新型钢箱梁铺装层与长大公路隧道路面材料铺装技术（全面）

1、新型钢箱梁铺装层与长大公路隧道路面材料铺装技术,丁庆军 教授 博导 武 汉 理 工 大 学,三、融雪排水降噪沥青路面材料开发与应用技术,一、轻质高韧性混凝土的研究及其在钢箱梁桥面铺装中的应用,二、阻燃、抗滑降噪沥青路面材料研究与铺装技术,一、轻质高韧性混凝土的研究及其在钢箱梁桥面铺装中的应用,1、研究背景 2、新型钢桥面铺装层技术方案的提出 3、主要技术内容 4、应用情况 5、新型钢箱梁桥面铺装方案优化,1、研究背景,钢箱梁桥具有自重轻、架设方便、跨越能力大等显著优势，被广泛应用于国内外桥梁、市政工程建设。 钢箱梁桥面铺装层是桥梁的重要组成部分，直接影响到行车的安全性、舒适性、耐久性等。,国内

2、外钢桥面铺装层材料种类,部分国家的铺装体系,钢桥面铺装层存在的主要问题,1.高温车辙、低温收缩开裂 ：夏季钢桥面温度高达70以上，铺装层易出现高温推移、拥包、车辙，低温时收缩开裂； 2.界面抗剪：界面剪应力最大达到1.0MPa，界面粘结剂及处理方式难以抵抗； 3.疲劳开裂：钢桥面板复杂体系以及我国恶劣的交通、环境导致铺装层易出现疲劳开裂； 4.钢板锈蚀：水易通过沥青混凝土渗至钢板表面，进而导致钢结构锈蚀。,国内外钢桥面铺装材料对比,日本环氧沥青与美国环氧沥青施工工艺对比,美国环氧沥青施工,设备特殊,集料要求严格,混合料制造流程图,集料 计量,混合,注入,投入,出 货,搬 运,混合,人力或机械设

3、备,同时,日本环氧沥青混合料,环氧沥青混合料的拌制,机械投入,人工投入,江阴大桥,润扬大桥,湛江海湾大桥,许多采用环氧沥青进行桥面铺装的大桥，几年之内也产生了一些如图所示的病害，探索新型钢箱梁桥面铺装层材料与结构势在必行！,南京长江二桥,减轻自重荷载。轻集料混凝土可使铺装层内材料产生弹模梯度变化，显著降低铺装层体系的拉应力和剪应力，提高其使用寿命 。,浇注高强、高韧性 轻质混凝土,钢板,焊接剪力件,防水防锈层,设置防水防锈层,提高防水性能,防止钢板生锈。,设置防水应力吸收层,防止反射裂缝。,高粘SMA13,防水应力吸收层,铺设高粘SMA13,提高面层的行车舒适性、抗滑性、抗车辙、水稳性和耐疲劳

4、性。,绑扎钢筋网,高韧性钢纤 维轻质砼,2、新型钢桥面铺装层技术方案的提出,技术原理,基于材料梯度设计原理，针对铺装层最大拉应力、铺装层与钢板层间的最大剪应力均随桥面铺装体系弹性模量比n（n=E铺装层/E钢板）的增大而逐渐减小的特性，提出在钢板（弹性模量210GPa）上焊接剪力件、绑扎钢筋网、浇筑与钢板具有较好追从性的高韧性轻质混凝土为下面层（弹性模量约2528GPa，30 20，厚度58cm），上面层铺设SMA13沥青混凝土（弹性模量1.21.8GPa，厚度45cm），形成弹性模量梯度复合结构。 在下面层铺装结构中，剪力件与钢筋网构成的桥面抗推移骨架，在提高下面层高韧性轻集料混凝土抗滑移能力

