公路沥青路面材料的发展趋势及技术

公路沥青路面材料发展趋势及技术沥青路面材料的过去渣油路面：高针入度、低软化点。用于路面，则冬天低温冻裂，夏天高温流淌，路用性能差。已经完全退出路用市场。使用时，加热溶化。沥青路面材料的现在1普通重交沥青：和渣油相比，提高了软化点，一般45度左右。降低了针入度。但低温抗裂性能依然较差，高温稳定有改善，但依然不能满足路用性能要求。使用时，加热到170度以上，使其在合适的你黏度下与集料拌合或喷洒。沥青路面材料的现在2改性沥青：在普通重交沥青中通过高温研磨或剪切，将改性剂（如SBS、SBR、PE、EVA等）均匀混入其中，提高了沥青材料的软化点，降低了针入度，使得沥青材料更适合道路使用。改性沥青使用时，温度加热到170度以上，与集料拌合或喷洒。沥青路面材料的现在3橡胶沥青：将废旧轮胎粉碎后形成的粉状颗粒，均匀的分散到沥青中，改善了普通沥青的针入度、软化点，耐老化、抗疲劳。大大提高了普通沥青的路用性能。使用时，将橡胶沥青加热到190度以上，与集料拌合形成混合料，用于路面摊铺沥青路面材料的现在4普通乳化沥青：普通沥青+皂液（水+乳化剂）+高速研磨=普通乳化沥青。将常温下固态的沥青，变成常温下是可流动的液体。使得路面部分结构层和养护作业实现全冷作业。如稀浆封层、粘层、封层、透层等得以实现。沥青路面材料的现在5乳化改性沥青：将乳化沥青中加入高分子聚合物，改善乳化沥青的粘附性、提高残留物的高温性能和低温性能等。常见的SBR乳化改性，即将SBR胶乳加入普通乳化沥青中加以搅拌。SBS乳化改性同上。工艺简单、制造方便。改性乳化沥青：将改性沥青通过特殊的工艺，加工成为常温下的液态乳化沥青。常见的SBS改性乳化沥青。这种乳化沥青路用性能很好，有着广阔的应用空间，是许多技术的核心材料，生产这种材料，对设备、材料、工艺要求苛刻，价格较高。目前国内能够生产这种产品的企业寥寥无几。高浓度在65%以上的更是其中的尖端产品，目前，这种产品的最高浓度达到了68%左右。沥青路面材料的现在5改性乳化沥青生产设备沥青路面材料的现在6由于有如此丰富的高性能的材料，因此发展了以下道路路面技术：改性沥青混合料（SMA、OGFC等）、超薄磨耗层等乳化改性粘层油、透层油、封层油、雾封层、稀浆封层、微表处、同步碎石封层、改性沥青应力吸收层、橡胶沥青应力吸收层。超薄磨耗层技术沥青路面材料的现在6稀浆封层：使用乳化沥青或乳化改性沥青，将集料、水泥、水调制成的稀浆，通过稀浆封层车均匀的摊铺在需要保养的路面上，封层厚度6-15毫米，厚度薄、造价低、开放交通快。稀浆封层车稀浆封层施工作业沥青路面材料的现在6雾封层技术：将特殊配制的乳化沥青通过雾封层车均匀喷洒在轻微受损的路面上。对比图雾封层作业沥青路面材料的现在6同步碎石封层：同步碎石封层具有良好的抗滑性能和防渗水性能，能有效治愈路面贫油、掉粒、轻微网裂、车辙、沉陷等病害，主要用于道路的预防性养护和矫正性养护，以及提高高等级路面的防滑性能，无论是高速公路还是普通公路都可以使用此项养护新技术，欧洲95%以上的公路均采用同步碎石封层进行路面养护。沥青路面材料的现在6OGFC（开级配抗滑磨耗层）大空隙的沥青混合料、能迅速从其内部排走路表雨水、具有抗滑、抗车辙及降噪的路面。设计空隙率大于18%，具有较强的结构排水能力。没有强力的改性沥青，就不可能有OGFC。沥青路面材料的现在7温拌沥青：传统沥青材料：温室气体排放惊人。最近10年以来，旨在减少沥青烟和温室气体排放的温拌沥青技术被开发出来。沥青烟中含有大量致癌物质，研究温拌技术的初衷是减少沥青烟对人体的危害。由于沥青烟在130~140摄氏度左右产生，因此温拌沥青的温度上限限定在130摄氏度，避免了沥青烟的产生。同时，根据环境保护部对几千吨混合料检测得出的综合数据，这套技术能够降低二氧化碳排放56%，能耗降低22%，减少对人体有害的气体81%。温拌沥青完全可以替代传统热沥青。