搜索
山东省公路养护技术现状与材料研究发展樊亮博士/研究员2017.12.22深圳主要内容山东省公路养护概况山东预防性养护技术应用乳化沥青评价体系发展一、山东省公路养护概况“十三五”末山东省高速公路通车里程将达到7600公里，国省道里程达到6.7万公里。山东各级政府对公路养护十分重视。不管省道、国道、县乡道都是我们的道。畅、安、舒、美的交通环境。山东省交通科学研究院的技术支撑作用。一、山东省公路养护概况我国路面养护新技术进步迅速，养护新技术体系初步形成。国际上各种路面预防性养护技术，我国和山东省基本都有使用。一、山东省公路养护概况•山东一、山东省公路养护概况利用最合适的养护策略和方法……用在最合适的道路上在最合适的时间里……养护的基本原理一、山东省公路养护概况预防性养护：为了让状态良好的道路系统保持更长时间，延缓未来的破坏，在不增加结构承载能力的前提下改善道路系统的功能状况的一种养护方式。矫正式养护：就是修补路面的局部损害或对某些特定病害进行的养护作业，适用于路面已经发生局部的结构性破损，但还没有波及全局的情况。养护方式矫正性养护预防性养护定义对路面的局部损害进行修补或对某些特定病害进行的养护作业，适用于路面已发生局部结构性破损在路面使用过程的某个最佳时机，进行预防性养护干预，将路面状况保持在较高水平。应用方式被动养护主动养护费效比低（一般是预防性的3～４倍）高路况修补路段的服务水平较低始终处于较高服务状态一、山东省公路养护概况预防性养护基本原则——好路优先、功能恢复预防性养护是公路养护的重要组成部分，当路面通车2~3年后，路面结构强度充足，但出现了表层粘结料老化，疲劳和反射裂缝、渗水系数增大、集料脱落、抗滑性能不足等功能性与轻微病害。病害发现立足于“早”养护施工立足于“快”养护费用立足于“省”实现路面功能保值路用性能恢复提高路面使用寿命延长一、山东省公路养护概况养护理念•这种理念就是在道路仍然处于良好状态的情况下主动开展养护，使道路始终保持在良好的服务状态。养护策略•该种策略就是道路处于某一阶段时，其病害发展较为缓慢，此时采用预防性养护延缓道路病害的发展，从而起到最佳的养护效果。技术方案•所采用的预防性养护技术方案要体现出上述的养护策略，是各种养护方案的总和。是一种是一种在上述理念指导下的是一种实施上述养护策略的预防性养护一、山东省公路养护概况对美国、加拿大50个州、地区进行了一次预防性养护问卷调查，获41个部门的反馈，结果表明有以下特点：广泛性（技术应用方面）•调查部门全部有预防性延缓技术应用•８５％的部门订立了计划，１７个部门有超过１０年的预防性养护计划差异性（发展程度方面）•Arizona和Iowa州铺设了专门的预防性养护试验路；Michigan、NewYork和California州已发展了良好的预防性养护计划，并形成多种指南文件，其他地区则相对滞后。混乱性（应用方式与效果方面）25个在路面尚好时进行（较符合预防性养护理念），22个在路面状态较差时进行，1个部门报告在很差状态时进行。一、山东省公路养护概况理念方面对预防性养护及其设计的概念的理解不统一（大中修、小修保养？）资金方面资金政策支持的计划、方式、程度、时间长短等不同组织方面执行组织与机构不完善，决策过程与方法不标准等技术方面规范与指南不具备，技术人员缺乏，设备种类乱等完善提高延续性不够，缺乏系统总结与改进，完善提高、基础性研究等预防性养护实施的影响因素众多：重点一、山东省公路养护概况（1）预防性养护发展要有统一的概念、规范、指南、手册等文件来规范，并适时总结经验，进行修订，持续科研与攻关，对材料、技术、工艺进行改经与提升；（2）实施预防性养护是关一项长期工作，需做好政策、资金、人员、技术、材料等多方面长期准备与支持；（3）预防性养护可通过现有路况总体评价，确立中长期目标，并给予长期的、规模合理的专项资金支持；（4）形成长期、稳定的管理机制，并扩大区域间技术交流与合作；（5）需建立资金分配、效果评价、技术总结与推广的整套机制。