沥青混合料性能-使用环境-路面损害的基本关系PPT演示课件

沥青混合料性能使用环境路面损害的基本关系BasicRelationsAmongAsphaltMixtureProperties,WorkingEnvironmentandPavementsPrematureDestruction,刘立新(L.X.Liu)哈尔滨工业大学材料科学与工程博士副教授Ph.D.被美国40多个州广泛采用;乔治亚州曾于1994年规定:所有州际公路一律采用;对乔治亚州的交通事业发展做出了重要贡献：乔治亚州已经连续多年被美国联邦公路总署（FHWA）评为建有全美最佳州际公路的州，在21133英里的州际公路中只有42英里即0.2%的路况不好。,65,KeepFibersDry!,66,FiberHopperLoose,67,68,MonitorLooseFiberIntroduction,69,70,谢谢大家!ThankYouAll.推荐一本书：沥青混合料粘弹性力学与材料学原理刘立新著人民交通出版社2006年1月发行,71,为何有机类纤维不适合作为路用纤维?,木质素纤维（用于SMA）：1.纤维强度太低：起不到加强作用；2.与沥青产生高温溶解或分解反应：纤维自身性能被破坏;沥青将变得更脆;3.纤维吸水：降低沥青集料界面结合力，易造成剥离；4.无法再生利用5.浪费沥青,72,为何有机类纤维不适合作为路用纤维?,聚脂类纤维(AC,桥面,坡道等)1.纤维强度不高:难以起到加强作用;2.与沥青产生高温溶解或分解反应纤维自身性能被破坏;沥青将变得更脆;3.低温脆化4.与沥青的表面亲和力不强5.无法再生利用,73,为什么福倍安矿物纤维是最理想的选择?,福倍安道路专用矿物纤维是美国福倍安公司(FiberandCorporation)为沥青路面应用而开发的专利产品。它以特选的玄武岩为原料，经过特定的预处理后，在1600高温熔融提炼抽丝制成。,74,福倍安道路专用矿物纤维,AsphaltStabilizerAsphaltReinforcement,75,美国最大的纤维供应商,LargestSupplierofFiberinUSA,76,三.福倍安矿物纤维对沥青混合料性能的巨大改善,福倍安矿物纤维对各种沥青混合料均具有显著的作用：高温性能(抗车辙变形能力):提高约35%-40%；低温性能(抗裂能力):提高约60%-70%;疲劳耐久性:提高100%以上;水稳定性：可避免早期水破坏的形成。,77,3.1.福倍安矿物纤维在SMA与OGFC中的应用,78,SMA混合料的构成,70%#713%#8910%#8107%Min.Filler,Example,CoarseAggregateFineAggregateMineralFiller+AC+Fiber,79,1.有效防止沥青流失：,矿物纤维可有效防止沥青流失,80,2提高沥青混合料抗老化性能,纤维可减轻老化约20%-40%，改性沥青约减轻0-20%。,81,3.提高抗拉性能及低温抗裂能力,A.提高沥青混合料抗拉强度：比加木纤约高25%,82,3.提高抗拉性能及低温抗裂能力,B.提高沥青混合料韧性：比加木纤约高30%;注意:加纤维的SMA比不加纤维的AC的韧性仍低约30%。可以想象，不加纤维的嵌挤结构混合料（如AK，AM）多么脆弱！,83,3.提高抗拉性能及低温抗裂能力,C.提高冻融劈裂残余强度：大大优于木纤,84,4.改善沥青混合料的水稳定性,浸水残余强度TSR(%)：大大优于木纤,85,5.提高沥青混合料疲劳耐久性,福倍安矿物纤维可提高疲劳常数a达2至3个数量级（约80-400倍），比木纤约高10倍。改性沥青提高疲劳常数a约60倍。,86,6提高抗车辙变形能力,A.车辙变形速率:可降低3-5倍,改性沥青可降低5-20倍。,87,6提高抗车辙变形能力,A.车辙变形速率:比木纤约降低50%,88,6提高抗车辙变形能力,B.提高动稳定度:比木纤约提高80%,89,3.3.福倍安道路专用矿物纤维在水泥路面上加铺沥青面层的应用,可大幅提高沥青混合料的抗拉强度与韧性，有效增大沥青膜厚度并增大沥青粘合剂的弹性。因此，可有效阻止反射裂缝的产生。有效沥青膜厚度的增大及抗拉强度的提高，可减少反射裂缝发生后松散与剥离的产生。,90,8YearsOld,91,3.4.福倍安道路专用矿物纤维在桥面铺装，坡道，隧道等的应用,可大幅提高沥青混合料的抗拉强度与韧性，有效增大沥青膜厚度并增大沥青粘合剂的弹性。因此，可有效阻止反射裂缝的产生。有效沥青膜厚度的增大及抗拉强度的提高，可减少反射裂缝发生后松散与剥离的产生。,92,四.福倍安矿物纤维的经济成本可行性,单价:20,000元/吨;单位用量建议:0.4%(混合料);每立方混合料纤维成本:200元;每平方米面积成本:2元/公分厚;减少路面厚度进一步降低路面造价的可行性(技术讨论),93,四.