多功能沥青路面技术的开发及应用[详细]

1、多功能沥青路面技术的开发及应用,一、背景介绍,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事故 。,融雪路面研究应用现状,路面防冰雪灾害技术有被动抑制技术和主动抑制技术两大类； 被动抑制技术包括人工和机械除雪、洒融雪剂、外加热融雪等。 缺点： 一是融雪剂中的有害物质强烈腐蚀道路材料、设备和机动车辆，影响路面的使用性能，造成一定程度的环境污染； 二是播撒不均匀，浪费较大； 三是固体状态的盐与固体状的冰雪不能很快融

2、合，特别是环境温度较低时，自身很难快速溶解、融化须借助车辆轮胎的碾压才起作用，所以融雪持续时间长、效果差。而且对于冰雪期较长的北方地区明显不适用。,盐化物融雪路面研究应用现状,国外在研究主动抑制冰雪冻滑技术比我国早，有代表性的是利用氯盐降低冰点原理的融雪路面技术，瑞士和日本已经形成了自己的产品，分别为Verglimit和Mafilon。 河南省最早于08年底引进了瑞士技术和材料(Verglimit)，并在G107郑州K709+100-K709+296的索须河桥面上进行了试验段铺筑。 陕西省也于08年底引进日本技术和材料（Mafilon），并在沪陕高速秦岭段K71+435K74+300铺筑了试验

3、段； 两者都是在一般路面结构中掺加进口融雪剂，路面虽具有一定的融雪功能，但有以下不足： 融雪后积水不能迅速排走，当温度下降至-10 以下时路面易结冰； 对混合料性能有一点影响，尤其是日本技术。 不具备排水、抗滑、降噪能功能。,与水泥路面相比，沥青路面具有行车舒适、噪声低、维修方便等优点，是我国目前和未来应用最广泛的路面材料。 普通沥青路面均存在排水性能差、降噪效果不理想、眩光、防滑性能不好，雨天易发生交通事故。 排水降噪防滑沥青路面材料是一种具有相互连通空隙的开级配沥青混合料，空隙率一般为15%25%，构造深度大，显著降低噪声，提高雨天路面的排水和防滑性能。,排水降噪防滑沥青混合料是路面材料的

4、发展方向！,立项背景,排水降噪防滑沥青路面,普通沥青路面,多孔沥青路面 采用开级配的矿料级配设计方法，内部具有大量的连通孔隙，能够有效吸收噪声、消除轮胎泵浦效应，具有降低噪声污染，增强路面抗滑安全、排除路面积水多种功能的一种沥青路面材料。,排除路面积水,特点,减少水雾和眩光,防水漂,表面粗糙,抗滑性能好,连通空隙,吸收噪声,消除泵浦效应,改善路面的行车安全性与舒适性。,降噪性能好,车载作用下融雪、破冰,二、技术成果介绍,研制这种材料需要解决的关键问题,自融雪、排水、降噪、抗滑多功能沥青路面,路面基层,高模量路面材料,高效低腐蚀性沥青混合料融雪添加剂的开发,高粘高弹改性沥青,灌注式半柔性路面材料

5、开发,融雪排水降噪沥青路面、半柔性路面材料的制备技术、施工工艺及其质量控制技术,多孔沥青混合料,环保高效型融雪剂的研制,本研究采用环境危害小的氯化钙作为冰点下降剂主剂，复合冻结延时剂、冰层软化剂、稳定剂通过混合粉末制备成高效环保型融雪剂材料，能够有效降低水的冰点，并具有延迟结冰，软化冰层，稳定性优良，与沥青有良好相容性，并对沥青路面水稳定性能进行补偿的特点 。 冻结延时剂主要为酮醛缩合物，冰层软化剂为山梨酸醇脂肪酸酯类、月桂醇聚醚硫酸酯，稳定剂为水泥或石灰。 所选用组分均为对环境影响小的无机或有机材料，制备出来的。融雪剂具有环保性。,冰点下降剂 降低水盐混合溶液的化学势能，降低溶液的冰点。,不