5、的同时，使行车荷载作用于钢桥面的各向应力得以均匀传递，进一步提高铺装层与钢桥面之间的协同变形能力和抗疲劳特性。,在上、下铺装层间热洒23mm高粘高弹改性沥青的防水粘结应力吸收层，提高了混凝土层与沥青铺装层之间的界面粘结强度（1.0MPa）和抗剪强度（1.4MPa，大于汽-超20标准车在紧急刹车制动时层间产生的最大剪应力0.8MPa），同时能防止水渗透造成的剪力件和钢筋网以及钢箱梁顶板锈蚀，并耗散车辆荷载往复作用下混凝土层裂缝处应力集中产生的能量，阻止裂缝反射到SMA13沥青混凝土层。 采用高粘SMA铺装技术，使表面磨耗层具有更为优良的高温抗车辙、低温抗裂及耐久性性能。,力学计算分析 铺装层受力

6、特征：,第一阶段 焊接钢箱梁连接成整体，钢箱梁自重变形已完成， 产生内 力M1。尚未铺设铺装层，铺装层不受力。,第二阶段 铺设轻质混凝土层，混凝土为 流动性的胶凝体，自重仍由 钢梁承担。此时钢梁增加内力M2，混凝土层受力仍为零,第三阶段 铺设SMA层，开放交通。钢箱梁承受全部荷载，混凝土仅受 SMA自重和车辆荷载箱梁增加内力M3，混凝土产生变形c2,分三阶段,桥梁整体分析对铺装层受力影响,成桥阶段恒载作用下主梁上缘应力包络图/MPa,运营阶段最不利荷载作用下主梁上缘应力包络图/MPa,分析成桥阶段以及运营阶段最不利活荷载作用下主梁上缘应力分布状态有：,分析：由荷载作用引起的最大拉、压应力分别为

7、16.9MPa和28.8MPa。相应的钢板顶部应变为 80.5 和 137 。 由于铺装层个钢板在粘结处变形协调，因此混凝土的拉压应变同样为 80.5 和 137 。,因此，铺装层的应力应变受连续梁整体的作用比较小，而主要受局部车辆荷载作用。 又由于大量分析研究表明正交异性钢箱梁板的结构受力特征具有很强的局域性，因此在进行桥面铺装受力分析时可选取局部模型进行计算，能很好的反应其受力状况。,桥墩处,跨中,有限元计算模型建立,采用ANSIS进行建模分析，根据L32联钢箱梁桥界面布置形式，模型体系选取4块横隔板和8条纵向加劲肋，尺寸49609000mm(横向纵向)。完整离散有限元体系模型见右图上。

8、为了研究车轮荷载作用下铺装的受力和变形分布规律，以确定最不利加载位置，考虑荷载相对横隔板及纵向加劲肋的不同位置进行加载分析。车轮荷载加载示意见右图下。,荷载横向加载位置示意图,桥面铺装有限元模型,荷载纵向加载位置示意图,计算结果（最不利荷载下受力情况）,不同横向荷位下铺装层各主要设计指标计算结果,计算结果（最不利荷载下受力情况）,A)铺装层表层最大横向拉应力（加劲肋处）云图,C）上下铺装层间最大剪应力云图,D）铺装层与钢板层间最大剪应力云图,B）铺装层表层最大纵向拉应力（横隔板处）云图,计算结果（最不利荷载下受力情况）,荷载纵向移动时铺装层各主要设计指标计算结果,铺装表面层最大应力荷载曲线,铺

9、装层竖向变形荷载曲线,层间最大剪应力荷载曲线,关键技术：,A、轻集料强度低、混凝土脆性大等问题，需要掺入纤维和聚合物，其配伍性直接影响到混凝土性能，而同时轻集料密度低、吸水率高，易造成混凝土分层离析，工作性差，掺入纤维和聚合物后，轻集料混凝土的强度、韧性及耐疲劳等性能得到了显著提高，但将进一步降低轻集料混凝土的工作性能，导致轻集料混凝土泵送困难，施工效率下降施工泵送难度较大高强高韧性轻质混凝土材料的设计与制备技术 B、目前普通的改性沥青的粘度、粘韧性弹性恢复能力较差，难以满足应力吸收层的性能要求高粘度高弹沥青的开发 C、钢箱梁桥面的使用特点，对沥青面层的性能提出了更高的要求，需要进一步提高沥青

