的各结构层 尤其适用于沥青路面建设和维修养护中的薄层罩面和超薄罩面 旧料比例较高的再生混合料 高寒地区沥青路面施工 长大隧道沥青路面铺装 典型工程温拌技术在隧道路面养护中的应用研究温拌OGFC技术在隧道中的应用研究宁高高速温拌路面 瑞赣高速隧道 隧道概况峡山隧道 全长2288m于都隧道 全长1895m钟公隧道 全长4285m 温拌技术存在的问题合理降温幅度的确定方法 缺乏长期的现场性能的评价和验证 能耗和气体释放的评价缺乏定量化的标准 目前许多国家想通过全寿命评价LCA来表征 NCHRPProject09 47 3 功能性材料 抗凝冰材料 缓释盐作为混合料的组成成分 耐久性有待验证冰雪前撒布 适用于冰雪频率较低粗颗粒橡胶粉自应力被动除冰混合料的耐久性需要验证适用范围温度高于 6 3 功能性材料 排水性沥青混合料 高粘改性沥青PA排水路面 Porousasphalt 属于结构层设计60 动力粘度大于50000Pa s 沥青含量4 5 4 8 沥青膜较薄 相比于橡胶沥青OGFC更容易导致掉粒 4 特殊材料 浇注式沥青混合料 组成与技术特点湖沥青 直馏沥青改性沥青沥青含量 7 5 8 5 施工温度 220 260 缺点 高温性能不足工程应用 江阴长江大桥南京四桥 泰州大桥 4 特殊材料 环氧沥青混合料 技术特点孔隙率小于3 强度与力学性能均较高 对温度的敏感程度较低 受成型温度 时间等因素影响大 对施工质量 控制体系的要求高 典型工程南京二桥崇启大桥产品美国 日本 国产 4 特殊材料 冷拌树脂 沥青混合料 技术特点冷拌环氧树脂 沥青 集料组成用于钢桥面铺装下层施工控制简单典型工程杭州湾匝道桥江东大桥嘉绍大桥润扬大桥维修 85 冷拌类钢桥面铺装类型 ERG环氧树脂碎石薄层罩面 直接环氧灌缝 CRS冷拌树脂混凝土坑槽修补 ERS铺装 V型环氧砂浆灌缝 4 特殊材料 水性环氧沥青防水粘结层 薄膜类防水粘结层 二阶段反应 崇启大桥S221跨线桥施工设备 智能沥青洒布车准备工作 采用抛丸法去除混凝土桥面的浮浆及杂物 去除深度1 3mm 露骨率 20 然后用高压水冲洗干净 晒干 常温洒布 冷用 洒布用量为0 9kg m2 1 0kg m2抗剪抗拉拔强度优良 水性环氧沥青防水粘结技术 技术特点 水性环氧沥青防水粘结技术 施工工艺 桥面板处理 水性环氧沥青固化养生 铺装层混合料铺筑 水性环氧沥青洒布 水性环氧沥青防水粘结技术 施工工艺 水性环氧沥青防水粘结技术 工程实践 4 特殊材料 改性环氧树脂桥面防水粘结层 江