多功能瀝青路面技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用

多功能瀝青路面技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用一、背景介紹積雪結(jié)冰導(dǎo)致路面濕滑，引起交通事故，高速公路經(jīng)常因路面積雪結(jié)冰而關(guān)閉。機(jī)場(chǎng)路面，積雪結(jié)冰會(huì)降低機(jī)場(chǎng)道面的摩擦系數(shù)，許多機(jī)場(chǎng)在冬季因此而關(guān)閉，在我國(guó)北方尤其突出。隧道出入口匝道、橋梁等關(guān)鍵部位，路面的積雪、冰凍更易造成嚴(yán)重的交通事故。融雪路面研究應(yīng)用現(xiàn)狀路面防冰雪災(zāi)害技術(shù)有被動(dòng)抑制技術(shù)和主動(dòng)抑制技術(shù)兩大類；被動(dòng)抑制技術(shù)包括人工和機(jī)械除雪、灑融雪劑、外加熱融雪等。缺點(diǎn)：一是融雪劑中的有害物質(zhì)強(qiáng)烈腐蝕道路材料、設(shè)備和機(jī)動(dòng)車輛，影響路面的使用性能，造成一定程度的環(huán)境污染；二是播撒不均勻，浪費(fèi)較大；三是固體狀態(tài)的鹽與固體狀的冰雪不能很快融合，特別是環(huán)境溫度較低時(shí)，自身很難快速溶解、融化須借助車輛輪胎的碾壓才起作用，所以融雪持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、效果差。而且對(duì)于冰雪期較長(zhǎng)的北方地區(qū)明顯不適用。鹽化物融雪路面研究應(yīng)用現(xiàn)狀國(guó)外在研究主動(dòng)抑制冰雪凍滑技術(shù)比我國(guó)早，有代表性的是利用氯鹽降低冰點(diǎn)原理的融雪路面技術(shù)，瑞士和日本已經(jīng)形成了自己的產(chǎn)品，分別為Verglimit和Mafilon。河南省最早于08年底引進(jìn)了瑞士技術(shù)和材料(Verglimit)，并在G107鄭州K709+100-K709+296的索須河橋面上進(jìn)行了試驗(yàn)段鋪筑。陜西省也于08年底引進(jìn)日本技術(shù)和材料（Mafilon），并在滬陜高速秦嶺段K71+435~K74+300鋪筑了試驗(yàn)段；兩者都是在一般路面結(jié)構(gòu)中摻加進(jìn)口融雪劑，路面雖具有一定的融雪功能，但有以下不足：融雪后積水不能迅速排走，當(dāng)溫度下降至-10℃以下時(shí)路面易結(jié)冰；對(duì)混合料性能有一點(diǎn)影響，尤其是日本技術(shù)。不具備排水、抗滑、降噪能功能。

與水泥路面相比，瀝青路面具有行車舒適、噪聲低、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)目前和未來(lái)應(yīng)用最廣泛的路面材料。普通瀝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，雨天易發(fā)生交通事故。排水降噪防滑瀝青路面材料是一種具有相互連通空隙的開級(jí)配瀝青混合料，空隙率一般為15%~25%，構(gòu)造深度大，顯著降低噪聲，提高雨天路面的排水和防滑性能。