10、混凝土（普通改性SMA）的高温性能及抗疲劳性能。高粘度SMA沥青混凝土制备技术,针对轻集料强度低、混凝土脆性大等问题，采用聚合物、超细水泥、掺合料等超细胶凝粉料浆进行表面处理，使轻集料表面形成具有修复缺陷和增加水化活性的功能层，可显著提高轻集料的强度，并能优化轻集料与水泥石的界面结构，大大提升混凝土的强度和性能。,轻集料-水泥石界面结构强化技术,不同工艺对轻集料混凝土的增强效果比较,3、主要技术内容,轻集料混凝土聚合物增韧技术,利用界面强化后的轻集料，优选聚合物种类，进行配合比优化设计，其混凝土韧性大幅度提高。,复合纤维与聚合物增韧高强轻集料混凝土,采用钢纤维、聚丙烯腈纤维、聚丙烯纤维和聚合物

11、复合增韧效果最好，混凝土的重量增加较小，韧性高可提高20倍以上。,轻集料素混凝土达到极限荷载后，发生脆性破坏，加钢纤维的轻集料混凝土的弯曲韧性较轻集料素混凝土弯曲韧性得到显著提高，韧性指数30达到22，而在钢纤维轻集料混凝土中加入增韧组份改性聚合物后，混凝土的弯曲韧性又得到进一步提高,韧性指数30达到28.2 。,复合增韧技术效果,耐疲劳特性(10Hz,控制应变600 ),高韧、高耐久性、高强轻集料混凝土长距离泵送 的均质控制技术,轻集料密度低、吸水率高，易造成混凝土分层离析，工作性差，掺入纤维和聚合物后，轻集料混凝土的强度、韧性及耐疲劳等性能得到了显著提高，但将进一步降低轻集料混凝土的工作性

12、能，导致轻集料混凝土泵送困难，施工效率下降。,针对此问题，研究掌握轻集料在混凝土拌和物中的运动规律，运用流体力学原理，提出了轻集料混凝土的均质性评价方法。,轻集料混凝土的均质性试验与方法 率先提出了轻集料混凝土拌和物分层度(FCD)概念。发明了相应的试验方法与设备，建立了分层度计算公式，用分层度对混凝土的均质性进行评价。,式中： FCD：分层度，以表示； Gi：各层中轻集料的重量，g； G：1n层轻集料重量的平均值，g; n：层数，n2，3，4，5。,检测与判别方法：根据试验、计算得到FCD。分层度越小混凝土的均质性越好，当FCD小于10时，轻集料混凝土具有良好的均质性。,研制开发出的均质性控

13、制复合外加剂（MB）,并结合轻集料-水泥石界面强化和轻集料混凝土复合增韧技术, 通过调控轻集料粒径、水泥浆体粘度、水泥浆体与轻集料密度差等相关因素，实现对混凝土均质性的控制。,轻集料混凝土拌和物均质性控制技术,复合外加剂（MB）的作用效果,通过水灰比、水泥浆体粘度、轻集料与水泥浆密度差、砂率、轻集料粒径以及矿物掺合料和纤维的量与掺加方式的设计确定，实现均质性控制。,未采用控制技术,采用控制技术后,运用上述三项发明技术，制备出满足长距离泵送施工的高强、高韧性轻质混凝土,配合比见表所示。,B、防水粘结应力吸收层高粘高弹改性沥青,通常在沥青面层与下面层间设置粘结层，起到界面粘结及防水的作用。 在混凝

