道路與橋梁專業(yè)畢業(yè)論文--瀝青路面新材料的應用與發(fā)展

1、<p>　　論文題名：瀝青路面新材料的應用與發(fā)展</p><p>　　瀝青路面新材料的應用與發(fā)展</p><p>　　摘要：我國瀝青混凝土路面的歷史還很短，在10多年前，我國的瀝青路面仍以瀝青表處，灌入式路面及瀝青碎石路面為主要形式。隨著高等級公路建設的發(fā)展，瀝青混凝土路面成為瀝青路面的主要形式。但是，由于國民經(jīng)濟高速發(fā)展所帶來的交通量迅速增長、車輛大型化、超載嚴重、車輛渠道化等

2、，使瀝青混凝土路面面臨嚴峻的考驗。許多高速公路瀝青路面建成不久就不能滿足交通的要求，早期破壞時有發(fā)生。盡管瀝青路面設計方法是建立在路面層狀彈性體系理論基礎上的，依據(jù)車輛荷載的反復作用而發(fā)生結(jié)構(gòu)層材料疲勞破壞這種原理，決定路面的設計使用年限。但實際上，瀝青路面仍然普遍存在著在設計年限內(nèi)由于其他原因而發(fā)生的早期破壞。面對這樣的情況，不得不在提高瀝青混凝土路面使用性能上下功夫，使路面保持良好的使用狀態(tài)，延長使用壽命，創(chuàng)造社會經(jīng)濟效益。<

3、/p><p>　　關鍵詞：瀝青改性材料，瀝青路面現(xiàn)存的問題，車轍</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　在我國，公路的落后主要是筑路材料和施工手段的落后。80年代以來，我國陸續(xù)引進國外先進施工機械、拌和機、壓路機等設備，施工水平有了很大的提高。在在材料方面，高速公路的瀝青材料都采用了交通道路瀝青技術要求的優(yōu)質(zhì)瀝清</p

4、><p>　　，并且大多是國外進口瀝青，但仍然會出現(xiàn)瀝青路面早期破壞的現(xiàn)象。</p><p>　　瀝青路面的發(fā)展與變革，實際上是路面材料變革的歷史?，F(xiàn)在瀝青路面的差距最主要的是材料的差距，包括原材料和瀝青混合料的差距。</p><p>　　近年來，我國瀝青路面的建設，規(guī)模逐漸擴大，質(zhì)量也有很大提高，已經(jīng)普遍認識到材料質(zhì)量對于路面質(zhì)量、使用壽命的重要性?，F(xiàn)在大家對瀝青的質(zhì)

5、量已經(jīng)比較重視了，認識到高速公路的瀝青路面一定要采用符合“重交通道路瀝青技術要求”的要求，認識到?jīng)]有國產(chǎn)合適的瀝青時，購買進口瀝青從長遠看經(jīng)濟是核算的。</p><p>　　但是，對集料的認識遠沒有對瀝青那樣重視。從整體上看，我國瀝青路面建設水平與國外先進國家還有相當大的差距。這個落后主要體現(xiàn)在瀝青路面的使用壽命，規(guī)范規(guī)定使用壽命是15年，可實際上沒有幾年，就要大規(guī)模維修，可以發(fā)現(xiàn)，我國與國外先進國家所差的除了管

6、理以外，就在于粗細集料的生產(chǎn)和使用上。</p><p>　　寫這篇論文的目的在于，討論研究瀝青路面出現(xiàn)的一些問題、產(chǎn)生原因、解決途徑。</p><p>　　1 瀝青路面的使用性能</p><p>　?、俑邷乜管囖H性能，即抵抗流動變形的能力；</p><p>　?、诘蜏乜沽研阅埽吹挚沟蜏厥湛s裂縫的能力；</p><p>