排水降噪防滑瀝青混合料是路面材料的發(fā)展方向！立項(xiàng)背景排水降噪防滑瀝青路面普通瀝青路面多孔瀝青路面

—采用開級(jí)配的礦料級(jí)配設(shè)計(jì)方法，內(nèi)部具有大量的連通孔隙，能夠有效吸收噪聲、消除輪胎泵浦效應(yīng)，具有降低噪聲污染，增強(qiáng)路面抗滑安全、排除路面積水多種功能的一種瀝青路面材料。排除路面積水特點(diǎn)減少水霧和眩光防水漂表面粗糙抗滑性能好連通空隙吸收噪聲消除泵浦效應(yīng)改善路面的行車安全性與舒適性。降噪性能好車載作用下融雪、破冰二、技術(shù)成果介紹研制這種材料需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題自融雪、排水、降噪、抗滑多功能瀝青路面路面基層高模量路面材料高效低腐蝕性瀝青混合料融雪添加劑的開發(fā)高粘高彈改性瀝青灌注式半柔性路面材料開發(fā)融雪排水降噪瀝青路面、半柔性路面材料的制備技術(shù)、施工工藝及其質(zhì)量控制技術(shù)多孔瀝青混合料環(huán)保高效型融雪劑的研制本研究采用環(huán)境危害小的氯化鈣作為冰點(diǎn)下降劑主劑，復(fù)合凍結(jié)延時(shí)劑、冰層軟化劑、穩(wěn)定劑通過(guò)混合粉末制備成高效環(huán)保型融雪劑材料，能夠有效降低水的冰點(diǎn)，并具有延遲結(jié)冰，軟化冰層，穩(wěn)定性優(yōu)良，與瀝青有良好相容性，并對(duì)瀝青路面水穩(wěn)定性能進(jìn)行補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)。

凍結(jié)延時(shí)劑主要為酮醛縮合物，冰層軟化劑為山梨酸醇脂肪酸酯類、月桂醇聚醚硫酸酯，穩(wěn)定劑為水泥或石灰。所選用組分均為對(duì)環(huán)境影響小的無(wú)機(jī)或有機(jī)材料，制備出來(lái)的。融雪劑具有環(huán)保性。冰點(diǎn)下降劑

降低水鹽混合溶液的化學(xué)勢(shì)能，降低溶液的冰點(diǎn)。不同濃度氯化鈣溶液冰點(diǎn)溫度圖

凍結(jié)延時(shí)劑提高冰晶成核所需需的能量，延長(zhǎng)溶溶液結(jié)冰時(shí)間。凍結(jié)延時(shí)劑摻量0%2%4%6%8%冰凍時(shí)間0.5min4.5h12.5h28h—凍結(jié)延時(shí)劑對(duì)水溶溶液冰凍時(shí)間的影影響冰層軟化劑加入冰層軟化劑后后，冰的表面不在在是致密的，而變變得蓬松，成了層層狀分布。冰層軟化劑摻量0%2%3%4%5%6%針入度0.1mm0.5mm22.4mm34.7mm44.2mm50.8mm冰層軟化劑對(duì)冰面面硬度的影響穩(wěn)定劑改善融雪劑的吸潮潮問(wèn)題，提高融雪雪劑的儲(chǔ)存穩(wěn)定性性問(wèn)題?？梢圆捎糜盟嗪褪?。環(huán)保型融雪劑配方方高效環(huán)保型融雪劑劑的配方設(shè)計(jì)項(xiàng)目氯化鈣凍結(jié)延時(shí)劑軟化劑穩(wěn)定劑比例46.87.85.440高速剪切膠體磨高速碾磨分分散（微米級(jí)）SBS/橡膠粉抗氧劑、穩(wěn)定劑增粘增容樹脂基質(zhì)瀝青高粘高彈瀝青母液高粘高彈改性瀝青青添加樹脂增粘劑進(jìn)進(jìn)一步提高瀝青粘粘度。添加抗氧劑、穩(wěn)定定劑確保瀝青的儲(chǔ)儲(chǔ)存穩(wěn)定性和抗老老化性能。利用膠體磨高速碾碾磨分散技術(shù)，SBS磨細(xì)至微米級(jí)研究?jī)?nèi)容及主要技技術(shù)成果2、高粘度改性瀝青青優(yōu)化工業(yè)化生產(chǎn)出的高高粘高彈改性瀝青青技術(shù)指標(biāo)為：研究?jī)?nèi)容及主要技技術(shù)成果技術(shù)指標(biāo)高粘高彈改性瀝青基質(zhì)瀝青SBS改性瀝青日本高粘度改性瀝青軟化點(diǎn)/℃