14、土面板上加铺沥青需要设置应力吸收层，以防止混凝土产生裂缝而反射至沥青面层。 对于本方案，混凝土层与沥青面层之间的粘结层应同时具备防水、粘结和应力吸收的作用，以提高钢桥面铺装层的耐久性。 通常使用的粘结层有热撒SBS沥青或者喷洒改性乳化沥青，能够起到一定的防水和界面粘结作用，但是其沥青的粘弹性、弹性恢复及粘韧性不足，不能够起到应力吸收的作用。 因此需要对沥青的粘弹性能进行优化。,改性主剂 （SBS+橡胶粉）,要求：与沥青具有良好的相容性，具有较高的拉伸强度和高温抗拉伸能力。,高粘高弹改性沥青优化设计原理,配合比优化设计，并造粒,增容组分,增韧组分,SBS,废旧胶粉,采用20%细度为40目的活性橡

15、胶粉、6%SBS、3%的增粘剂、2%的增韧剂制得的高粘高弹改性沥青各项指标远高于普通SBS改性沥青，且使用废旧橡胶粉可以大幅的降低生产成本，减少废旧轮胎对环境造成的污染。,不同类型改性沥青5弹性恢复结果,SBS改性沥青,TPS改性沥青,高粘高弹改性沥青,高粘高弹改性剂造粒外形,进一步研究发现：采用相比于规范要求更为苛刻的低温下弹性恢复试验，试验结果表明自主研发的橡胶高粘高弹改性沥青低温下表现出更好的弹性恢复能力，说明能够更好的消耗车载作用及裂缝应力向上反射的能量。,不同粘结层材料抗疲劳性能对比分析,不同桥面铺装结构抗疲劳性能实验,初始状态,加载破坏后,卸载后,热洒高粘度改性沥青,武英高速公路试

16、验路段,东莞东江大桥应力吸收层 东江大桥为上层钢混叠合梁结构，采用课题组开发的高粘度改性沥青作为应力吸收防水粘结层材料，可起到防止反射裂缝、防水以及粘结一体化的作用。通车三年了，使用情况良好。,研究工作基础,深圳红桂路跨铁路桥，通车一年,金桥大道施工,武汉二七长江大桥应力吸收层施工,针对立交桥噪音大的特点，可采用行车舒适性好的SMA沥青混合料作为面层，一方面符合了材料梯度结构设计原理，大大提高了桥面铺装层的结构稳定性，同时赋予了面层的降躁、耐磨、抗滑功能。 为了提高铺装层材料的耐疲劳性、水稳性，本方案采用自主研发的高粘高弹改性沥青制备高抗车辙、水稳性能良好、耐疲劳的SMA沥青混凝土作为面层。,

17、c、集抗滑、降噪、耐磨多功能桥 面铺装材料设计与开发,试验结果表明，与SBS改性沥青相比，采用自主开发的高粘度改性沥青制备的SMA沥青混合料的高温抗车辙性、抗剪强度、低温抗裂性能有了很大的提高，且具有较好的降噪抗滑性能。,高粘高弹改性沥青制备的SMA13沥青混凝土性能指标,钢桥面梯度铺装层施工质量的评价方法和施工工法,获得的多项知识产权,专利申请与授权情况,利用本技术成果,采用设置剪力件、钢筋网，LC50高耐久,高强高韧轻集料混凝土泵送施工,在武汉市内10余座钢箱梁桥桥面铺装工程中成功应用，有效解决了钢桥面铺装层材料与结构普遍存在的耐久性世界性难题，目前武汉市内钢箱梁桥面铺装几乎都采用此方案，

