瀝青還原劑封層技術(shù)在瀝青路面預(yù)養(yǎng)護中的應(yīng)用研究

1、.瀝青還原劑封層技術(shù)在瀝青路面預(yù)養(yǎng)護中的應(yīng)用研究s一一s瀝青還原劑封層技術(shù)在瀝青路面預(yù)養(yǎng)護中的應(yīng)用研究邱穎峰(上海市市政規(guī)劃設(shè)計研究院)摘要:通過一系列的室內(nèi)外試驗,對某種瀝青還原劑(TI一2000)在還原老化瀝青性能,鋪灑后對路面防滲水性能改善及對防滑性能的影響進行了初步研究認(rèn)證.得出結(jié)論:摻加一定劑量的瀝青還原劑,對老化后的瀝青可起到一定的軟化作用,鋪灑后對原路面的防滲水性能有明顯改善,雖對舊路面的抗滑性能產(chǎn)生一定的負(fù)面影響,但可存短期內(nèi)快速自行恢復(fù)到可接受水平.關(guān)鍵詞:瀝青混合料;瀝青還原劑;預(yù)養(yǎng)護0弓l言還原劑封層技術(shù)就是將專門研制的還原劑或再生劑通過一定的技術(shù)手段噴灑在已經(jīng)老化的瀝青

2、路面上,通過更新和還原表面已經(jīng)發(fā)生老化的瀝青膏體,同時保護尚未被老化的那部分瀝青,使其維持原有性能,延緩老化的時間,以達到對舊瀝青路面進行預(yù)養(yǎng)護作用的一種技術(shù).目前,由于該技術(shù)成本相對較低,實施迅速,可快速開放交通等優(yōu)點,故得到越來越廣泛的應(yīng)用.但對其具體應(yīng)用效果,改善路面性能機理,潛在問題等方面一直缺少系統(tǒng)地室外試驗研究與實踐論證.本文以某種瀝青還原劑(品牌名為TL一2000)一系列的室內(nèi)外試驗結(jié)果為基礎(chǔ),對瀝青還原劑封層技術(shù)在瀝青路面預(yù)養(yǎng)護中的應(yīng)用進行了初步研究.1材料特性研究的瀝青還原劑(TL一2000)是一種黑色液態(tài)單一成分的微瀝青聚合物,其中的活性氣體成分能夠滲入瀝青混凝土路面中約4

3、cm的深處,并與瀝青發(fā)生化合作用,形成具有一定彈性和塑性的共聚瀝青聚合物.其物理特性為:黑色黏稠狀液體,密度為1.531.67g/cm.,在25時,黏度為2004OOcSt,有輕微的刺激性氣味.其成分為白色石粉末,苯乙烯,優(yōu)質(zhì)瀝青及添加劑.2室內(nèi)試驗驗證TI一2000的主要使用目的就是改善舊瀝青(使用收稿日期:2011012124上么咯N.12011一定年限瀝青老化后)路面中瀝青的性能,使之恢復(fù)或部分恢復(fù)原有瀝青的性能指標(biāo).本文就還原劑摻量與性能改善關(guān)系,一定摻量下瀝青性能改善與原瀝青老化時間關(guān)系,摻人TI一2000前后瀝青混合料室內(nèi)滲水性能的變化情況進行了研究.2.1還原劑摻量與性能改善關(guān)系

4、采用泰普克SBS改性瀝青作為研究參照對象,其原樣瀝青(泰普克SBS改性瀝青)老化前與老化后三大指標(biāo)可見表l.表1原樣瀝青老化前后三大指標(biāo)試驗結(jié)果試驗結(jié)果試驗項日老化前老化后針人度(25,100g,5s)/0.】rnm5445延度(cm)/52719軟化點(環(huán)球法)/clO51O3通過在老化后的瀝青中分別摻入2,4,6,8等質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的還原劑,來研究其還原劑摻量與性能改善的關(guān)系.其試驗結(jié)果可見表2,相對老化后的瀝青的改善效果可見表3.表2不同還原劑摻量下瀝青性能改善結(jié)果還原劑摻量/試驗項目2468針人度(25,100g,5s)/0.1mm53545455延度(cm)/523272828軟化點(環(huán)

