几种新型沥青路面结构在我国高等级公路上的应用
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几种改性沥青的相关知识一、SBS改性沥青1、SBS改性沥青概述SBS改性沥青是在原有基质沥青的基础上,掺加一定比例如2.5%、3.0%、4.0%的SBS改性剂,通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中,形成SBS共混材料,利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。
使其粘度增大,软化点升高,从而改善沥青的温度性能、拉伸性能、弹性、内聚附着性能、混合料的稳定性、耐老化性等。
在良好的设计配合比和施工条件下,沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。
2、SBS改性沥青技术要求SBS改性沥青质量要求表5.3.2SBS改性沥青质量要求(PG70-28)表5.3.3掺加RA抗车辙剂与普通沥青和SBS改性沥青的性能对比(AC-13C)3、SBR改性沥青的特性1)有很好的耐高温、抗低温能力,适合高寒地区公路使用2)有较好的抗车辙能力和抗水损能力3)提高了路面的抗疲劳能力,具有优良的抗疲劳开裂性能4、SBR改性沥青的应用实例及参考价格1)应用实例:青藏高速、2)参考价格:SBR改性沥青价格为5500元/t左右,SBR改性剂价格为20000元/t左右三、PR改性沥青1、PR改性沥青概述PR抗车辙添加剂由法国PRI与法国中央路桥实验室LCPC于1990年共同研制,它是一种改善沥青混合料性能的添加剂,对改善高温稳定性、提高抗车辙能力有非常显著的效果。
在西欧、东欧及非洲国家已是非常成熟的技术。
2002年在山西运煤重载、重交通量高速公路的首次应用取得成功,随后几年该产品的性能及在国内的业绩也得到了路面专家的认可。
2、PR改性沥青的特性1)有很好的高温稳定性和抗车辙能力2)较好的抗疲劳性能和低温弹性性能3、PR改性沥青的应用实例及参考价格1)应用实例:北京杏石口改造工程、天津市政道路改造工程、山西长晋高速晋城段、京福高速淮安段改造工程、郑少高速2)参考价格:PR改性剂价格为12000左右元/t四、PE改性沥青1、PE改性沥青概述PE改性沥青是在基质沥青中添加一定剂量的PE(高低密度聚乙烯)改性剂而形成的改性沥青。
高等级公路沥青面层结构类型及特点
面层是直接承受行车荷载作用和大气降水、温度变化影响的路面结构层,应具有足够的结构强度,良好的温度稳定性,耐磨、抗滑、平整和不透水性。
高等级公路沥青面层可分上、中、下3层或上、下2层。
较少的裂缝,较轻的车辙,良好的平整度,较强的抗滑能力及经久耐用,是高等级公路对沥青面层的基本要求。
能否达到这些使用要求,则与面层所使用的沥青材料,沥青混合料的类型和性质以及沥青面层的厚度有较大的关系。
在实际工程中应根据当地的交通状况、气候条件、降雨量、材料情况、施工工艺、经济造价等因素选择合适的沥青面层类型。
从我国目前高等级公路沥青路面来看,主要有以下几种结构形式:
(1)传统的沥青混凝土面层(AC);
(2)多碎石沥青混凝土面层(SAC);
(3)沥青玛蹄脂碎石混合料面层(SMA)。
1传统的沥青混凝土面层(AC)《公路沥青路面设计规范》JTJ01497,根据七五国家科技攻关研究及修订该规范的专题研究,统一将沥青混合料中集料粒径标准由圆孔筛标准改为方孔筛标准。
其主要原因为:①计量标准向ISO国际标准靠近;②便于参考国外同类结构形式的级配标准;③世行项目增多,便于国际招标、监理及质量检验;④许多国外拌和设备均以方孔筛为标准。
沥青混凝土的符号由原LH改为AC.