7、;　?、鬯€(wěn)定性，即抵抗瀝青混合料受水的侵蝕逐漸產(chǎn)生的理清模剝離、掉粒、松散、坑槽而破壞的能力；</p><p>　?、苣推谛阅?，即抵抗路面瀝青混合料在反復荷載作用下破壞的能力；</p><p>　　⑤抗老化性能，即抵抗瀝青混合料受氣候影響發(fā)脆喪失粘結(jié)力等各種良好性能的能力；</p><p>　?、薇砻娣展δ埽ǖ驮胍艏闯睗袂闆r下的抗滑能力、防止雨天濺水及在車

8、后產(chǎn)生水霧等性能，這些性能直接影響交通安全及環(huán)境保護；</p><p>　?、咝熊囀孢m性能，主要是指平整度不良產(chǎn)生的行車顛簸，還包括橫向平整度。</p><p>　　2瀝青路面現(xiàn)存的問題及原因</p><p><b>　　2.1 現(xiàn)存的問題</b></p><p>　?、倏v向或橫向的永久性變形，夏季高溫期在重載車作用下造

9、成流動性車轍，縱向平整度下降。</p><p>　　②冬季瀝青路面的橫向開裂，包括溫縮裂縫及半剛性基層開裂或水泥混凝土路面接縫引起的反射縫，從裂縫中進水，引起承載能力下降的破壞（龜裂）。</p><p>　　③雨季或春融季節(jié)出現(xiàn)的坑槽，即水損壞破壞。</p><p>　?、転r青路面由于泛油、石料磨光引起的表面功能降低或喪失，尤其是抗滑性能不足。</p>

10、<p><b>　　2.2 產(chǎn)生原因</b></p><p>　　①我國嚴重缺乏修建高等級公路用的高質(zhì)量重交通道路瀝青，某些工程不得不使用性能不好的普通多蠟瀝青修建。</p><p>　?、诩词故褂昧藝a(chǎn)或進口的重交通道路瀝青，但某些路段由于交通量過大，運輸超載十分嚴重，或者氣候條件惡劣，仍不敷需要。同時，由于某些路段上，運輸費及過路費極高，如果車輛不超載

11、，運輸部門在經(jīng)濟上就無利可圖。</p><p>　?、郜F(xiàn)有的礦料級配基本上是從傳統(tǒng)觀念出發(fā)配制的連續(xù)式密實級配瀝青混凝土，這種級配不能滿足更高要求的路面需要。</p><p>　　3瀝青混合料的矛盾和解決途徑</p><p>　　3.1 高溫穩(wěn)定性和疲勞性能、低溫抗裂性能的矛盾。</p><p>　　為了提高高溫抗車轍能力盡量采用粗級配，增大

12、集料顆徑，增加集料數(shù)量，減少用油量，但這樣的混合料低溫勁度大、發(fā)脆，很容易開裂，疲勞性能差，而且施工性能也差。而為了提高耐久性和低溫抗裂性能，使用針入度較大，用量較多的瀝青，用較細的、空隙率小的混合料，在夏天就很容易出現(xiàn)軟化、泛油、車轍。</p><p>　　3.2 路面表面特性和耐久性的矛盾。</p><p>　　高速公路對表面特性的要求較高，要求抗滑性能好，不濺水、水霧小，噪音輕。為了

13、達到這個目的，必須提高表面粗糙度，采用構(gòu)造深度大的開級配或半開級配瀝青混合料。但是這樣的混合料空隙率必然比較大，而空隙率大的混合料耐久性差。</p><p>　　5 改性瀝青的分類、標準及發(fā)展方向</p><p>　　5.1 改性瀝青的分類</p><p>　　所謂改性瀝青，也包括改性瀝青混合料，按照我國《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTJ032)及《公路改性瀝青路

14、面施工技術規(guī)范》（JTJ036）的定義，是指“摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、磨細的橡膠粉或其他填料等外摻劑（改性劑），或采取對瀝青輕度氧化加工等措施，使瀝青或瀝青混合料的性能得以改善而制成的瀝青混合料”。</p><p>　　5.2 改性劑選擇原則</p><p>　　實際工程上選擇改性劑的品種和劑量是技術性很高的工作，只能根據(jù)所在地區(qū)的氣候條件、交通條件、經(jīng)濟實力、改性瀝青設備條件，以及

