道路与桥梁专业毕业论文

论文题名：沥青路面新材料的应用与发展沥青路面新材料的应用与发展摘要：我国沥青混凝土路面的历史还很短，在10多年前，我国的沥青路面仍以沥青表处，灌入式路面及沥青碎石路面为主要形式。随着高等级公路建设的发展，沥青混凝土路面成为沥青路面的主要形式。但是，由于国民经济高速发展所带来的交通量迅速增长、车辆大型化、超载严重、车辆渠道化等，使沥青混凝土路面面临严峻的考验。许多高速公路沥青路面建成不久就不能满足交通的要求，早期破坏时有发生。尽管沥青路面设计方法是建立在路面层状弹性体系理论基础上的，依据车辆荷载的反复作用而发生结构层材料疲劳破坏这种原理，决定路面的设计使用年限。但实际上，沥青路面仍然普遍存在着在设计年限内由于其他原因而发生的早期破坏。面对这样的情况，不得不在提高沥青混凝土路面使用性能上下功夫，使路面保持良好的使用状态，延长使用寿命，创造社会经济效益。关键词：沥青改性材料，沥青路面现存的问题，车辙绪论在我国，公路的落后主要是筑路材料和施工手段的落后。80年代以来，我国陆续引进国外先进施工机械、拌和机、压路机等设备，施工水平有了很大的提高。在在材料方面，高速公路的沥青材料都采用了交通道路沥青技术要求的优质沥清，并且大多是国外进口沥青，但仍然会出现沥青路面早期破坏的现象。沥青路面的发展与变革，实际上是路面材料变革的历史。现在沥青路面的差距最主要的是材料的差距，包括原材料和沥青混合料的差距。近年来，我国沥青路面的建设，规模逐渐扩大，质量也有很大提高，已经普遍认识到材料质量对于路面质量、使用寿命的重要性。现在大家对沥青的质量已经比较重视了，认识到高速公路的沥青路面一定要采用符合“重交通道路沥青技术要求”的要求，认识到没有国产合适的沥青时，购买进口沥青从长远看经济是核算的。但是，对集料的认识远没有对沥青那样重视。从整体上看，我国沥青路面建设水平与国外先进国家还有相当大的差距。这个落后主要体现在沥青路面的使用寿命，规范规定使用寿命是15年，可实际上没有几年，就要大规模维修，可以发现，我国与国外先进国家所差的除了管理以外，就在于粗细集料的生产和使用上。写这篇论文的目的在于，讨论研究沥青路面出现的一些问题、产生原因、解决途径。1沥青路面的使用性能①高温抗车辙性能，即抵抗流动变形的能力；②低温抗裂性能，即抵抗低温收缩裂缝的能力；③水稳定性，即抵抗沥青混合料受水的侵蚀逐渐产生的理清模剥离、掉粒、松散、坑槽而破坏的能力；④耐疲劳性能，即抵抗路面沥青混合料在反复荷载作用下破坏的能力；⑤抗老化性能，即抵抗沥青混合料受气候影响发脆丧失粘结力等各种良好性能的能力；⑥表面服务功能，包括低噪音即潮湿情况下的抗滑能力、防止雨天溅水及在车后产生水雾等性能，这些性能直接影响交通安全及环境保护；⑦行车舒适性能，主要是指平整度不良产生的行车颠簸，还包括横向平整度。2沥青路面现存的问题及原因2.1现存的问题①纵向或横向的永久性变形，夏季高温期在重载车作用下造成流动性车辙，纵向平整度下降。②冬季沥青路面的横向开裂，包括温缩裂缝及半刚性基层开裂或水泥混凝土路面接缝引起的反射缝，从裂缝中进水，引起承载能力下降的破坏（龟裂）。③雨季或春融季节出现的坑槽，即水损坏破坏。④沥青路面由于泛油、石料磨光引起的表面功能降低或丧失，尤其是抗滑性能不足。2.2产生原因①我国严重缺乏修建高等级公路用的高质量重交通道路沥青，某些工程不得不使用性能不好的普通多蜡沥青修建。②即使使用了国产或进口的重交通道路沥青，但某些路段由于交通量过大，运输超载十分严重，或者气候条件恶劣，仍不敷需要。同时，由于某些路段上，运输费及过路费极高，如果车辆不超载，运输部门在经济上就无利可图。③现有的矿料级配基本上是从传统观念出发配制的连续式密实级配沥青混凝土，这种级配不能满足更高要求的路面需要。