1.1按沥青混合料集料的粒径分类。
环氧沥青的发展及其运用摘要:环氧沥青是一种新型改性沥青,它的热固性赋予沥青以优良的物理、力学性能。
用环氧沥青拌制的沥青混合料,具有强度高、韧性好、优良的抗疲劳性能、温度稳定性、耐腐蚀性能。
本文主要讲述环氧沥青的发展历史、制备工艺、基本性能,以及环氧沥青混合料在路面铺装的使用状况。
关键词:环氧沥青;耐疲劳性;耐久性能;沥青混合料The development and application of apoxy asphalt ABSTRACT :Epoxy resin asphalt is a new of modified asphalt. Thermosetting gives asphalt good physical and mechanical property. epoxy resin asphalt mixture have high strength, toughness, good fatigue resistance, temperature stability, corrosion resistance.This paper mainly tell that the development of epoxy resin asphalt and the method of preparation, basic properties, and the application in pavement.Key words: epoxy resin asphalt; fatigue property;durability; asphalt mixture1前言1.1 道路沥青发展概述随着我国改革开放和国民经济的迅速发展,需要大规模的修建高等级公路。
沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上,铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。
这种路面与砂石路面相比,其强度和稳定性都大大提高,与水泥混凝土路面相比,沥青路面表面平整无接缝,行车振动小,噪音低,开放交通快,养护简便,适宜于路面分期修建,是我国路面的重要结构形式[1,2]。
沥青玛蹄脂碎石混合料(简称SMA) 简介SMA是由高含量粗集料、高含量矿粉、较大沥青用量,低含量中间粒径颗粒组成的骨架密实结构型沥青混合料。
001、形成背景0060年代的德国交通十分发达,根据本国的气候特点(夏季气温20℃左右,冬季不太冷),习惯修筑“浇筑式沥青混凝土”路面。
这种结构中沥青含量12%左右,矿粉含量高。
使用中发现路面的车辙十分严重,另外当时该国家的汽车为了防滑的需要,经常使用带钉的轮胎(包括欧洲一些国家亦如此),其结果是路面磨耗十分严重(1年可减薄4cm左右)。
为了克服日益严重的车辙,减少路面的磨耗,公路工作者对沥青混合料的配合比进行调整,增大粗集料的比例,添加纤维稳定剂,形成了SMA结构的初形。
1984年德国交通部门正式制定了一个SMA路面的设计及施工规范,SMA路面结构形式基本得以完善。
这种新型的路面结构先后在德国、欧洲一些国家逐渐被推广、运用。
我国首次使用改性沥青是1994年首都机场高速公路,使用了奥地利技术NOVOPHALT。
其关键技术在于利用间隙可不断调整的大型胶体磨使改性剂反复多次通过磨体而达到非常均匀与沥青共混,用400倍显微镜面观察切片晶体结构是否混合均匀。
PE对改善高温稳定性较好,而SBS对改善低温稳定性较好,96年首都机场东跑道罩面掺入4%PE+2%SBS,另外还掺入0.4%石棉纤维,使用改性剂以后,针入度比原来沥青减少了一个等级,软化点大为升高,粘度增加了7倍,说明沥青的高温稳定性有显著提高。
