沥青路面新材料及新技术的发展与应用

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  摘要:近年来我国经济高速发展,随之给交通运输方面带来了交通量迅速增长、超重超载严重、车辆大型化等问题,这就给交通运输业提出了更高的要求,更使沥青混凝土路面面临严峻的考验。沥青路面普遍存在着在设计年限内因各种其他原因发生的早期破坏,因此,急需研究沥青路面的新材料及新技术,以提高沥青混凝土路面的使用性能,延长其使用寿命,创造更大的社会经济效益。
  关键词:沥青路面;使用性能;新材料;新技术
  1、沥青路面的使用性能
  ①高温抗车辙性能;②低温抗裂性能;③水稳定性;④抗老化性能;⑤耐疲劳性能;⑥行车舒适性能;⑦表面服务功能。以上性能中,除平整度与沥青混合料本身关系较小外,都是由沥青混合料自身决定的。而沥青混合料的路用性能除了上述性能外,还应包括施工性能。
  2、沥青路面现存的问题及产生原因
  2.1现存的主要问题
  ①纵向和横向的永久性变形,交叉口处车辙严重;②横向和纵向裂缝,从裂缝中进水之后随着时间的推移会造成承载力下降,从而引起龟裂;③块状裂缝;④坑槽,混合料水损坏破坏;⑤泛油,路面沥青被挤出或表面被沥青膜覆盖形成发亮的薄膜层,其表面功能降低,尤其是抗滑性能不足。
  2.2产生的原因
  ①很多重交通道路由于经济性采用性能不好的普通沥青;②交通量过大,超载严重;③现有的矿料级配不能满足更高的路面需求。目前,热拌沥青混合料路用性能好,但环境污染大,能耗大,沥青存在老化问题。冷拌沥青混合料优点是节能、可储存,但路用性能暂时远不及热拌沥青混合料的性能。
  3、道路建设新要求
  3.1交通部节能减排“十二五”规划
  3.1.1总体目标
  要求到2015年,交通运输行业能源利用效率明显提高,CO2排放量明显降低,绿色、低碳交通运输体系取得明显进展。
  3.1.2主要指标
  能源强度下降8%-15%,碳排放量下降10%-16%
  3.1.3节能推广
  ①温拌沥青铺路技术应用;②交通建材循环利用技术应用;③公路隧道节能减排技术改造与应用;④高速公路服务区和公路收费站节能减排技术改造
  3.2发展方向
  ①固体废弃物循环利用;②高性能、长寿命、多功能材料;③降低能源消耗、减少废气排放
  4、沥青路面新材料及新技术的发展及应用
  4.1发展历程
  4.1.1摸索阶段
  ①SBS改性沥青类;②纤维添加剂类
  4.1.2技术引进阶段
  ①天然沥青、复合改性沥青类;②抗车辙、水损害、抗裂类
  4.1.3技术的深入研究、国产化阶段
  ①温拌类;②冷拌冷铺类;③高性能材料类
  4.2沥青路面新材料及新技术研发及应用汇总
  4.2.1高性能材料混合料类型
  橡胶沥青、高性能改性沥青(PG76)、高性能乳化沥青;抗车辙剂、高模量;低标号沥青、天然沥青与耐久性高模量沥青混合料
  4.2.2养护新材料
  超薄磨耗层、降噪微表处;路面再生技术、高性能裂缝维修材料
  4.2. 3功能性材料
  温拌、阻燃、彩色路面、抗凝冰材料、排水性沥青混合料
  4.2. 4特种铺装材料类型
  水泥桥面:水性环氧沥青防水粘结层、改性环氧树脂、环氧沥青;钢桥面:浇注式沥青混合料、环氧沥青混合料、树脂—沥青混合料、高掺量SBS改性沥青
  4.3主要沥青路面新材料及新技术的应用
  4.3.1改性沥青
  改性沥青是掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂),或采取对沥青轻度氧化加工等措施,使沥青或沥青混合料的性能得以改善制成的沥青结合料。
  4.3.1.1改性沥青的分类:
  (1)橡胶及热塑性弹性体改性沥青
  (2)塑料与合成树脂类改性沥青
  (3)共混型高分子聚合物改性沥青
  4.3.1.2橡胶沥青