6、同浓度氯化钙溶液冰点温度图,冻结延时剂 提高冰晶成核所需的能量，延长溶液结冰时间。,冻结延时剂对水溶液冰冻时间的影响,冰层软化剂 加入冰层软化剂后，冰的表面不在是致密的，而变得蓬松，成了层状分布。,冰层软化剂对冰面硬度的影响,稳定剂 改善融雪剂的吸潮问题，提高融雪剂的储存稳定性问题。可以采用水泥和石灰。,环保型融雪剂配方,高效环保型融雪剂的配方设计,高速剪切,胶体磨高速碾磨分散 （微米级）,SBS/橡胶粉,抗氧剂、稳定剂,增粘增容树脂,基质沥青,高粘高弹 沥青母液,高粘高弹改性沥青,添加树脂增粘剂进一步提高沥青粘度。,添加抗氧剂、稳定剂确保沥青的储存稳定性和抗老化性能。,利用胶体磨高速碾磨分散

7、技术，SBS磨细至微米级,研究内容及主要技术成果,2、高粘度改性沥青优化,工业化生产出的高粘高弹改性沥青技术指标为：,研究内容及主要技术成果,三、工程应用,本课题的研究成果在唐山205国道改造进行了实际工程应用。,半柔性路面施工（左：大孔隙混合料基体；右：铺设完成的半柔性路面）,自融雪、排水、抗滑、降噪沥青路面,温拌沥青路面,温拌沥青混合料的优点,节约能源,降低废气排放,减少沥青老化,改善施工环境（温度、烟尘）,提前开放交通时间,延长可施工时间（夜晚、 冬季）,热拌沥青混合料135165,温拌沥青混合料120135,冷拌沥青混合料 3070,沥青混凝土温拌技术研究,温拌施工技术与其他施工技术摊

8、铺温度区别,热拌沥青混合料175,温拌沥青混合料130,低温摊铺施工，施工温度为0,温拌沥青技术分类,1、有机降粘型温拌技术 代表：Sasobit、Asphaltan-B、EC-120.,2、发泡沥青降粘型温拌技术 代表：WAM-Foam、Aspha-min、Advera.,3、乳化分散沥青降粘温拌技术 代表：Evotherm,温拌技术路线,1、石英砂活化工艺及参数的确定；,2、分子筛结构形成机理及网络结构设计；,3、分子筛性质的考察；,4、针对温拌应用对分子筛的改性；,5、分子筛改性效果的测定；,6、分子筛作为温拌剂的性能研究。,工艺流程,研究成果,小试产品的外观形貌,混合料温拌性能研究,橡

9、胶高粘沥青应力吸收层,沥青路面美观、行车舒适、维修方便已经成为道路铺装的主流材料，越来越多的旧水泥路面改造工程选择沥青路面（白加黑改造）。 旧水泥路面往往裂纹满布，在旧水泥路面上加铺沥青路面易出现裂缝反射至面层的问题，为了充分发挥沥青路面的优势，提高沥青路面使用寿命，白加黑的核心问题就是防止反射裂缝，而橡胶应力吸收层可以有效解决该问题。,橡胶沥青应力吸收薄膜中间层（SAMI-AR）,原有路面或桥面,沥青加铺层,橡胶沥青应力吸收层简称SAMI，采用碎石封层模式： 用热橡胶沥青喷洒在现有的路表面，然后立即撒布单一粒级（912mm） 的封层集料，再进行碾压，将集料嵌入沥青膜。,橡胶沥青应力吸收层可大

10、大改善层间应力状态，避免推移、坑槽现象的产生，延缓反射裂缝的发生。 提高铺装沥青混凝土的抗裂能力 纤维加筋沥青混凝土 橡胶沥青混凝土,应力吸收层,橡胶沥青应力吸收层（SAMI）,但是传统胶粉改性沥青使用性能并不是很好，不如普通的SBS改性沥青难以满足SAMI的性能，为此研发复合增韧技术，开发出橡胶高粘高弹改性沥青，以满足SAMI及面层铺装层混合料性能,改性剂 选择（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。,橡胶高粘高弹沥青的开发,配合比优化设计，并造粒,不同类型改性沥青5弹性恢复结果,SBS改性沥青,15%橡胶改性沥青,橡胶高粘高弹改性沥青,高粘高弹改性剂造粒外形,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，同时其瞬间回弹率也是最好的，说明能够更好的消耗车载作用的能量，吸收裂缝处的应力，防止裂缝反射的蔓延，更加适应于北方寒冷地区,橡胶高粘高弹改性沥青,常用的沥青路面AC、SMA、Superpave均为低空隙率密实型结构，有相关的设计方法，目前没有针对橡胶沥青的级配范围和设计方法。国外的使用经验表明当胶粉掺量较大时，橡胶沥青就不适合应用于普通密级配