5、球法),/1o11o11O31O5表3不同還原劑摻量下相對老化后瀝青的改善結(jié)果還原劑摻量/試驗項目2468針入度(25,lO0g,5s)/0.1mm+17.8+2O.0+20.0+22.2延度(cm)/5+21.1+42.1+47.4+47.4軟化點(環(huán)球法)/C基本不變基本不變基本不變基本不變將表3數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖形,可得到圖1.5OO45?040?O35.0謄30o冀zs.o20.O150l0.O+針人度,|+延度/f|l一/24681OTL一2000含量,%圖1TL.2000還原劑摻量與針入度及延度改善率關(guān)系圖由表2中數(shù)據(jù)及圖1可得到以下結(jié)論:摻入一定量的TL一2000瀝青還原劑后,其老化后

6、瀝青的延度與針入度都有所改善,且含量越多,改善率也有所增加,但增加幅度不大.因此,在實際工程中還原劑的灑鋪量應(yīng)合理確定,不是越多越好.2.2瀝青性能改善與原瀝青老化時間關(guān)系在一定的TL一2000還原劑摻量的前提下,研究瀝青性能改善與原瀝青老化時間的關(guān)系,可以為路面施工后何時進行預(yù)養(yǎng)護提供一定的理論依據(jù).以TL一2000還原劑摻入量為4作為研究對象,分別研究在原瀝青老化5h,10h,15h,25h,35h后其瀝青在摻與未摻還原劑前后針入度與延度的改善情況(由前面試驗知,還原劑對原瀝青的軟化點基本上無影響,故在此不再作為研究參數(shù)),其試驗結(jié)果可見表4.由表4及圖2數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論:(1)TL-20

7、00還原劑對老化瀝青的改善率:針入度大致在18-28范圍內(nèi),延度在27%72范圍內(nèi).(2)TL一2000還原劑的改善率與老化時間大致呈一上凸型拋物線狀曲線關(guān)系,即先增后減,有一峰值存在,只是其峰值并不是十分明顯.(3)針入度與延度改善都較為理想對應(yīng)的老化時間大致在1020h,這一老化對應(yīng)到實際工程中,大致s一G一為36年.因此,這說明當(dāng)路面使用大致3年后使用TL一2000進行預(yù)養(yǎng)護是適宜的.表4瀝青性能改善率與瀝青老化時間關(guān)系試驗結(jié)果老化時間/h試驗項目51O152535未摻人針人度(25,lOOg,5s)/O.11TIITI4544444340TI,2000前延度(cm)/5l9191715

8、14摻入4針人度(25C,100g,5s)/0.1mm5355565147TL-2000后延度(cm)/52426272524相對未摻人TL-2000前各指標(biāo)的改善率(%)針人度(25,i00g,5s)/0.11TIII1l7.825.027.3l8.6l7.5指標(biāo)延度(cm)/526.336.858.866.771.4將表4中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形,可得圖2圖2老化時間與針入度及延度改善率關(guān)系圖2.3室內(nèi)滲水性能檢測在鋪灑TL一2000后路面的防水性能如何呢?通過在成型好的不同滲水性能的瀝青混凝土車轍板上模擬室外一樣進行滲水系數(shù)試驗,比較其涂與未涂TL一2000還原劑的滲水性能的變化情況來研究其防水

9、性能.其試驗結(jié)果可見表5.表5室內(nèi)滲水系數(shù)測定試驗結(jié)果滲水系數(shù)測試結(jié)果/mL?min混合料類型未鋪灑TL一2000前鋪灑TL一2000后AC一13l07.8基本不滲水SMAl386基本不滲水由表5中數(shù)據(jù)可知:在不同的瀝青混凝土路面上鋪灑TL一2000還原劑后,其路面表層形成一層隔離膜,防滲水性能得到較大程度的提高.N.12011上馮么緣25眥一2.4室內(nèi)抗滑性能檢測同樣,利用成型室內(nèi)瀝青混合料車轍板,測試未涂灑TL一2000還原劑與涂灑后的不同日期的擺值試驗來測試其抗滑性能.其試驗結(jié)果可見表6.表6室內(nèi)抗滑性能試驗測定結(jié)果擺值測試結(jié)果/BtN混合料未鋪灑鋪灑Tl一2000鋪灑TL一2000鋪灑