3沥青混合料的矛盾和解决途径3.1高温稳定性和疲劳性能、低温抗裂性能的矛盾。为了提高高温抗车辙能力尽量采用粗级配，增大集料颗径，增加集料数量，减少用油量，但这样的混合料低温劲度大、发脆，很容易开裂，疲劳性能差，而且施工性能也差。而为了提高耐久性和低温抗裂性能，使用针入度较大，用量较多的沥青，用较细的、空隙率小的混合料，在夏天就很容易出现软化、泛油、车辙。3.2路面表面特性和耐久性的矛盾。高速公路对表面特性的要求较高，要求抗滑性能好，不溅水、水雾小，噪音轻。为了达到这个目的，必须提高表面粗糙度，采用构造深度大的开级配或半开级配沥青混合料。但是这样的混合料空隙率必然比较大，而空隙率大的混合料耐久性差。5改性沥青的分类、标准及发展方向5.1改性沥青的分类所谓改性沥青，也包括改性沥青混合料，按照我国《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ032)及《公路改性沥青路面施工技术规范》（JTJ036）的定义，是指“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而制成的沥青混合料”。5.2改性剂选择原则实际工程上选择改性剂的品种和剂量是技术性很高的工作，只能根据所在地区的气候条件、交通条件、经济实力、改性沥青设备条件，以及当地沥青路面的主要破坏形式、改性目的综合确定。5.3改性沥青的发展方向沥青改性剂种类很多，但是不同改性剂都有其固有的特点，通过研究和应用，改性的使用量也在不断变化。SBS的高温、低温性能，弹性恢复性能，感温性能等无论从哪方面讲，都有非常突出的优点，是PE和EVA无法相比的。PE仅仅在高温稳定性方面显示出较好的效果，但与SBS比有很大的差距，EVA的高温稳定性不如PE，但低温稳定性较PE要稍好一些，但均不如SBS；SBR有较好的低温性能，经过改性的SBR乳胶也有较好的高温稳定性。大量的实验说明：SBS的效果明显优于其他品种。SBS改性的优越性突出表现在使软化点大幅度提高的同时，又使低温延度明显增加，感温性得到很大改善，而且弹性恢复率特别大。5.4改性沥青的标准5.4.1国外的改性沥青标准在国外，大部分国家已经制定了改性沥青的标准或规范，但尚未见有一个通用的标准。在美国，AASHTO-AGC-ARTB的31号报告的标准，它建议将改性沥青分为三类，不同改性剂采用不同的评分指标，有着重要的参考价值。5.4.2我国的改性沥青标准我国最新编制的《公路改性沥青路面施工技术规范》（JTJ036）主要参考国外的标准，同时根据我国近年来的施工实践制定的。各国改性沥青标准都有一些共同的特点，首先都根据聚合物类型的不同进行分类，然后将每一种类型的聚合物改性沥青分成几个等级，每一个等级适用于不同的气候条件。6SMA的发展与应用情况6.1SMA的诞生沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是近年来在国际上出现的一种非常引人注目的新型沥青混合料，以其优良的抗车辙性能和抗滑性能而闻名于世。第一条SMA路面始建于60年代中期的德国，已经有近四十年的历史，至今仍然在良好地使用着。SMA是德国在浇注式沥青混凝土的基础上为解决车辙问题而发展起来的新型材料。6.2SMA的组成特点SMA是一种全新意义上的沥青混合料，它是由沥青玛蹄脂填充碎石骨架组成的骨架嵌挤型密实结构混合料，接近于我国的沥青碎石混合料的空隙中用丰富的沥青玛蹄脂填充的情况。SMA的组成有以下特点。①SMA是一种间断级配的沥青混合料，SMA的5mm以上的粗集料含量与沥青碎石相近，可0.075mm通过量比AC-16I型沥青混凝土还多出一倍。