18、省外城市也采用本方案。下表为典型工程案例。,4、工程应用与技术推广情况,汉蔡红庙主线桥,汉蔡侏儒互通,武汉外环C匝道钢箱梁立交桥,深圳市红桂路-洒布路跨铁路立交钢箱梁桥,武汉市金桥大道L32联桥面铺装,香港路立交桥（通车7年）,武汉市中环线西环段高架桥(通车6年),实例表明：本方案能有效解决钢箱梁桥面铺装推移、拥包技术难题！,汉蔡高速公路钢箱梁主线桥(通车5年),青郑高速公路立交桥(通车5年),武汉外环C匝道桥（通车9年）,日本横滨湾大桥于2004年采用钢纤维增强混凝土进行桥面铺装，其主结构为三跨2160米的双层桁架桥，上层为钢箱梁。证明本方案适用于大跨度钢箱梁桥面铺装。,丹麦Far南桥主跨2

19、90米斜拉桥于2004年采用5cm钢纤维增强混凝土+3cm沥青磨耗层进行铺装。,丹麦、日本于2004年在斜拉桥上采用了剪力件+钢筋网+普通钢纤维混凝土+普通改性SMA的铺装方式，至今未见发生病害的报告。 本方案于2003年首次应用，并逐步推广，材料设计上采用了性能上更为优异的高强高韧性轻集料混凝土、高粘高弹防水粘结应力吸收层和高粘改性SMA进行铺装，因而具有更为优异的耐久性能，完全可以应用于大跨径斜拉桥铺装层。,（1）加劲肋+横隔板+钢筋网+超高强高韧性混凝土+高粘高弹应力吸收层+高粘SMA,此方案设计原理与第一种方案基本一致，提出将钢箱梁底面的加劲肋及横隔板焊接在钢箱梁表面，并通过在上面打孔

20、绑扎的方式布置钢筋网，同时在上面灌注超高强高韧性混凝土，此方案取消剪力件，进一步增加钢板的刚度及材料的韧性，可以简化工艺，降低钢板厚度，是对上一方案的优化，适用于跨度较大的钢箱梁结构。 钢箱梁处理后示意图如下：,5、新型钢箱梁桥面铺装方案优化,超高强、高韧性混凝土（28d抗折强度20.0MPa，抗压强度90.0Mpa，3030），进一步提高铺装材料的韧性，适用于跨度较大的钢箱梁结构 。,浇注超高强、高韧性混凝土,钢板+加劲肋,采用倒装加劲肋并在钢筋类上绑扎钢筋网提高铺装层材料与钢板之间的界面抗剪强度和与钢板的协同一致变形能力，同时较方案一，减化了施工工艺，减少了钢材用量。,钢板加劲肋处理+绑钢

21、筋网,防水防锈层,设置防水防锈层,提高防水性能,防止钢板生锈。,设置防水应力吸收层,防止反射裂缝。,SMA13,防水应力吸收层,铺设SMA13,提高面层的行车舒适性、抗滑性、抗车辙、水稳性和耐疲劳性。,绑扎钢筋网,超高强、高韧性砼,铺装示意图及设计原理,高掺微细纤维、粉煤灰微珠、硅灰复合混凝土增强增韧技术,粉煤灰微珠的水化活性介于硅灰、粉煤灰两者之间。高活性的辅助性胶凝材料能够在早期促进水泥水化放热过程；同时消耗大量CH，增加水化产物C-S-H凝胶硅氧四面体聚合程度，从而使硬化浆体微结构更加密实、宏观力学强度越高。同时不会出现硅灰使混凝土板结的现象，使混凝土具有较好的施工性能。,通常制备高强高

22、韧性混凝土的技术为高掺硅灰，制备出来的混凝土流动性差、易板结，不能浇注施工。本技术采用高掺量的微细钢纤维和活性微粉增韧的技术方法制备28d抗折强度20.0MPa，抗压强度90.0Mpa，3030的高强高韧性的混凝土 。,粉煤灰微珠及硅灰复合增韧技术的SF10的C-S-H凝胶最为均匀致密，很难找到未水化的硅灰颗粒；而单掺入硅灰的WZ10及单掺粉煤灰的FA30均有大量未水化的颗粒，宏观力学性能均低于前者,（2）CAE混凝土层+高粘SMA铺装方案,CAE混凝土是以乳化沥青、水性环氧树脂、水泥作为胶结材料，与集料混合形成骨架密实型结构的一种新型混凝土材料。此种材料具有良好的韧性，并且极大的改善了沥青的