目前，温拌技术在中国方兴未艾。沥青技术的发展趋势道路沥青正经历着从热---温的过程。其终极趋势，冷。即，在常温下拌合施工。图为温拌清洁干净的施工现场，没有了烟雾缭绕温拌沥青上世纪80年代中期，我国公路年消耗沥青约300多万吨。如今，这个数字达到1300万吨，并持续增长。按其中90%为热拌沥青计算，每年的温室气体排放量和能源消耗量惊人。温拌沥青沥青温拌混合料具有如下技术优势：（1）在不牺牲沥青混合料路用性能的前提下，拌和温度可降低至100℃-130℃、碾压温度可降低至70℃-120℃；（2）混合料的设计、拌和及施工工艺与热拌混合料一致，无需添置新的设备；（3）具有良好的适应性：不同石料，不同级配，不同沥青；（4）减少燃料消耗，节省20%～30%；（5）减少沥青烟的排放，降低对环境的污染和对施工人员健康的损害；（6）减轻热拌过程中沥青的老化，延长沥青路面的使用寿命（7）延长施工季节。温拌沥青应用展望（1）根据EWMA性能，EWMA可以用于沥青路面的各结构层；（2）尤其适用于沥青路面维修养护中的薄层罩面和超薄罩面；（3）尤其适用于有更高环保要求的城市道路的建设和维修养护；（4）适用于隧道道面的铺筑；（5）适用于再生料比例较高的混合料。冷拌沥青及混合料我们追求的目标就是：沥青及混合料在常温下的拌合和摊铺冷拌沥青分类液体沥青和乳化沥青液体沥青：用溶剂（煤油、柴油）将沥青或改性沥青稀释成需要的粘度和有一定流动度的沥青粘结料。乳化沥青：将通常高温使用的道路沥青，经过机械加工和化学稳定的方法（乳化），扩散到水中而液化成常温下有一定的粘度和流动度的一种道路建筑材料。可以常温下单独使用，也可以和集料一起使用。液体沥青液体沥青的应用：冷补料：用于沥青路面的坑槽修补坑槽界面修补剂。优点：有一定的存放时间（100天左右）开放交通快。缺点：成本高：溶剂大多采用柴油、煤油导致。污染大：溶剂挥发形成空气污染。路用性能差，大部分用于道路坑槽修补，未见路面混合料使用乳化沥青及混合料乳化沥青具有广泛的使用领域1、透层、粘层油：用于防水和连接。2、雾封层：路面养护3、稀浆封层：低等级公路路面和道路路面预养护4、微表处：低等级道路路面和道路路面养护与修复5、乳化沥青-水泥混合料：低等级公路路面。98年由乔瑞华主持的重庆市永川一箕山乳化沥青-水泥混合料试验路段，路况至今良好。乳化沥青作为拌合粘结料需要解决的问题裹覆能力：与集料有很好的裹覆性能高粘度：布氏粘度不低于170mPa.s与水硬性胶凝材料相容性：与水硬性材料混合不破乳蒸发残留物有较高的软化点，至少不低于规范对改性沥青的要求的软化点（I-D：60℃）为此，需要完成：将SBS改性沥青乳化成为高粘度的、高固含量的乳化沥青。我们完成了道改2号改性沥青，乳化成为固含量高达80%的乳化沥青。外观形态呈现出半固态状态，并通过了与硅铝酸盐的任意比例混合而不破乳。软化点达到70℃以上。0#星型改性乳化沥青80度温度下的粘度状态。约:2pa.s1#星型改性乳化沥青2#星型改性乳化沥青3#星型改性乳化沥青改性沥青、普通沥青、改性乳化沥青粘度改性乳化沥青拌合碾压温度与粘度图中可以看出，随固含量降低，粘度在常温区内逐渐趋于最佳拌合粘度和碾压粘度可以模拟的乳化沥青通过以上试验，我们可以看出，通过控制乳化沥青的配比，我们可以模拟出任何热沥青在任何温度下的粘度状态，用以在冷态下实现冷拌。通过对四种不同型号的乳化沥青和集料的设计，我们可以设计出适合不同气候条件下适用的乳化沥青。如：热带地区，使用0号、1号，温带地区，使用2号、3号。夏天，适用粘度高一点的，春秋天或冬天，使用粘度低一点的。乳化沥青混合料拌合SMA乳化沥青混合料常温下裹覆拌合试验乳化沥青混合料乳化沥青混合料AM13结构混合料淋水试验，以检验其透水性能乳化沥青混合料SMA结构乳化沥青混合料乳化沥青：星型SBS改性乳化沥青，固含量80%空隙率12%，油石比8%拌合形态同热沥青。