15、當?shù)貫r青路面的主要破壞形式、改性目的綜合確定。</p><p>　　5.3 改性瀝青的發(fā)展方向</p><p>　　瀝青改性劑種類很多，但是不同改性劑都有其固有的特點，通過研究和應用，改性的使用量也在不斷變化。</p><p>　　SBS的高溫、低溫性能，彈性恢復性能，感溫性能等無論從哪方面講，都有非常突出的優(yōu)點，是PE和EVA無法相比的。PE僅僅在高溫穩(wěn)定性方面顯

16、示出較好的效果，但與SBS比有很大的差距，EVA的高溫穩(wěn)定性不如PE，但低溫穩(wěn)定性較PE要稍好一些，但均不如SBS；SBR有較好的低溫性能，經(jīng)過改性的SBR乳膠也有較好的高溫穩(wěn)定性。</p><p>　　大量的實驗說明：SBS的效果明顯優(yōu)于其他品種。SBS改性的優(yōu)越性突出表現(xiàn)在使軟化點大幅度提高的同時，又使低溫延度明顯增加，感溫性得到很大改善，而且彈性恢復率特別大。</p><p>　　5

17、.4 改性瀝青的標準</p><p>　　5.4.1 國外的改性瀝青標準</p><p>　　在國外，大部分國家已經(jīng)制定了改性瀝青的標準或規(guī)范，但尚未見有一個通用的標準。在美國，AASHTO-AGC-ARTB的31號報告的標準，它建議將改性瀝青分為三類，不同改性劑采用不同的評分指標，有著重要的參考價值。</p><p>　　5.4.2 我國的改性瀝青標準</p

18、><p>　　我國最新編制的《公路改性瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTJ036）主要參考國外的標準，同時根據(jù)我國近年來的施工實踐制定的。各國改性瀝青標準都有一些共同的特點，首先都根據(jù)聚合物類型的不同進行分類，然后將每一種類型的聚合物改性瀝青分成幾個等級，每一個等級適用于不同的氣候條件。</p><p>　　6 SMA的發(fā)展與應用情況</p><p>　　6.1 SMA的誕生

19、</p><p>　　瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是近年來在國際上出現(xiàn)的一種非常引人注目的新型瀝青混合料，以其優(yōu)良的抗車轍性能和抗滑性能而聞名于世。第一條SMA路面始建于60年代中期的德國，已經(jīng)有近四十年的歷史，至今仍然在良好地使用著。</p><p>　　SMA是德國在澆注式瀝青混凝土的基礎上為解決車轍問題而發(fā)展起來的新型材料。</p><p>　　6.2 SM

20、A的組成特點</p><p>　　SMA是一種全新意義上的瀝青混合料，它是由瀝青瑪蹄脂填充碎石骨架組成的骨架嵌擠型密實結(jié)構(gòu)混合料，接近于我國的瀝青碎石混合料的空隙中用豐富的瀝青瑪蹄脂填充的情況。SMA的組成有以下特點。</p><p>　?、賁MA是一種間斷級配的瀝青混合料，SMA的5mm以上的粗集料含量與瀝青碎石相近，可0.075mm通過量比AC-16I型瀝青混凝土還多出一倍。</

21、p><p>　?、跒榧尤胼^多的瀝青，一方面增加礦粉的用量，同時使用使用纖維作為穩(wěn)定劑，通常采用木質(zhì)素纖維，用量為瀝青混合料的3％，也可采用礦物纖維，用量為混合料的4％。</p><p>　　③瀝青結(jié)合料用量多，比普通混合料要高1％以上，粘結(jié)性要求高，。</p><p>　?、躍MA的配合比不能完全依靠馬歇爾配合比設計方法，主要由體積指標確定，馬歇爾試件成型雙面擊實50次