10、F1,2000類型II,2000前10h后10d后30d后AC一1349414348ACl6C52444752SMA一1359485357將結(jié)果以未鋪灑TI一2000前為基準(zhǔn),計算不同時期其抗滑性能的下降程度,其結(jié)果可見表7.表7室內(nèi)抗滑性能試驗結(jié)果整理擺值下降程度/%混合料鋪灑TI2000鋪灑TI2000鋪灑TI,2000類型10h后10d后30d后ACl3l6.312.22.0AC一16(:15.49.60.0SMA】318.610.23.4將表7中轉(zhuǎn)化為圖形(時間以h計,并取自然對數(shù)).可得其結(jié)果可見岡3.抗滑性能與時間對數(shù)關(guān)系圖堡世k圈3抗滑性能變化規(guī)律與時間對數(shù)關(guān)系圖由表7及圖3結(jié)果

11、可知:(1)由于TI一2000還原劑為液態(tài)狀黏稠劑,因此在剛鋪灑TI一2000還原劑后其表面較光滑,其抗滑性能下降較大.(2)隨著FI一2000還原劑滲入瀝青混凝土內(nèi),及表面受光照作用其內(nèi)部油分揮發(fā)后,其抗滑性能有所回升,不同型式的瀝青混凝土其抗滑性能變化規(guī)律無26上馮么堍N.12011太大區(qū)別.3室外試驗路檢驗在改善瀝青的老化性能的同時,TI一2000是否會對原路面的抗滑性能有所損害?鋪灑TI一2000還原劑后是否能有效地防止水的侵人?針對上述兩個問題,室外試驗路主要檢驗路面鋪設(shè)TI一2000前后其抗滑性能及滲水性能的對比情況.其抗滑性能采用擺式儀測定路面抗滑值試驗方法(JTJ05995,T

12、096495)進行測試,滲水性能采用現(xiàn)場滲水儀試驗方法(JTJ05995,T097195)進行測試.室外試驗檢驗主要為路面鋪設(shè)TL一2000前后其抗滑性能及滲水性能的對比情況.其測試結(jié)果見表8,室外的實際灑鋪效果可見圖4.表8室外滲水系數(shù)及擺值試驗結(jié)果滲水系數(shù)/mI?inln_1擺值/I3PN測點位置地點鋪灑灑鋪灑鋪老路面未鋪前10d后】0d后30d后A2北灶港橋行上行車道38K十722內(nèi)側(cè)l9O564552A2北灶港橋行上行車道63K4639內(nèi)側(cè)l5O574653A2北灶港橋行下行車道63K-639內(nèi)側(cè)230584653盧浦大橋上行匝道行車道中間240524751盧浦大橋上行匝道行車道中間2

13、305O4448圖4灑鋪TL一2000后的實際路面效果圖由表8可得出結(jié)論:(1)鋪灑TI一2000還原劑后,能較好滲透進路面微d"SL隙,因此,路面的抗?jié)B水性能得到較大提高,路面基本不滲水.(2)由于TI一2000還原劑為液態(tài)狀黏稠劑(因調(diào)制時其配比不同,其稠度可以調(diào)節(jié)),因此在剛鋪灑TI一2000還原劑后其表面較光滑,抗滑性能有所下降.但隨著外界環(huán)境及行車作用的增強,內(nèi)部油分揮發(fā)后其抗滑性能可以逐漸恢復(fù)到鋪灑前的水平.(下轉(zhuǎn)第31頁)2006年1月16日;經(jīng)過跟蹤觀測,至2009年為止,尚未見到有明顯的反射裂縫出現(xiàn).這說明采用馬釘錨固來處理舊水泥混凝土的罩面是可行的辦法.表2路面結(jié)