福倍安矿物纤维的经济成本可行性,8-6-4面层结构6-5-4面层结构+矿物纤维路面成本180元/平米168元/平米抗车辙能力没有提高提高40%以上抗温度裂纹能力没有提高提高60%以上抗反射裂纹能力提高20%提高60%以上抗微观收缩裂纹（抗早期水破坏）没有提高提高60%以上疲劳耐久性提高20%提高100%以上比较基准：6-5-4路面结构，不加纤维。,94,五.福倍安矿物纤维在中国的推广应用,中国公路面临严峻考验客观因素:超载严重,气温变化快;公路情况:路面早期破坏严重,普遍无法达到设计寿命;,95,福倍安矿物纤维是解决中国公路问题的重要手段,2004年:开始在中国的推广工作;2005年:引起了交通部及学术界的关注;交通部公路司已决定推广使用;交通部科技司已决定立项研究;受到了若干省交通厅的重视;进入路面应用:山东,河北,河南,山西,内蒙,湖南等。,96,六.福倍安矿物纤维的拌合与施工,1.对于间隙式拌合楼（Batch)预先将矿物纤维称重包装，每拌合一锅，投入一包。干拌时间为8-12秒,湿拌时间35秒。采用SBS改性沥青时的拌合温度为163度。2.对于连续式拌合楼（Drum）纤维将被机械自动打散，再利用风力将打散的矿物纤维送入拌合机的拌合锅中。纤维的喷入口靠近沥青加入口，使纤维可直接喷入沥青中，与喷入沥青同时进行。无需增加干拌和湿拌时间，生产效率高。,97,福倍安道路专用矿物纤维添加量选择,添加量选择依据：1）沥青混合料结构2）路面性能要求现在应用情况：SMA沥青混合料：0.3%-0.5%；OGFC沥青混合料：0.5%；AC沥青混合料：0.2%-0.5%。,98,IssueswithFibers,FeedcanclogaddclearsightglassIntroduceloosefiberjustafterACintroducedotherwisemayclogbaghouseFeedistypicallybymassiftheworkersleanonthefeeder,itwillcausesurgesFibersmustbeincludedinignitionfurnacecalibrationimpossibletoseparateACandFiberchanges,99,BuildUpinTruckBeds,Truckdrivershatehavingtocleanoutmix.Buildupofmixreducesnetweighttruckshaul.,100,TruckBedReleaseAgents,101,TrucksProperlyLoadedwithThreeDrops,102,Insulatedandtarpedtrucks,103,PaverSetUp,Rolldownisonlyabout10-15%,abouthalfofdensegradedmixes,104,HeatAllPartsofthePaverthatContacttheMix,105,BadTextureduetoColdScreedExtension,106,RemixingMTVisRecommended,107,108,CaremustbetakennottoallowSMAtocoolinatransfervehicle!,109,FatSpotsontheRoadway,GenerallyCosmetic,110,FatSpots-Causes,LackoforinconsistentdistributionoffibersExcessreleaseagentsintrucksExcesstemperatureExcesstackcoatInconsistentmineralfillerfeedExcessmoistureinmineralfillerBuilduponSilogatesandpaverconveyors,111,Compaction,3wheeledrollers(10to12T)workwellNopneumaticrollersCarewithvibratoryrollersDensityof94%minimumRollerspeed1to3mphWithin500feetoflaydownmachine,112,BreakdownRollerKeepClosetoPaver,113,RollerCloseToPaver,114,2BreakdownRollersClosetoPaver,115,CompactionTrain(notethreerollers),Breakdownrollerssplitmattocoverentirematquickly,116,SMA-Compaction,Requireddensity-94%ofGmmRolldownis10-15%vs20-25%UsevibratoryrollerswithcautionPneumaticrol