  (1)技术途径
  胶粉含量大于15%;胶粉为20~30目;现场拌合
  (2)工程应用
  橡胶沥青断级配沥青混合料AR-AC13S:纳入RPA技术规范,抗车辙性能良好,沥青含量高,耐疲劳性能优异,低温性能优良。
  橡胶沥青开级配AR-OGFC:空隙率大于22%,吸声性能优异,橡胶沥青含量大于7%,耐久性良好,相对于高粘沥青,价格优势明显。
  (3)橡胶沥青共性特点
  废旧轮胎“黑色污染”再生利用;节约沥青等不可再生资源;改善沥青路面各项路用性能,延长路面使用寿命
  4.3.1.3高性能改性沥青(PG76)
  (1)技术途经
  增加SBS掺量——储存稳定性;SBS与聚烯烃复配;添加其他聚合物:高弹沥青、高粘度沥青
  (2)工程应用
  重交通抗车辙路段;超薄磨耗层
  4.3.2温拌沥青混合料应用技术
  (1)技术路线
  沥青发泡降粘技术;沸石降粘技术;使用沥青降粘剂技术:合成蜡类降粘剂或低分子的酯;乳化沥青温拌技术:制备乳化沥青时使用了特殊乳化剂,成本较高,不能节省混合料的生产成本。
  (2)技术特点
  与各类沥青材料有更好的相容性和溶解分散性。具有抗剥落剂功能,提高混合料的水稳定性。有效改善混合料施工和易性,铺面更均勻密实。均衡改善沥青混合料各性能指标。不改变施工工艺,操作便捷。
  (3)技术对比   施工温度:从出厂温度、摊铺温度、碾压温度等方面均比热拌沥青混合料低30-40°。混合料性能:其水稳定性、抗车辙性、耐疲劳性均比热拌沥青混合料高。压实方案:温拌=热拌
  (4)适用范围
  各等级公路、城市道路、重载路面、机场跑道的新建和维修养护中沥青路面的各结构层。尤其适用于沥青路面建设和维修养护中的薄层罩面和超薄罩面。旧料比例较高的再生混合料。高寒地区沥青路面施工。长大隧道沥青路面铺装。
  (5)发展趋势:成品温拌改性沥青
  AC类SMA温拌沥青混合料,可减少废气排放量,延长施工季节和运输距离,可持续绿色技术,相比热拌沥青更节能更环保。针对改性沥青高能耗,高排放的特点,重点开发成品温拌改性沥青和混合料
  4.3.3再生沥青混合料应用技术
  大比例再生技术分温再生技术和冷再生技術。
  4.3.3.1温再生技术
  大幅度提高旧材料利用比列,提高再生料参加比列45%-50%。
  所有工艺操作温度比热拌显著下降,出料温度比热再生低30-50°。应用于路面面层各层,革命性的新工艺技术,非新材料技术,节能减排,降低能耗。
  4.3.3.2冷再生技术
  将原沥青路面材料破碎,或与新集料等按一定比列重新拌合,并在常温下与泡沫或乳化沥青拌合后形成新的混合料。成为路面结构的一个层次,满足一定的路用性能。
  4.3.4矿山废弃物资源化应用技术
  其各性能满足要求,当前绿色环保的发展战略要求废物再资源化,以此为依托,矿山废弃物资源化技术被逐步推广和应用,北京建设了25万吨煤矸石加工基地,山西长治也有煤矸石生加工产线。
  矿山废弃物的主要应用:
  1.煤矸石用与沥青混合料、半刚性基层
  2.铁尾矿用于沥青混合料
  5、结束语
  随着我国经济的持续发展,我国沥青路面的建设,规模逐渐扩大,质量也有很大提高,当前沥青路面新材料、新技术受到大力推广及应用。但仍然面临着严峻的考验,还要结合我国当前绿色环保的发展战略,加大沥青路面新材料、新技术的研究及创新,以提高沥青混凝土路面的使用性能,延长其使用寿命,提高道路质量,更好的来促进我国经济的高速发展。
  参考文献:
  [1]柳浩.沥青路面新材料及新技术的研究与应用.北京市市政路桥绿色建材工程技术研究中心(北京市政路桥建材集团有限公司)2012年12月
  [2]孙雪伟.路面技术面临的挑战与新技术、材料创新.江苏中路工程技术研究中心
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