14、構(gòu)荷載應(yīng)力的對比荷載是否采最大相對水平最大彎沉差彎拉應(yīng)變剪應(yīng)變位置用馬釘位移/o.01mn/0.01Ill133./ue是0.91230578.9427247.28631否1.12928723.5l40359.0162是0.858210.67308621.6874763.55382否0.974170.76374753.2l98958.1079是0.868240.68648643.1775829.46173否0.946590.77547781.487092O.3048注:由于荷載1是對稱荷載,且整個罩面結(jié)構(gòu)也對稱于荷載中心,因此相鄰兩板邊緣的最大彎沉差理論上應(yīng)等于0,所以在本分析中就沒有再列分析

15、.4結(jié)語(1)從上述計算分析結(jié)果可以看J:設(shè)置馬釘將四塊水泥混凝土板連接起來,可以改善罩面層在接縫處的拉應(yīng)力(降溫時)的分布,并使瀝青層巾的拉應(yīng)力得到一定程度的減小.但是采用馬釘又會在一定程度上增大水泥混凝土板底部的拉應(yīng)力,對于罩面結(jié)構(gòu)來講是不利的.(2)采用馬釘將相鄰板塊錨固起來后可以降低相鄰板塊在行車荷載作用下的相對水平位移,大大減小接縫處瀝青層底面的彎拉應(yīng)變和豎向剪應(yīng)變.可見,采用鋼筋馬釘將相鄰板塊連接起來的措施對于防止罩面層中產(chǎn)生反射裂縫是有利的.由此表明采用鋼筋馬釘錨固相鄰水泥混凝土板后再進行瀝青混凝土罩面,可以有效地減緩反射裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展.一一s(3)實際上,本項目的試驗路段在2

16、007年9月開始施工,在通過測定用鋼筋馬釘連接前的舊板接縫位置兩側(cè)板上的彎沉值差與用鋼筋馬釘連接后的舊板相同接縫位置兩側(cè)板上的彎沉值差相比較,后者的彎沉值差明顯減小.另外,用鋼筋馬釘連接舊板的工作在2007年9月初就已完成,到12月底AC罩面層施工時,已經(jīng)受過兩個多月的施工荷載和溫度循環(huán)的作用,沒有出現(xiàn)舊板斷裂現(xiàn)象,初步證明該方案是可行的,有益于舊板加鋪改造后路面的防止反射裂縫的效果.參考文獻:1周富杰,孫立軍,張南鷺,等.五種措施防治反射裂縫效果的實驗室評價J.同濟大學(xué):自然科學(xué)版,I998,26(2):l66一l71.2陳峙峰.舊水泥混凝土路面瀝青加鋪層設(shè)計及其應(yīng)用技術(shù)研究D.大連:大連理

17、工大學(xué),2003.3周德云,姚祖康.舊水泥混凝土路面上瀝青加鋪層的三維有限元分析J.中國公路,l990,3(3):1826.4李淑明,蔡喜棉,許志鴻.防止反射裂縫的瀝青加鋪層設(shè)計方法J.華東公路,2001(4):3-6.5蔡喜棉.舊水泥混凝土路面上罩面J.華東公路,2000,(2):37.6秦f_杰,應(yīng)榮華,李字峙.舊水泥混凝土路面罩面1程中調(diào)平層厚度確定方法研究J.長沙交通學(xué)院,2002,12(18):4043.7倪明,姚祖康.舊水泥混凝土路面上瀝青加鋪層的應(yīng)力分析J.同濟大學(xué):自然科學(xué)版,1989,17(1):3342.8BottonJ.W.LyttonR.I.Evalutionoffabrics,fibersandgridsinoverlaysc/Proceedingof6thInternationalConferenceStructuralDesignofAsphahPavements.1987(1):925934.(上接第26頁)4結(jié)語瀝青還原劑若能有效地溶合進老化后的瀝青,是可以較明顯改善瀝青性能,恢復(fù)其彈性的.但目前的瀝青還原劑封