002、沥青玛蹄脂碎石混合料路面(SMA)的组成原理及特点00SMA的结构组成可概括为“三多一少,即:粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少”。
具体讲:00①SMA是一种间断级配的沥青混合料,5mm以上的粗集料比例高达70%~80%,矿粉的用量达7%~13%,(“粉胶比”超出通常值1.2的限制)。
由此形成的间断级配,很少使用细集料;00②为加入较多的沥青,一方面增加矿粉用量,同时使用纤维作为稳定剂;00③沥青用量较多,高达6.5%~7%,粘结性要求高,并希望选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青(最好采用改性沥青) 003、SMA结构的主要优点①、高温稳定性。
有关高速公路沥青路面养护技术在工程建设中的应用【摘要】本文通过分析路面病害的状况和成因,进而针对此情况选择合理的养护技术进行维修,提出相对的养护维修技术对策,使之提高路面使用品质、延长路面使用寿命。
【关键词】高速公路;沥青路面;养护;应用我国加入wto以来,各国、各地区之间的贸易越来越频繁。
基于此,公路事业,尤其是高速公路建设取得了很大的成就。
根据沥青路面具有无接缝、增强道路的抗滑能力、低噪声、易维修等的优点,因此在高等级公路建设中,有90%以上使用的是沥青混凝土路面。
近些年来,随着经济的快速发展,公路交通量显著增大,进而对于高速公路的使用要求越来越高,养护技术含量越来越高;另外,在工作中我们也可以发现,一些高速公路建成后,交通量增长迅速,车辆大型化和载重增大以及施工质量等因素影响,在很大程度上增加了养护工作量和难度,因而对高速公路沥青路面养护技术的需求也越来越迫切。
也颇受同行领导者们与社会人员的关注。
因而通过对沥青路面病害的分析,提出些相关养护技术对策,以便可以提高路面的延长寿命。
1.有关沥青路面病害分析根据工作经验以及对于高速公路的研究前提下,笔者将沥青路面破损按其形状可分为裂缝类、松散类、变形类、其他损坏类四大类。
1.1裂缝类病害:路面裂缝是路面早期破损最常见的病害之一,它的危害在于从裂缝中不断进入水分使基层至路基软化,导致路面承载能力下降,加速路面破坏。
其原因主要是路面设计不合理、施工过程不注重质量的考量、对原材料检验不严及自然危害等因素。
1.2变形类病害:(1)在变形类病害中尤为突出的是车辙问题。
车辙问题除了影响行车舒适性外,还对交通安全有直接影响。
车辙的产生是受内因和外因的综合影响,内因包括沥青混合料和路面结构设计,外因包括施工、交通、气候条件。
(2)路面的纵向变形,是由路基的纵向变形造成的,软土地基和非软土地基都可能产生纵向变形,纵向变形造成路面大波浪型的不平整。
产生纵向变形的原因:1)地基产生固结形变,地基产生固结形变的大小,既与填土高度有关,又与地基内部各层土的性质有关,即使是非软土地基,在土的压缩性大的情况下,在约 10m 高的路堤作用下,产生的固结形变可能高达 50cm 以上。
高等级公路沥青面层结构类型及特点沥青面层是高等级公路中的重要组成部分,它承担着保护基层结构、提供舒适行车条件以及增强路面耐久性的功能。
随着路面工程技术的不断发展,不同类型的沥青面层被广泛应用于不同的道路条件和交通负荷。
本文将介绍几种常见的高等级公路沥青面层结构类型及其特点。
一、石料骨料级配密实型沥青混合料(AC-BC)石料骨料级配密实型沥青混合料是一种常见的沥青面层结构类型,它由骨料、矿料和沥青混合而成。
该类型的面层具有以下特点:1. 耐久性强:密实的骨料级配可以提高面层的耐久性,延长使用寿命。
2. 舒适行车:由于石料密实,能够提供较平滑的行车表面,减少车辆震动和噪音。
3. 抗水抗滑:面层的密实性能使其能更好地抵抗水分浸泡和抑制滑移现象。
二、连续级配沥青混合料(CA)连续级配沥青混合料是一种由不同粒径骨料按一定比例混合而成的沥青面层结构,其特点如下:1. 声吸收效果好:由于骨料的连续级配,面层具有良好的声吸收性能,能够有效减少噪音污染。