9647.27588.5針入度指數(shù)1.560.10.3/60℃粘度/Pa·s

76000——大于50000粘韌性/N·m26——大于20韌性/N·m19——大于15彈性恢復(fù)/%99—9497離析/℃

0.4—0.51.8TFOT后殘留物延度（5℃、5cm/mim）5583053質(zhì)量損失0.010.120.060.054針入度比71687668三、工程應(yīng)用本課題的研究成果果在唐山205國(guó)道改造進(jìn)行了實(shí)實(shí)際工程應(yīng)用。半柔性路面施工（（左：大孔隙混合合料基體；右：鋪鋪設(shè)完成的半柔性性路面）測(cè)試項(xiàng)目單位生產(chǎn)過(guò)程取樣均值生產(chǎn)配比馬歇爾密度—2.0822.088理論密度—2.6192.619空隙率%20.420.2動(dòng)穩(wěn)定度次/mm82138143浸水殘留穩(wěn)定度%91.193.1凍融劈裂強(qiáng)度比%90.891.2自融雪、排水、抗抗滑、降噪瀝青路路面溫拌瀝青路面溫拌瀝青混合料的的優(yōu)點(diǎn)節(jié)約能源降低廢氣排放減少瀝青老化改善施工環(huán)境（溫溫度、煙塵）提前開放交通時(shí)間間延長(zhǎng)可施工時(shí)間（（夜晚、冬季）熱拌瀝青混合料135－165℃溫拌瀝青混合料120－135℃冷拌瀝青混合料30～70℃瀝青混凝土溫拌技技術(shù)研究溫拌施工技術(shù)與其其他施工技術(shù)攤鋪鋪溫度區(qū)別熱拌瀝青混合料175℃溫拌瀝青混合料130℃低溫?cái)備伿┕?，施施工溫度?℃溫拌瀝青技術(shù)分類類1、有機(jī)降粘型溫拌拌技術(shù)代表：Sasobit、Asphaltan-B、EC-120….2、發(fā)泡瀝青降粘型型溫拌技術(shù)代表：WAM-Foam、Aspha-min、Advera….3、乳化分散瀝青降降粘溫拌技術(shù)代表：Evotherm溫拌技術(shù)路線1、石英砂活化工藝藝及參數(shù)的確定；；2、分子篩結(jié)構(gòu)形成成機(jī)理及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)；3、分子篩性質(zhì)的考考察；4、針對(duì)溫拌應(yīng)用對(duì)對(duì)分子篩的改性；；5、分子篩改性效果果的測(cè)定；6、分子篩作為溫拌拌劑的性能研究。。工藝流程石英砂活化調(diào)模陳化晶化過(guò)濾、洗滌改性干燥包裝產(chǎn)品路面應(yīng)用研究成果小試產(chǎn)品的外觀形形貌空隙率/%飽和度/%穩(wěn)定度/KN流值/mm殘留穩(wěn)定度比/%凍融劈裂強(qiáng)度比/%動(dòng)穩(wěn)定度/次∕mm空白4.3678.2443.488.785.41233溫拌4.467.38.4833.190.284.11617實(shí)驗(yàn)條件說(shuō)明：采用AC-13級(jí)配，70號(hào)瀝青，油石比為4.8%，按照J(rèn)TJ052-2000標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行檢測(cè)。溫拌實(shí)驗(yàn)條件：瀝青加熱溫度：155℃；礦料加熱溫度：140℃；拌合溫度：140℃；成型溫度：130℃。空白實(shí)驗(yàn)條件：瀝青加熱溫度：160℃；礦料加熱溫度：180℃；拌合溫度：170℃；成型溫度：160℃?；旌狭蠝匕栊阅苎醒芯肯鹉z高粘瀝青應(yīng)力力吸收層瀝青路面美觀、行行車舒適、維修方方便已經(jīng)成為道路路鋪裝的主流材料料，越來(lái)越多的舊舊水泥路面改造工工程選擇瀝青路面面（白加黑改造））。舊水泥路面往往裂裂紋滿布，在舊水水泥路面上加鋪瀝瀝青路面易出現(xiàn)裂裂縫反射至面層的的問(wèn)題，為了充分分發(fā)揮瀝青路面的的優(yōu)勢(shì)，提高瀝青青路面使用壽命，，白加黑的核心問(wèn)問(wèn)題就是防止反射裂縫，而橡膠應(yīng)力吸收收層可以有效解決決該問(wèn)題。橡膠瀝青應(yīng)力吸收收薄膜中間層（SAMI-AR）原有路面或橋面瀝青加鋪層橡膠瀝青應(yīng)力吸收收層簡(jiǎn)稱SAMI，采用碎石封層模模式：用熱橡膠瀝青噴灑灑在現(xiàn)有的路表面面，然后立即撒布布單一粒級(jí)（9~12mm）的封層集料，再進(jìn)進(jìn)行碾壓，將集料料嵌入瀝青膜。στ橡膠瀝青應(yīng)力吸收收層可大大改善層間應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)，避免推推移、坑槽現(xiàn)象的的產(chǎn)生，延緩反射射裂縫的發(fā)生。提高鋪裝瀝青混凝凝土的抗裂能力●纖維加筋瀝青混凝凝土●橡膠瀝青混凝土應(yīng)力吸收層橡膠瀝青應(yīng)力吸收收層（SAMI）但是傳統(tǒng)膠粉改性性瀝青使用性能并并不是很好，不如如普通的SBS改性瀝青難以滿足足SAMI的性能，為此研發(fā)發(fā)復(fù)合增韌技術(shù)，，開發(fā)出橡膠高粘粘高彈改性瀝青，，以滿足SAMI及面層鋪裝層混合合料性能技術(shù)指標(biāo)6%摻量SBS改性瀝青15%摻量橡膠瀝青橡膠瀝青要求針入度（25℃、100g、5s）/0.1mm59.25530~70軟化點(diǎn)（TR&B）/℃90.268.8＞65延度（5℃、5cm/mim）/cm52.421.2＞2060℃粘度/Pa?s4500064000—彈性恢復(fù)/%9890＞60韌性（25℃）/N.m19.217.9—粘韌性（25℃）/N.m26.325.1＞20離析軟化點(diǎn)差/℃1.5——增粘組分要求：具有軟化點(diǎn)適中，與瀝青相容性好以及較強(qiáng)的高溫粘結(jié)性和穩(wěn)定性。增韌組分要求：與瀝青密度接近，增塑效率高，揮發(fā)性較低，低溫柔軟性較好改性劑選擇（SBS+橡橡膠粉）要求：與瀝青具有有良好的相容性，，具有較高的拉伸伸強(qiáng)度和高溫抗拉拉伸能力。橡膠高粘高彈瀝青青的開發(fā)配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，，并造粒要求：與瀝青相容性較好，具有與瀝青將近的密度，并能夠較好的溶解其他改性組分增容穩(wěn)定組分

