沥青混凝土路面新技术课件.ppt

1、 沥青混凝土路面新技术 我们对道路工程的认识 沥青路面的损坏模式与机理 近年来沥青路面的研究方向 沥再生新技术 沥青混合料的温拌技术 新技术的选用原理一、我们对道路工程的认识1.1 社会上对道路工程的认识 路是人走出来的 大汽车也开不到地球里面去 公路、铁路与民航建设企业的开放 科技部的看法一、我们对道路工程的认识1.2 我们对道路工程的认识 道路工程是一项十分成熟的工程 道路工程是一项十分复杂的工程 道路工程是一项系统工程 道路工程是一项不容易出问题但又不易做好的工程 做好道路工程的几大前提设计、施工、管理、材料二、沥青路面的损坏模式与机理2.1 沥青路面的主要损坏模式 沉陷 车辙 推移 开

2、裂 松散与坑槽二、沥青路面的损坏模式与原因2.2 沥青路面损坏的可能原因 路基问题 材料选择 混合料组成设计 施工 管理三、近年来沥青路面的研究方向3.1 结构方面的探讨 重载路面 全寿命路面 防止反射裂缝的结构 简装路面 特殊地质条件下的路面三、近年来沥青路面的研究方向3.2 材料方面的探讨 沥青 集料 防裂材料 防水材料 沥青改性材料 抗变形材料三、近年来沥青路面的研究方向3.3 养护方面的探讨 白改黑方面的探讨 表面处置方面的探讨 预防性养护方面的探讨 快速修补方面的探讨 四、乳化沥青 冷再生新技术本章主要内容 沥再生的提出 主要的路面再生技术 乳化沥青冷再生混合料的工作原理 乳化沥青冷

3、再生技术特点和应用方向 近年来的国内主要应用案例 4.1 旧沥青路面材料再生背景 100%再生利用沥青旧料已是发达国家普遍现状，厂拌热再生是主角；可持续发展、资源再生利用国策化；公路建设中路产保存变主体；行业主管政策导向；资金投入的不可逆转变4.2 主要路面再生技术 厂拌 就地 热再生 冷再生（水泥、乳化沥青、泡沫）冷再生的分类 按照胶结材料分为：水泥冷再生低成本，沥青再生料作为半刚性基层集料，常与半刚性基层旧料掺混使用乳化沥青冷再生沥青再生料再造柔性层，裹覆、粘结、新旧胶结料渗透优泡沫沥青冷再生成本低，裹覆、粘结较差 按照施工流程分为：现场冷再生一次性完成，质量可控性相对差，无机会进行基层修

4、复工厂冷再生原材料受控，拌和与成型工艺均受控，再生层施工前有充足的基层修复时间4.3乳化沥青冷再生混合料的工作原理 沥青乳化的原理 乳化剂 沥青的乳化沥青乳化的原理 乳化剂是由极性的亲水基团（如胺基）和非极性的亲油基团（如烷基）构成，在与沥青在胶体磨中高速混合过程中，乳化剂将迅速分散并聚集在沥青颗粒的表面，有效隔离水与沥青界面，同样达到降低表面能的目的。同时，亲水的极性基团，通常带有同性电荷，同性电荷的排斥作用，有效维持了乳液的稳定性。乳化剂z在水相和液相同时可溶z带极性的头部是亲水基团（如胺基）z不带极性的尾部是碳氢链的憎水基团（如亲油基团）CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2C

5、H2CH2CH2CH2CH2CH2CH2COCH2CH2NH2CH2CH2NH2NH尾部头部沥青的乳化 冷再生技术需要解决的首要问题是使胶结料在常温下具有工作性。乳化沥青采用机械结合化学的方法形成水包油的乳液系统来实现这个目的。沥青颗粒悬浮在水相介质中，整个乳液的流动性取决于水的流动性，胶结料的常温工作性借此实现。沥青的乳化设备简图DEFORMATIONRUPTURE/CAPTURE乳化过程乳液状态的工程意义 乳化沥青的存储稳定性（颗粒分布、沥青固含量），避免在运输、临时储存、输送等拌和前环节发生破乳或分层 提高拌和的裹附能力（乳化剂分散力、颗粒细度），减少混合料水用量 混合料材料强度整体性影