23、热塑性及力学性能，其抗剪强度、高温性能、疲劳性能、界面粘结性能均远优于普通沥青混凝土，能够满足大跨径钢箱梁桥面铺装层的使用要求。 CAE胶浆体系综合利用了水泥砂浆强度高、耐久，环氧树脂温度稳定性好、粘接强度高及沥青材料粘韧性好的优点，同时乳液型的沥青与环氧树脂能够通过水分很好的相容，添加的水泥不但能够吸收其中的水分，提高结构致密性，水化后形成的水泥石还能够提供一定的强度。,水性环氧树脂粘结层：提高铺装层材料与钢板的界面抗剪强度，防止桥面推移； CAE混凝土：具有良好的韧性、高温及耐久性能，能够与钢板良好的协同变形，抵抗高温荷载，防止桥面铺装层发生车辙、推移、拥包等病害； 防水粘结应力吸收层：提

24、高铺装层间粘结强度，吸收和耗散车辆荷载往复作用下铺装层间应力，阻止雨水下渗锈蚀钢板； 高粘SMA：提高面层的行车舒适性、抗滑性、抗车辙、水稳性和耐疲劳性。,组合结构设计,CAE混凝土设计原理,胶浆设计原理：一方面乳化沥青颗粒胶结形成连续的沥青网结构，一方面水性环氧固化形成网络结构，两种网络结构通过水泥相连接并相互穿插，形成互穿网络。沥青与环氧树脂固化物形成互穿网络能够极大的改善沥青的粘弹性力学性能，水泥填充沥青与环氧树脂固化的界面间，提高了体系的致密性，同时由于水泥比表面积大能够很好的吸附沥青和环氧树脂，也改善了沥青与环氧树脂之间的界面粘结性能。 胶浆设计方法：CAE胶浆组成材料性能差异大，需

25、要根据钢桥面的使用要求进行针对性设计。以沥青作为基体（占胶浆体积的56%），使胶浆具有良好的韧性，环氧树脂作为改性组分（占胶浆体积的28%），与沥青形成互穿网络，改善沥青的粘弹性力学性能（提高沥青的高温、低温及粘韧性），水泥作为稳定组分（占胶浆体积的16%），吸收残留水分，改善胶浆界面性能。,CAE混凝土设计方法：进行骨架密实设计，使CAE胶浆填充于粗骨料形成的骨架空隙间，进一步提高材料的抗剪性能，同时此结构中胶浆使用多，使混凝土较其他结构具有更为优良的耐久性能。,性能研究,CAE混凝土较SMA混凝土的力学性能和使用性能具有全面的提升，达到了环氧沥青混凝土的水平。,二、阻燃、抗滑降噪沥青路面材

26、料研究与铺装技术,国内外隧道路面通常采用水泥砼路面，与沥青路面相比，存在噪声大，行车舒适性差，维修困难等问题； 沥青路面是目前国内外隧道铺装材料的发展方向； 但沥青路面易燃，在隧道火灾发生时危害人的生命安全。,宁波甬金高速隧道火灾现场 关闭维修一星期,河南商丘312国道隧道火灾,1 国内外技术现状及发展趋势,我国现行的公路隧道设计规范JTG D70-2004规定：各级公路隧道路面可采用沥青混合料上面层与水泥混凝土下面层组成的复合式路面，并采用阻燃性良好的沥青路面类型。 隧道铺装的阻燃性对隧道运行安全至关重要。,国内外隧道铺装结构对比,2、阻燃路面方案设计及评价,(1)、阻燃材料分析 目前，在化