不同類型改性瀝青青5℃彈性恢復(fù)結(jié)果SBS改性瀝青15%橡膠改性瀝青橡膠高粘高彈改性性瀝青高粘高彈改性劑造造粒外形自主研發(fā)的橡膠高高粘高彈改性瀝青青低溫下表現(xiàn)出更更好的彈性恢復(fù)能能力，同時(shí)其瞬間間回彈率也是最好好的，說(shuō)明能夠更更好的消耗車載作作用的能量，吸收收裂縫處的應(yīng)力，，防止裂縫反射的的蔓延，更加適應(yīng)應(yīng)于北方寒冷地區(qū)區(qū)技術(shù)指標(biāo)單位檢測(cè)結(jié)果

橡膠高粘高彈改性瀝青普通橡膠瀝青

日本高粘度改性瀝青針入度（25℃、100g、5s）0.1mm455580軟化點(diǎn)（TR&B）℃9668.892延度（5℃、5cm/mim）cm6521.25160℃粘度Pa·S860006400065000彈性恢復(fù)%989097粘韌性（25℃）N·m3717.925韌性（25℃）N·m2525.117橡膠高粘高彈改性性瀝青常用的瀝青路面AC、SMA、Superpave均為低空隙率密實(shí)實(shí)型結(jié)構(gòu)，有相關(guān)關(guān)的設(shè)計(jì)方法，目目前沒(méi)有針對(duì)橡膠膠瀝青的級(jí)配范圍圍和設(shè)計(jì)方法。國(guó)國(guó)外的使用經(jīng)驗(yàn)表表明當(dāng)膠粉摻量較較大時(shí)，橡膠瀝青青就不適合應(yīng)用于于普通密級(jí)配。故故而有必要結(jié)合當(dāng)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，，對(duì)不同級(jí)配