6、响乳化效果的因素 硬件:胶体磨（功率、定转子高速运行稳定性、间隙和磨头设计）、管路、散热系统、压力系统、计量系统 乳化沥青配方设计（乳化剂、乳化剂用量、乳化剂激活、稳定剂）沥青的品种，化学匹配石料表面沥青乳化沥青的凝结（强度形成）过程集料的电荷乳化再生技术成套要素专用生产设备专业施工单位项目级乳化沥青设计化学配伍的混合料设计和质控 高品质乳化沥青项目乳化再生混合料设计流程旧料分级/分析和试配裹覆和工作性乳化沥青配方配合比调整空隙率/稳定度设计完成性能验证乳化配方选定水损坏问题差密实度问题早期强度强度问题确定预湿水侯选乳化沥青配方成型拌和试验目标配比确定生产配比确定江苏沪宁高速 1996年建成通

7、车，交通量很快超过预期，原有4车道扩建为双向8车道。为了降低工程造价，减少废弃料对环境的影响。沪宁高速公路改扩建项目先后在镇江支线和无锡段实施了乳化沥青冷再生的试验段和实体工程。无锡段采用柔性路面结构：16cm二灰碎石再生层+20cm级配碎石+10cm乳化沥青冷再生+10cm普通沥青LSM-25+8cm普通沥青sup25+8cm改性沥青sup-20+4cm改性沥青SMA13。江西昌九高速公路 江西昌九高速公路是江西省第一条高速公路 原路路面结构：30cm未筛分碎石20cm二灰碎石6cm热拌沥青碎石4cm中粒式沥青砼。2006-2007年，对该路进行了乳化沥青再生大修。大修结构为：原路基及碎石层

8、+20cm修复的基层+12cm再生层+6cm普通AC20+6cm改性AC20+4cm改性AC13。4.6 旧沥青路面材料再生现状和展望 厂拌再生在市政应用更多、更早，很可能是再生体系最早完善的系统 无论是厂拌还是现场，配套技术和管理体系均滞后，不利其规范发展 现场再生在公路体系或许前景更广阔，但改性沥青面层现场再生体系还需更成熟 厂拌再生料应用于面层结构是大势所趋，但利用率与性能的平衡点还需提高五、沥青混合料的温拌技术 北京长安街 普通热拌施工 温拌施工SMA双改性 路面施工讲座的主要内容一、为什么要提出温拌技术二、温拌技术的定义与分类三、温拌技术的应用方向四、温拌技术的应用方法 沥青材料的特

9、性 环境需求 节能需求 筑路工人的身心健康需求 基本的工作条件需求 道路施工质量需求 沥青混凝土路面长期使用的需求1.1 沥青材料的特性感温性能沥青的感温特性沥青感温特性对道路工程的影响1.2 道路施工中环境的需求施工中沥青对环境的影响城市道路施工对环境的要求。1.2 道路施工中环境的需求1.2 道路施工中环境的需求温度与沥青烟气1.2 道路施工中环境的需求温度与有害物1.3 社会对节能的需求沥青混合料拌合与温度沥青混合料施工与温度降温对节能减排的影响1.4 筑路工人健康需求沥青挥发物对人体的危害沥青中轻质油份的挥发与温度1.5 基本工作条件需求 基本工作条件的内容；施工人员对环境条件的耐受；

10、施工设备对环境条件的耐受；1.6 道路施工的质量需求施工温度与压实度；施工温度与平整度；施工温度与路表磨阻系数；施工温度与结构层防渗。1.7 长期使用需求沥青的老化与路面耐久性；路面抗渗与耐久性；路面密实与耐久性；路面平整度与耐久性。二、温拌技术简介2.1 基本定义2.2 基本术语2.3 温拌技术分类2.4 技术要求二、温拌技术简介2.1 基本定义a）与同类型热拌沥青混合料相比，加入温拌剂后可使沥青混合料的拌和温度及摊铺碾压温度降低30以上；b）加入温拌添加剂的沥青混合料，其技术性能应达到同类型热拌沥青混合料的技术指标；c）加入温拌添加剂后不得在施工过程中产生额外的有毒有害气体。二、温拌技术简

11、介2.2 基本术语温拌添加剂 通过物理或化学作用，能显著降低沥青混合料施工温度的添加材料。二、温拌技术简介2.2 基本术语温拌沥青混合料 将温拌添加剂与道路石油沥青混合均匀，形成既符合道路石油沥青技术指标，又能显著降低沥青混合料施工温度的产品。二、温拌技术简介2.2 基本术语低温施工 与相同类型热拌沥青混合料相比，在基本不改变沥青混合料配合比和施工工艺的前提下，通过温拌添加剂、成品温拌沥青或者沥青发泡工艺作用等技术手段，能使沥青混合料的施工操作温度相应降低30，性能达到热拌沥青混合料的新型沥青混合料。二、温拌技术简介2.3 温拌技术分类 表面活性型温拌技术 温拌添加剂型 成品温拌沥青 沥青发泡