经验与建议主要内容山东省公路养护概况山东预防性养护技术应用乳化沥青评价体系发展二、山东预防性养护技术应用预防性养护的主要技术•雾封层---含砂雾封层•微表处----超表处•稀浆封层•开普封层•碎石封层----纤维封层•车辙修复•超薄罩面………•（1）微表处•改性沥青乳化沥青•玄武岩集料、石灰岩集料•MS-3型级配（调整）•预防性养护、修复车辙•应用范围：高速公路、国省干线、市政道路；二、山东预防性养护技术应用微表处目前的用途路面渗水严重，采用微表处作防水处理；坑槽修补太多，采用微表处罩面以求美观处理；车辙采用微表处处理；防止路面病害恶化，维持路面的使用，推迟大修日期。实际上微表处的主要用途应该是作为路面的预防性养护，而不是作为维修或补救措施。二、山东预防性养护技术应用微表处应用技术近几年我国稀浆封层、微表处、超表处等技术虽然有了较大的发展，也逐渐展开了应用，但与国际仍有一定差距，从材料发展、机械设备、施工工艺到质量控制都有差距；不能仅认为微表处（超表处）是最好的，应当微表处、稀浆封层、碎石封层等齐头并进，相互补充相互发展。二、山东预防性养护技术应用•（1）微表处•问题1：SBR改性乳化沥青的生产中，常常采用后加胶乳的外掺方式混合生产，影响乳化沥青的稳定性和均匀性。•内掺：生产乳化沥青时胶乳加在皂液里或直接进入胶体磨的为内掺；•外掺：加在乳化沥青里搅拌的为外掺。乳化沥青为热力学不稳定体系，不良的加工工艺和储存会导致沥青颗粒的絮凝、沉淀！影响效果二、山东预防性养护技术应用•（1）微表处•问题2：乳化沥青与集料的配伍性。不同的乳化剂和沥青，形成的乳化沥青与集料配伍性有明显的影响。•目前靠粘聚力强度评价有些力不从心。不同乳化沥青与集料的配伍性差异样品1：拌合成型时，干燥，掉料样品2：拌合成型，可保证良好的工作状态。二、山东预防性养护技术应用•（1）微表处•问题3：配伍性与乳化剂、集料级配、水泥、矿粉等材料均有关系。目前在设计、生产控制方面还有较大的优化空间。二、山东预防性养护技术应用•（1）微表处•问题3：微表处很少关注0.075cm矿料部分的作用；应存在粉胶比的技术概念。•乳化沥青破乳之后，沥青也是和填料、石料粘结在一起共同起作用的。沥青只有吸附在填料表面形成薄膜并和填料一起组成胶浆后，才能对其它的粗、细集料产生粘附作用。二、山东预防性养护技术应用•（1）微表处•问题3：微表处很少关注0.075cm矿料部分的作用；应存在粉胶比的技术概念。•矿粉（集料）的化学组成、粘土含量、比表面积更为主要因素四种级配形式山东交科院研究成果二、山东预防性养护技术应用•一个初步的印象：矿粉的粒径分布、比表面积更为重要0.1110020406080100465213水泥通过率（%）粒径（μm）4号6号5号2号1号3号水泥2.42.62.83.03.23.43.6细度模数填料类型现状是：我们很少关注这个方面的问题！山东交科院研究成果二、山东预防性养护技术应用•（1）微表处•问题4：微表处的粘结力提升与降噪效果如何体现•橡胶粉的使用二、山东预防性养护技术应用•（1）微表处•问题4：微表处的粘结力提升与降噪效果如何体现•橡胶粉的使用二、山东预防性养护技术应用•（2）常温沥青混合料技术•拌和温度介于普通温拌和冷拌之间——低于普通的热拌、温拌沥青混合料，但其集料需要进行加热除去水分，沥青结合料需要在90℃~100℃进行施工作业，拌和温度又高于一般的冷拌材料。•摊铺、碾压温度与一般的冷拌材料相当，甚至可低到零下。•常温沥青改性剂则是以从废旧塑料、废旧橡胶等材料中提炼出来的甲基苯乙烯类嵌段共聚物为主要原料，与环氧树脂、环氧树脂固化剂及其他助剂按一定比例配合而成的聚合物溶液。•长期性能有待进一步验证！二、山东预防性养护技术应用二、山东预防性养护技术应用•（3）冷拌冷铺混合料技术•目前较多以稀释类、乳化类，反应型为主。