②为加入较多的沥青，一方面增加矿粉的用量，同时使用使用纤维作为稳定剂，通常采用木质素纤维，用量为沥青混合料的3％，也可采用矿物纤维，用量为混合料的4％。③沥青结合料用量多，比普通混合料要高1％以上，粘结性要求高，。④SMA的配合比不能完全依靠马歇尔配合比设计方法，主要由体积指标确定，马歇尔试件成型双面击实50次，目标空隙率2％-4％，稳定度和流值不是主要指标，沥青用量还可参考高温析漏试验确定。车辙试验是重要的设计手段。⑤SMA的材料要求：粗集料必须特别坚硬、表面粗糙，针片状颗粒少，以便嵌挤良好；细集料一般不用天然砂，宜采用坚硬的人工砂；矿粉必须是磨细石灰石粉，最好不使用回收粉尘。⑥SMA的施工与普通沥青混凝土相比，拌和时间要适当延长，施工温度要提高，压实不得采用轮胎碾。综合SMA的特点，可归纳为：粗集料多、矿粉多、沥青结合料多、细集料少，掺纤维增强剂，材料要求高，使用性能全面提高。6.3SMA的形成机理SMA是由沥青、矿粉、纤维及少量细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料碎石骨架的间隙形成一体的混合料。SMA的组成中，粗集料骨架占到70％以上，混合料中粗集料相互之间的接触面（或支撑点）很多，细集料很少，玛蹄脂部分仅仅填充了粗集料之间的空隙，交通荷载主要由粗集料骨架承受。由于粗集料颗粒之间互相良好的嵌挤作用，沥青混合料产生非常好的抵抗荷载变形的能力，即使在高温条件下，沥青玛蹄脂的粘度下降，对这种抵抗能力的影响也会减小，因而有较强的高温抗车辙能力。6.4SMA的主要功能6.4.1抗滑能力除了集料品种外，SMA的构造深度取决于粗集料尺寸和玛蹄脂的填充程度，集料尺寸越大，构造深度也越大，对SMA16这样的大颗径材料，构造深度可达1.5mm~2.0mm，它可以满足高速交通和低速交通的需要。6.4.2平整度平整度分横向和纵向，横向平整度包括车辙。SMA的高温稳定性使路面稳定，具有好的平整度和行车舒适度。6.4.3噪音小6.4.4表面耐久性好实践证明SMA耐久、耐磨损性非常好，不会发生松散，抵抗交通裂缝性能好。SMA的优异的耐久性源于沥青玛蹄脂的不透水性，玛蹄脂内部空隙小，沥青结合料的变形率小。6.5SMA在我国的发展上世纪九十年代，首都机场高速采用改性沥青和SMA技术，这是我国首次同时试用改性沥青和SMA技术；之后，我国有少数地区开始试用改性沥青和SMA技术。首先，改性沥青的配方是改性沥青技术的精髓；同时，认识到改性沥青的制备是改性沥青成功的关键。但是，采用国外的改性沥青技术，价格昂贵。所以，必须独立自主地研制开发改性沥青设备，且不能侵犯国外的任何知识产权。上个世界九十年代中期，我国独立自主地开发国产改性沥青设备“LG-8A炼磨式沥青改性设备”，首次利用国产“LG-8A炼磨式沥青改性设备”制作了改性沥青，供应北京长安街沥青面层整修工程铺筑使用。可以说，北京长安街改性沥青及SMA沥青路面整修工程，开创了我国沥青路面和机场道路路面建设的新时代，它标志着我国改性沥青和SMA结构将实现完全国产化并可以大规模推广应用时代的到来。结论各种功能性沥青路面新材料赋予了沥青混凝土路面不同的功能和作用，被用于不同的场合与环境，对沥青路面的安全性、舒适性和服务质量作出了显著的贡献，因而日益受到人们的关注。功能性沥青路面新材料的开发和应用大大的提高了我国沥青路面建设的技术水平，已初步显现出期技术的先进性和优越性。从科学和可持续发展的角度来看，功能性沥青路面材料有广阔的应用前景。参考文献[1]陆新民等.功能性新型沥青混合料技术特性及其应用[J].石油沥青.2006年6月.第20卷第3期.52-56[2]于乾、王京宇.八种沥青混合料改性剂改性效果的研究[J].中国道路沥青.2009年第3期，1-7