2. 耐久性高:面层的连续级配能够均匀分散荷载,减少应力集中,提高耐久性。
3. 施工方便:连续级配沥青混合料施工简单,成本较低,适用于各种道路条件。
三、开粘结料沥青混合料(SM)开粘结料沥青混合料由特殊添加剂以及沥青、骨料混合而成,其特点如下:1. 极佳粘结性:开粘结料沥青混合料与基层结构粘结良好,能有效提高面层与基层之间的粘结强度。
2. 密实性好:具有较高的沥青含量,面层密实性好,能够提供良好的防水、防滑性能。
3. 耐久性优异:开粘结料沥青混合料耐水性、耐磨性和耐老化性能优秀,使用寿命长。
四、微表面沥青混合料(MMA)微表面沥青混合料属于一种微细骨料型短时化沥青混合料,其特点如下:1. 细腻表面:微表面沥青混合料施工后形成的路面表面光滑平整,提供良好的行车舒适性。
2. 快速施工:施工简单、快速,可以在较短时间内完成路面整修和防护。
3. 耐水防滑:微表面沥青混合料具有良好的防水、防滑性能,提升路面的安全性。
第一届全国公路科技创新高层论坛论文集新技术新材料与新设备卷几种新型沥青路面结构在我国高等级公路上的应用王旭东交通部公路科学研究所,北京,100088内容摘要本文将介绍交通部公路所近几年来在我国高等级公路的建设和养护过程中研究开发的一些新型沥青路面结构。
在这些路面结构的研究过程中,科研人员借鉴了国外最新的沥青路面设计思想,在各有关建设单位的大力支持下,大胆实践,经过几年的实际使用考验,认为是成功的。
这些路面结构包括用于改善济青高速公路抗滑性能的超薄沥青混凝土路面结构;在河北京沪高速公路上铺设的六种低噪音路面结构;在广东广珠东线高速公路上采用的薄面层水泥混凝土罩面技术;以及改性沥青防水层技术等。
这些新路面结构的使用成功,为我国沥青路面的结构设计和材料设计提供了新的设计思想,如果能推广使用将大大改善我国目前高等级沥青路面的使用品质,降低工程造价,具有十分显著的社会和经济效益。
关键词超薄沥青混凝土、低噪音路面、加铺、钢桥罩面、改性沥青防水层0. 前言随着我国沥青路面结构和材料设计研究的逐渐深入,发现现有的沥青路面设计方法难以满足路面工程建设和养护方面的需求,如:桥面沥青混凝土的铺装还有待进一步完善;旧路面的沥青混凝土罩面还未有一套成熟的方案;已建和在建的高等级公路沥青面层普遍偏厚;沥青路面,特别是沥青混凝土面层的设计还主要局限于结构承载能力的设计,对于其使用功能的设计还远远不够。
这都限制了我国高等级公路沥青路面技术的发展。
面对这些问题交通部公路科研所的科研人员突破一些传统观念的束缚,在各有关建设和管理单位的大力支持下,借鉴国外最新的研究成果,结合我国的实际情况,采用新的设计思想和方法,研究了一些适合我国高等级公路沥青路面的新型路面结构,并经过几年的应用考验,证明是成功的。
具体包括:1)、超薄沥青混凝土抗滑表层2)、低噪音沥青路面3)、水泥混凝土路面上的沥青混凝土罩面技术4)、改性沥青防水层技术5)、钢桥面沥青混凝土铺装技术本文将结合试验路或实体工程的情况,对以上这些技术进行简要的介绍,供国内有关专家借鉴、参考。
1. 关于超薄沥青混凝土抗滑表层超薄沥青混凝土首先产生于七十年代后期的法国,用于沥青路面抗滑性能的恢复。
后来也用于新建路面的修筑。
这种路面具有构造深度大,抗滑性能好,行车噪音低,同时由于厚度较薄,造价低,适宜于路面养护维修。
故自产生以后,欧美许多国家纷纷采用,如:英国、美国等。
一般来说,国际上通常称沥青混凝土铺装层厚度为2~2.5cm为超薄沥青混凝土,厚度为3cm为薄层沥青混凝土。
超薄沥青混凝土厚度比较薄,因此混合料的粒径比较小,但同时又要要求有较好266第一届全国公路科技创新高层论坛论文集新技术新材料与新设备卷的构造深度和抗滑性能,两者之间看似有一些矛盾,尤其是密实型的混合料。
所以混合料的级配需要专门研究。