27、工行业中常用的有机阻燃剂（如有机溴类、磷系阻燃剂）多数有毒且在高温下易挥发出有毒的刺激性气体，不但对热拌沥青混合料的生产及施工都提出了很高的要求，而且对施工人员及日后运行过程中人员健康也十分不利，同时，有机类阻燃剂价格昂贵，不适于长大隧道通风情况不良的隧道沥青路面使用。 无机矿物阻燃剂采用了含有结晶水和多孔分子筛结构的无机碱性矿物复合制备而成，在沥青燃点温度分解吸热释水，阻止沥青燃烧，沥青胶浆氧指数达到26%以上，并且具有无毒、阻燃、抑烟，并且提高沥青的水稳定性能等功效。,阻燃机理热分解效应,无机矿物组分A在320受热分解释放水分，吸收热量，阻止沥青燃烧，无机矿物组分B在414分解脱水，增强阻

28、燃剂的阻燃效率。,320,414,分子筛微观结构上呈泡沫状构造，呈现选择性通过水蒸气的特性，阻止氧气渗入； 同时，分子筛中的铝氧四面体具有静电吸附作用，可以吸附烟雾并形成保护层，进而起到了抑烟作用。,阻燃机理分子筛的抑烟协同效应,阻燃剂性能指标对比,此种无机矿物阻燃剂在武汉长江隧道、武英濛濛山隧道、沪蓉西把水寺隧道、岩湾隧道、杭瑞鸡口山隧道、上官隧道及国内其他大型隧道都得到了应用。,MF-AFR阻燃矿物纤维,402,常用纤维易燃，不适合用于隧道沥青路面，课题组开发出具有阻燃功能的矿物纤维。,(2) 、阻燃路面结构形式 阻燃AC：采用改性沥青，并掺入一定比例的阻燃剂制备而成。 阻燃SMA：采用改

29、性沥青，矿物纤维，并掺入一定比例的阻燃剂制备而成。 阻燃抗滑降噪沥青路面（AFNA）：基于大孔隙结构阻燃为主，无机矿物阻燃为辅的设计方法，采用高粘度改性沥青，矿物纤维，并掺入一定比例的无机矿物阻燃剂，制备出集阻燃、降噪、抗滑为一体的隧道沥青路面材料。,阻燃性能,AFNA-13 SMA-13,SMA-13 AFNA-13,AFNA-13,AC-13,水泥砼,AC-13,AFNA-13,水泥砼,(3)、阻燃路面性能对比分析,阻燃性能 逃逸汽油量与燃烧时间分析,AFNA-13的逃逸汽油量最多，燃烧时间最短，阻燃性能明显优于其它路面材料。,AFNA-13,AFNA-13,汽油模拟燃烧表面温度和时间分析

30、,600g/m2 汽油燃烧,1200g/m2 汽油燃烧,在600g/m2和1200g/m2的汽油燃烧试验中，AFNA的燃烧温度均处于最低值，优于阻燃SMA和阻燃AC。,AFNA-13,阻燃性能 烟密度分析,封闭燃烧试验烟密度变化,OGFC-13,烟密度试验结果表明：AFNA-13能够有效减少隧道火灾过程中烟雾量，有助于火灾施救与人员逃生。,AFNA-13,降噪性能评价,路面材料的吸声性能,在交通噪声的主要频段内，AFNA路面材料比传统的AC、SMA具有更好的降噪性能。,抗滑性能,AFNA的摆值、构造深度都明显优于AC、SMA路面，且具有较高的连通空隙率，能够迅速排除路面雨水，提高路面的行车安全

31、性。,路面材料抗滑性能,路用性能,综合对比分析,3、获得的知识产权,1)武汉长江隧道 （施工时间2008年11月1日至26日）,国家重点工程万里长江第一隧武汉长江隧道全长3600米，宽8.45米，为双向分离式四车道，坡度为46，隧道采用41cm连续配筋水泥混凝土刚性基层+高粘度改性沥青粘结层+5cm高模量HMAC-20结构调节层+阻燃高粘度改性沥青+4cm阻燃抗滑阻燃降噪功能磨耗(AFNA-13)结构形式。,4、阻燃抗滑降噪路面（AFNA）工程应用,2)沪蓉西高速公路把水寺隧道 （施工时间2008年10月）,沪蓉西高速公路把水寺隧道全长1375米，宽8米，采用采用5cm阻燃抗滑阻燃降噪多功能上