•冷拌技术与冷再生作为各专门的系统，各有标准体系。•稀释沥青、乳化沥青做为沥青面层胶结料使用，尚有研究空间。需要思路调整和产品优化改进，采用反应型冷拌胶结料进行代替，但也需进行基础性机理研究。•冷拌沥青混合料技术评价方法和体系与HMA显著不同，需要研究者系统深入研究，总结提出相适应的评价方法和体系。•从节能减排的角度来讲，冷拌技术相对于温拌、热拌更具有优势！二、山东预防性养护技术应用•（3）冷拌合冷铺混合料技术•目前济南某桥面使用冷拌冷铺罩面技术不理想•技术成熟度，还有待进一步完善施工过程中出现混合料色泽不均，碾压不实，开放交通后混合料脱落现象，主要表现在混合料拌和不均匀，颗粒间碾压不足致使此工艺质量控制不稳定该冷拌冷铺沥青基材料在常温状态下为粘稠状态，遇水可拌合，为水性材料。通过粘聚力等试验发现，该产品粘结性能不足。当集料中粉尘含量较高时，在集料含水状态下，粘结性能迅速下降，耐久性需要进一步优化。二、山东预防性养护技术应用•（4）含砂雾封层•含砂雾封层材料是由改性乳化沥青材料、聚合物添加剂、细粒砂组成的混合料。含砂雾封层材料可采用专用的雾封层高压喷洒车，在沥青路面上喷洒形成一薄层，用以防止沥青表面氧化，填补细小的裂缝，替代缺失的沥青，更重要的是通过雾封层材料的细小骨料环绕在原有骨料的底部对其起到稳定作用，并能降低封层下面沥青混凝土温度以达到降低沥青老化速度、保持路面抗滑性能，达到改善路面外观、延长路面大中修周期的效果。二、山东预防性养护技术应用•（4）含砂雾封层二、山东预防性养护技术应用•（4）含砂雾封层•含砂雾封层施工工艺稳定，施工速度快；单层含砂雾封层材料喷洒量为0.9～1.2kg/m2（混合料）；双层含砂雾封层材料第一层喷洒量0.8～1.0kg/m2（混合料），第二层喷洒量也为0.8～1.0kg/m2（混合料）。双层喷洒时，第二层喷洒需在第一层表干后进行，施工条件的表干时间是2h~4h。•从施工质量来看，高压喷洒可以使混合浆体填充于沥青混合料缝隙间，由于该技术中含有改性乳化沥青、聚合物添加剂等物质，可以使其保持与原路面较好的附着能力。•该项技术对原有路面结构影响小，不影响原路面抗滑性能，具有封水、防止沥青的进一步老化的作用，其乳化沥青材料本身比工艺更加重要。二、山东预防性养护技术应用•（5）微罩面微罩面加铺层在原沥青路面或水泥路面加铺一层0.7cm～1.5cm的超薄层，典型厚度为1cm，其极薄的层厚使得该层位并不参与路面结构功能，仅为表面磨耗层，提供路表的平顺、抗滑、整体等功能，微罩面一般采用开级配，表面构造深度大由于微罩面混合料采用断级配或开级配，要求沥青具有更好的粘结力和抗水性能，同时具有良好的施工和易性。微罩面特种改性沥青：一般为液体石油沥青，要求有较高的固含量，且蒸发后沥青有较高的弹性和柔韧性，而不同于国内典型改性沥青的指标。从施工角度看，该项技术与常规热拌混合料相比，所用机械设备并无特殊要求，其关键工艺部分在于其特种沥青。二、山东预防性养护技术应用•（5）微罩面二、山东预防性养护技术应用•（6）STAR-SEALsupreme是一种沥青路面封涂层，用高温精练的煤沥青做基质，含有精选的矿物填料、表面活性剂、热混橡胶和催化橡胶，喷洒到沥青路面后，在表层形成了一层坚韧、耐用、有弹性和卓越抗湿性的封涂层。对于设备要求不高，施工速度快；开放交通时间较快，在材料允许的气候条件下（零上10℃～37.8℃，湿度低于60%不高于80%的情况下），正常情况下喷洒完第一层后干燥1小时后即可喷洒第二层；同时，添加2%～3%快干剂，约6小时即可开放交通。从施工质量来看，高压喷洒可以使混合浆体填充于沥青混合料缝隙间，由于该技术中含有陶土、煤沥青等物质，可以使其保持与原路面较好的附着能力。对原有路面结构影响小，不影响原路面抗滑性能，主要作用在于防止沥青的进一步老化，同时具有封水作用。其环保性能有待进一步验证。二、山东预防性养护技术应用•（6）STAR-SEALsupre