我国的超薄沥青混凝土路面的研究起步比较晚。
在九十年代中后期,北京、广州等地的城市道路先后采用埃索改性沥青铺设了超薄沥青混凝土路面的试验路段。
而此时,混和料的级配为了满足构造深度的要求,一般采用现行规范中Ⅱ型级配。
这种级配由于空隙率较大,其稳定性不好,因此实际的使用效果并不十分理想。
九十年代后期,交通部公路所采用断级配密实型的混和料级配原理研究超薄沥青混和料,先后在济青高速公路和河北京沪高速公路铺设了试验路段,并经过了一年多的考验。
济青高速公路是九十年代初期建成通车的,经过多年的使用,行车道上的抗滑性能严重衰减,影响了行车的安全。
为此,采用超薄沥青混凝土罩面以改善行车道的抗滑性能。
铺设的试验路采用两种改性沥青和两种级配(UTAC10(断)和UTAC10(完全断))。
试验路于2000年5月建成通车。
建成后先后于2000年5月、9月、11月和2001年9月四次测定路面的构造深度,结果见图1。
每年的9月份刚好是当地夏季刚过。
图中第一段为完全断级配和壳牌改性沥青,第二段为断级配和壳牌改性沥青,第三段为断级配和国产改性沥青,第四段为完全断级配和国产改性沥青。
图1、试验段四次构造深度检测结果对比图从图中看出,竣工后和第一年夏季后,四个试验段的变化情况基本一致,总的来看四个试验段的构造深度差不多,具体分析,构造深度从大到小依次为:第一段、第二段、第三段、第四段。
此时构造深度的大小主要是由当时的施工水平决定的。
第一年冬季(11月份)和第二年夏季再检测,四个试验段的构造深度变化开始显现出来:第二段和第三段的构造深度明显大于相同油石比下完全断级配的第一段和第四段。
第二段和第三段都是断级配,但第三段的油石比比第二段略低,所以第三段构造深度最大。
此时的构造深度大小则主要是由沥青混合料本身抗滑耐久性决定的。
应该说,经过两年多的使用四个试验段的构造深度的变化与建设初期相比都比较稳定,至少还残留88%的构造深度,与国际上50%再罩面的标准相比,还可以使用多年。
特别是,由于路面经使用267第一届全国公路科技创新高层论坛论文集新技术新材料与新设备卷后形成了新的构造纹理,第二、三、四段的构造深度甚至大于建设初期。
2. 关于低噪音沥青路面近年来世界上众多国家为降低公路交通噪声采取了许多措施。
欧洲经济共同体(European Economic Community)规定路面噪音的允许范围从1974年的不大于91dB(A)降低到1990年的84dB (A)。
因此,低噪声沥青路面引起了十分广泛的兴趣和重视,并且在应用中取得了良好效果。
低噪声路面从沥青混凝土结构上分,可分为两大类:一是多空隙沥青混凝土,二是小粒径超薄沥青混凝土。
从声学角度讲,轮胎与路面摩擦产生噪声后,为减少噪声的等级一方面通过路面表面的构造深度和空隙吸收噪声,另一方面通过路表面的纹理(单位面积内表面的构造数量)反射噪声,消耗噪声的能量。
这也正是多空隙沥青混凝土和超薄沥青混凝土能够减少噪声的主要机理,特别是超薄沥青混凝土,由于颗粒小,相同面积下,表面的纹理多,降噪效果十分明显。
目前,国内已有少数研究单位、高等院校开展了多空隙沥青混凝土和超薄沥青混凝土的研究。
如1988年交通部公路科学研究所与河北省交通合作在正定试验路上铺筑了100米的OGFC16试验路,同济大学于1996年在浙江萧山等地铺设了多空隙降噪试验路段(4400m2),北京市政和广州市政分别在北京和广州铺设了超薄沥青混凝土试验路段(埃索改性沥青),交通部公路科学研究所与济青高速公路管理局和山东省交通科学研究所合作于1999~2000年济青高速公路上铺设了超薄沥青混凝土,近8000m2(两种级配、两种改性沥青)。
表1为河北省京沪高速公路减噪试验路段的路面结构。
共有六种不同结构的低噪声路面。
沥青面层的总厚度为15cm。
结构一、二、三为超薄沥青混凝土,摊铺厚度只有2.5cm,结构一为开级配磨耗层(又称多孔隙沥青混凝土),设计孔隙率18%~20%,结构二、三为密实型沥青混凝土,最大粒径分别为9.5mm和4.75mm。