32、面材料(AFNA-16)的结构形式。,3)武英高速公路濛濛山隧道 （施工时间：2009年6月份）,国家重点工程武英高速公路濛濛山隧道全长1215米，宽8.75米，采用4cm 阻燃抗滑阻燃降噪面层材料(AFNA-13)结构形式。,4)沪蓉西高速公路岩湾隧道（施工时间2009年10月）,国家重点工程沪蓉西高速公路岩湾隧道全长2773米，宽7.75米，隧道采用5cm阻燃抗滑阻燃降噪(AFNA-16)多功能上面材料的结构形式。,5)杭瑞高速公路上官隧道（施工时间2011年6月）,国家重点工程杭瑞高速公路上官隧道全长1985米，宽8.4米，隧道采用4cm阻燃抗滑阻燃降噪(AFNA-13)多功能上面材料的

33、结构形式。,5)杭瑞高速公路鸡口山隧道（施工时间2011年6月）,国家重点工程杭瑞高速公路上官隧道全长2969米，宽8.4米，隧道采用4cm阻燃抗滑阻燃降噪(AFNA-13)多功能上面材料的结构形式。,三、融雪排水降噪沥青路面材料开发与应用技术,主要内容,1、研究背景 2、技术路线 3、灌入式半柔性沥青混凝土 4、融雪排水降噪沥青路面材料 5、工程应用,1、研究背景,积雪结冰导致路面湿滑，引起交通事故，高速公路经常因路面积雪结冰而关闭。,机场路面，积雪结冰会降低机场道面的摩擦系数，许多机场在冬季因此而关闭，在我国北方尤其突出。,隧道出入口匝道、桥梁等关键部位，路面的积雪、冰冻更易造成严重的交通

34、事故 。,人工、机械法,由人工或机械车辆通过铲、推的方式来完成。,缺点：需要大量的人力、物力和装备，操作时需封闭交通，效率低。,撒盐熔融法,使用NaCl、CaCl2、MgCl2等盐类融雪剂,缺点：盐的腐蚀性会对交通基础设施造成危害；盐溶解进入土壤，导致地下水质和土质变差 。,目前采用的融雪除冰方式,研究现状,目前采用的融雪除冰方式,加热融溶法,地热管法：在路面结构中安装管道，利用水蒸气或热水进行加热。缺点：安装和建造加热管道非常复杂。,红外加热法：使用红外灯进行加热。实例：在美国丹佛某座桥面上使用。缺点：升温过于迟缓，受风向影响很大。,导电混凝土：在水泥或沥青混合料中加入碳纤维、石墨等。缺点：

35、升温较慢、造价高、对沥青混合料性能有影响。,研究现状,融雪、破冰路面,橡胶颗粒法：在沥青混合料中加入橡胶颗粒，降低路面模量，通过轮胎与路面发生作用时路面的变形破冰。缺点：施工过程中路面难以压实。,盐化物改性沥青路面：在沥青混合料中掺加改性盐化物融雪剂，通过融雪剂的溶出作用降低冰点。,目前采用的融雪除冰方式,2、技术路线,材料设计 （1）融雪后积水不能迅速排走，持续低温条件下路面易再次结冰； 抗滑、降噪性能较差；（采用排水降噪路面结构形式） （2）常用融雪剂产品对混合料水稳定性能影响严重。（对融雪剂产品进行设计） 开发一种具有融雪排水降噪的沥青路面，提高路面的行车安全和舒适性。,结构设计,高渗透、低收