乳化沥青混合料SMA结构的乳化沥青混合料淋水试验环氧沥青环氧沥青是环氧沥青混凝土的核心材料。环氧沥青是环氧树脂和沥青及固化剂按一定比例混合的多相聚合物，具有强度高、耐车辙、疲劳性能好等特点，是钢桥桥面、高等级路面、超重交通路面等路面铺装的最好材料。目前国内环氧沥青铺装材料都是从美国进口的，价格在每吨六万元人民币以上，是普通沥青价格的十到二十倍。南京长江二桥和润扬长江公路大桥的铺装层均采用环氧沥青混凝土作为铺装材料。环氧沥青是双组份材料，其固化形成强度必须加入固化剂，而加入固化剂后，在一定的时间段内就很快形成不可逆强度，使得后续工作时间有了严格限制。环氧乳化沥青环氧沥青有着如此高的性能，但不菲的价格、热施工及加入固化剂后的固化时间限制，使得其应用变得小心谨慎起来。通过将环氧树脂自乳化和沥青的融合乳化，我们研制成功环氧乳化沥青，其固含量达到77%，环氧树脂含量不低于18%，具有非常好的材料可拌合性，其固化时间根据工程需要，在制作乳化沥青的时候加入，其固化时间从十几个小时到3天以上。通过调整配方，我们制作了低固含量的环氧乳化沥青，做为喷洒型的粘层材料，解决了大空隙率的排水路面混合料、薄层罩面及钢桥面罩面等工程的粘结问题。环氧乳化沥青的成本仅是环氧沥青价格的三分之一。且冷施工，不需加热。乳化沥青混合料的优势1性能优势：马歇尔稳定度已经超过热沥青混合料和温拌沥青混合料（稳定度在11至26kN，流值目前定性试验所测达到0至42）。我们试验了AM、SMA、OGFC等。通过调整混合料拌合工艺，可以合理设计出我们需要的马歇尔稳定度和流值的乳化沥青混合料，以适应不同的道路要求。如，稀释一下内外裹覆的乳化沥青，就可以提高稳定度、降低流值。在需要的时候，通过人工干扰，使其突然破乳，乳化沥青混合料强度会急剧形成，因此其强度形成时间可控。乳化沥青的混合料在常温下可以“贮存”一段时间，这是热沥青混合料无法比拟。施工现场，没有蒸腾的石油气和80度以上的热物质。保障了施工人员的健康和施工安全。乳化沥青混合料的优势2节能环保：加工改性沥青每吨需要柴油8公斤，然后再乳化它需要5公斤。热混合料一吨需要柴油6公斤。全国一年要用沥青1300万吨。300万吨改性，如果混合料中按5%计算沥青用量，则有2亿吨混合料，要燃烧掉150万吨柴油。而用乳化沥青，生产一吨乳化沥青用柴油4公斤，全年全国仅用4万吨柴油，节省燃料95%以上，极大改善了道路施工和材料生产所耗能源。为国家和社会节约大量宝贵能源，同时也极大减少了大气排放。这是传统方法无法比拟的。超薄罩面，改善传统路面行车条件。其质量远超热沥青超薄磨耗层。乳化沥青混合料的优势3热拌热铺混合料前后场配合紧密，不得脱节。冷拌冷铺前后场配合宽裕很多。热拌热铺前场工序环节非常紧张。摊铺质量问题不易纠正。冷拌冷铺前场较为宽松，摊铺质量问题从容处理。大大延长了可供施工的时间和季节。结论乳化沥青替代热沥青，是一个必然的趋势。如同温拌沥青替代热拌沥青一样。乳化沥青的路用性能已经超越了热沥青。乳化沥青同样与胶粉可以做成胶粉改性乳化沥青，工艺更加简单实用。乳化沥青还可以向彩色乳化沥青方向发展。全面占领热沥青产品市场，这是目前我们正在研发的一个方向。乳化沥青混合料路面与养护乳化沥青混合料作为路面功能层罩面，其养护非常简单：雾封层养护：在路面出现轻微损伤时养护点修复：局部路面松散或损害，采用快凝型乳化沥青混合料快速修复，并进行表面颜色修复。局部铣刨：采用铣刨机铣刨后，重新做薄层罩面。（这种养护技术是配合冯治安教授、王选仓教授、李国胜教授等人研究的长寿命路面典型结构研究、设计与施工技术相配套的）对以下专家郑州杰格瑞华道路工程技术有限公司董事长冯治安教授深圳路安特总工程师刘地城高级工程师维实伟克（中国）总工程师黄文元博士维实伟克（中国）产品经理刘毅强博士合肥工业大学土木工程学院胡成博士合肥工业大学土木学院院长朱大勇博导重庆公路局乔瑞华高级工程师江苏新华发集团