结构四、五为一般的三层路面结构,结构六为两层路面结构。
同时为了改善路面结构使用的耐久性,由表中看出,各个结构均设置改性沥青防水层。
结构一至三设置在中面层下面,结构四至六设置在上面层下面。
此外,在结构一至三中采用PAC20(多孔隙沥青混凝土,设计孔隙率20%~25%)作为路面结构内部的排水结构层。
这样对于结构一,实际上是一个双层透水路面结构型式。
表1、河北省减噪试验路路面结构结构上面层防水层中面层防水层下面层一 2.5cmOGFC10 5cmPAC20 有 7.5cmSAC25二 2.5cmUTAC10 5cmPAC20 有 7.5cmSAC25三 2.5cmUTAC6 5cmPAC20 有 7.5cmSAC25四 4cmOGFC16 有 5cmSAC20 6cmSAC25五 4cmSAC13 有 5cmSAC20 6cmSAC25六 6cmSAC16 有9cmSAC25表2为使用1年后,减噪试验路噪音水平的测定结果,测试车采用两厢富康车。
采用两种不同的车速80km/h和120km/h。
表中(1)、(2)栏为两次平行测试的平均值,平行测试的误差不超过1dB。
表中(3)、(4)栏为6种试验路面结构与AC16相比的噪声降低水平。
(5)栏为相应的降低噪声的平均值。
(6)栏为2000年12月第一次检测结果。
(7)栏为两次噪声检测,噪音降低的变化值。
268第一届全国公路科技创新高层论坛论文集 新技术新材料与新设备卷269表2、2001年10月减噪路面测试及分析数据 80KM/H 120KM/H80KM/H 120KM/H 平均 第一次 变化情况 路 面 类 型 (1) (2) (3) (4) (5)(6) (7)AC16 82.6 89.4 - - - - -OGFC16 79.3 84.4 3.3 5 4.15 5.05 17.82%SAC13 77.8 83.3 4.8 6.1 5.45 5.10 -6.86%SAC16 80.3 86.7 2.3 2.7 2.5 2.62 4.76%UTAC6 76.2 81.4 6.4 8 7.2 7.63 5.57%UTAC10 78.6 83.4 4 6 5 6.80 26.47%OGFC10 77.1 81.8 5.5 7.6 6.55 9.68 32.30%从表2数据看出,6种结构第一年的减噪水平从2.62~9.68dB ,经过一年的使用后,噪声降低范围为:2.5~7.2dB 。
从(7)栏六种路面类型减噪能力变化情况看(这是衡量这6种路面型式减躁耐久性的指标),除SAC13的减噪能力略有提高外,其余5种都有不同程度的降低,尤以OGFC10变化最大,减躁能力降低约1/3,其次为UTAC10和OGFC16,UTAC6和SAC16变化较小。
综合6种路面减躁能力和减躁水平的耐久性两个指标,6种路面形式减躁效果最好的是:UTAC6;最差的是SAC16;OGFC10和OGFC16如果不能及时清孔处理,其减噪能力衰减过快,未来发展的趋势暂无法预料;SAC13减噪的水平比较稳定,是一种比较理想的减噪路面型式;UTAC10的噪声变化较为奇怪,其减噪能力的衰减幅度之大出乎意料。
通过对河北省低噪声沥青路面试验段中6种不同材料组成形式的沥青混合料的减噪效果的分析比较,认为从路面材料角度对汽车行驶噪音影响的因素有:混合料的最大粒径、孔隙率和构造深度,相比较而言,前两个因素影响最大。
从减噪的效果和减噪的耐久性综合而言,适合我国的低噪声沥青路面的结构结构型式为:细粒式、多碎石、密实型沥青混合料。
3.关于沥青混凝土罩面技术随着我国公路建设的需要,许多早期建设的水泥混凝土路面产生了多种早起破坏现象,要求在上加铺沥青混凝土面层,以改善其使用性能。
这在我国南方,特别是广东、浙江、湖南、广西、湖北等省尤为普遍。