12、型温拌技术 有机降粘型温拌技术二、温拌技术简介2.4 基本的技术要求拌和过程中如何帮助裹附及增加工作性？如何提高压实性能？添加剂最终的存在状态？三、温拌技术成熟度3.1 温拌技术原理3.2 国内应用历程3.3 温拌技术关键点3.4 可以达到的技术性能3.1 温拌技术原理空气水沥青空气胶团润滑结构帮助碾压拌合剪切及机械碾压作用下胶团润滑结构胶团润滑结构提高工作性石料表面沥青压实完毕后润滑结构解散，温拌有效成分转移界面增强粘结添加剂最终存在状态 石料表面沥青乳化剂以及抗剥落在沥青与石料交界面上经常的存在形式温拌工作温度降低后，沥青粘度增加、集料微空隙不易打开，沥青与石料之间物理热粘结作用下降，易带

13、来温拌沥青混合料抗水损害和抗车辙性能下降的隐患。而添加剂最终存在状态中类似于化学铆钉的粘结增强有效弥补上述缺失，有利于提高沥青混合料的抗水损害和抗车辙性能。3.2 国内应用历程2005年，交通部公路科研所，率先进行温拌应用研究并与北京市政路桥合作，完成了全国首条试验路。2006年，表面活性温拌技术趋于成熟并在上海市首次应用。3.2 国内应用历程 2007年，8个省区展开应用技术研究（13个试验项目），交通部西部研究项目启动，在交通部公路科研所、同济大学、东南大学、江苏省交通科研院等研究机构主导下，多数完成试验路。2008年，向实际应用转化，河北、北京、上海、江西应用于实际工程。河北省地方标准、

14、上海临时地方标准批准。辽宁省应用指南通过评审。张家口低温应用12000吨混合料。12个省区应用。3.2 国内应用历程2009年，延长施工季节、隧道路面、密实型超薄层应用方向，全面进入规模应用阶段。北京、青海地方标准出台长安街和宾西法尼亚大道示范项目。国内总用量超过500000吨混合料。2010年，北京市决定30%的沥青混合料切换为温拌，3-5年内全部切换为温拌。今年应用总量将突破150万吨。3.2 国内应用历程2010年，江西省质量监督局发布江西省地方标准DB36温拌沥青混合料路面施工技术规范2011年，湖北省质量监督局组织湖北省地方标准编制温拌沥青混合料路面施工技术规范3.3 温拌技术关键点

15、更低的温度下具有材料工作性（拌和、裹覆、摊铺）更低的温度下具有良好的施工性能，保证工程降温不牺牲粘聚力，不降低抗水能力及抗变形能力等关键路用性能3.4 可以达到的技术性能减少排放，改善施工环境3.4 可以达到的技术性能减少温度离析（热拌温度的离析）F 华氏度热拌沥青技术中的温度离析3.4 可以达到的技术性能49.5%得益于温拌沥青老化程度的降低和压实程度的改善，温拌沥青混合料-10低温疲劳开裂应变能相比热拌有近50%的提高！3.4 可以达到的技术性能降低沥青的老化程度针入度(dmm)3.4 可以达到的技术性能辗压曲线对比四、温拌技术的应用方向 人口密集城镇沥青路面的施工 低温施工条件下沥青路面

16、的施工 薄层沥青路面的施工 长大隧道沥青路面的施工 粘度较高的改性沥青路面的施工 旧沥青路面材料再生利用 高海拔地区的沥青混合料施工五、温拌技术的应用5.1 温拌设备及其安装；5.2 原材料的技术要求；5.3 温拌沥青混合料设计；5.4 温拌沥青混合料施工；5.5 旧沥青路面材料再生；5.6温拌沥青混合料路面检验；五、温拌技术的应用5.1示意图五、温拌技术的应用5.1喷杆安装示意图五、温拌技术的应用5.1工程安装示意图五、温拌技术的应用5.1工程安装示意图总结温拌沥青混合料工程价值 改善混合料工程性能 减轻沥青老化，延长路面寿命 避免温度离析，改善压实条件 延长施工时间 减少施工的环境污染 保证质量的低温施工 减轻老化的改性沥青混合料施工六、新技术的选用原则新技术的选用原则6.1 与当地自然地理条件相适应6.2 与欲建道路的交通量与交通类型相适应6.3 尽量使用工程可能的建材供应6.4 尽可能利用当地所产固体废弃物6.5 绝对不能对当地环境造成不利影响谢谢大家！