22、，目標空隙率2％-4％，穩(wěn)定度和流值不是主要指標，瀝青用量還可參考高溫析漏試驗確定。車轍試驗是重要的設計手段。</p><p>　?、軸MA的材料要求：粗集料必須特別堅硬、表面粗糙，針片狀顆粒少，以便嵌擠良好；細集料一般不用天然砂，宜采用堅硬的人工砂；礦粉必須是磨細石灰石粉，最好不使用回收粉塵。</p><p>　?、轘MA的施工與普通瀝青混凝土相比，拌和時間要適當延長，施工溫度要提高，壓

23、實不得采用輪胎碾。</p><p>　　綜合SMA的特點，可歸納為：粗集料多、礦粉多、瀝青結(jié)合料多、細集料少，摻纖維增強劑，材料要求高，使用性能全面提高。</p><p>　　6.3 SMA的形成機理</p><p>　　SMA是由瀝青、礦粉、纖維及少量細集料組成的瀝青瑪蹄脂填充間斷級配的粗集料碎石骨架的間隙形成一體的混合料。</p><p>

24、;　　SMA的組成中，粗集料骨架占到70％以上，混合料中粗集料相互之間的接觸面（或支撐點）很多，細集料很少，瑪蹄脂部分僅僅填充了粗集料之間的空隙，交通荷載主要由粗集料骨架承受。由于粗集料顆粒之間互相良好的嵌擠作用，瀝青混合料產(chǎn)生非常好的抵抗荷載變形的能力，即使在高溫條件下，瀝青瑪蹄脂的粘度下降，對這種抵抗能力的影響也會減小，因而有較強的高溫抗車轍能力。</p><p>　　6.4 SMA的主要功能</p&g

25、t;<p>　　6.4.1 抗滑能力</p><p>　　除了集料品種外，SMA的構(gòu)造深度取決于粗集料尺寸和瑪蹄脂的填充程度，集料尺寸越大，構(gòu)造深度也越大，對SMA16這樣的大顆徑材料，構(gòu)造深度可達1.5mm~2.0mm，它可以滿足高速交通和低速交通的需要。</p><p><b>　　6.4.2 平整度</b></p><p>

26、　　平整度分橫向和縱向，橫向平整度包括車轍。SMA的高溫穩(wěn)定性使路面穩(wěn)定，具有好的平整度和行車舒適度。</p><p><b>　　6.4.3 噪音小</b></p><p>　　6.4.4 表面耐久性好</p><p>　　實踐證明SMA耐久、耐磨損性非常好，不會發(fā)生松散，抵抗交通裂縫性能好。SMA的優(yōu)異的耐久性源于瀝青瑪蹄脂的不透水性，瑪蹄

27、脂內(nèi)部空隙小，瀝青結(jié)合料的變形率小。</p><p>　　6.5 SMA在我國的發(fā)展</p><p>　　上世紀九十年代，首都機場高速采用改性瀝青和SMA技術，這是我國首次同時試用改性瀝青和SMA技術；之后，我國有少數(shù)地區(qū)開始試用改性瀝青和SMA技術。首先，改性瀝青的配方是改性瀝青技術的精髓；同時，認識到改性瀝青的制備是改性瀝青成功的關鍵。</p><p>　　但是

28、，采用國外的改性瀝青技術，價格昂貴。所以，必須獨立自主地研制開發(fā)改性瀝青設備，且不能侵犯國外的任何知識產(chǎn)權(quán)。</p><p>　　上個世界九十年代中期，我國獨立自主地開發(fā)國產(chǎn)改性瀝青設備“LG-8A 煉磨式瀝青改性設備”，首次利用國產(chǎn)“LG-8A 煉磨式瀝青改性設備”制作了改性瀝青，供應北京長安街瀝青面層整修工程鋪筑使用。</p><p>　　可以說，北京長安街改性瀝青及SMA瀝青路面整修

29、工程，開創(chuàng)了我國瀝青路面和機場道路路面建設的新時代，它標志著我國改性瀝青和SMA結(jié)構(gòu)將實現(xiàn)完全國產(chǎn)化并可以大規(guī)模推廣應用時代的到來。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　各種功能性瀝青路面新材料賦予了瀝青混凝土路面不同的功能和作用，被用于不同的場合與環(huán)境，對瀝青路面的安全性、舒適性和服務質(zhì)量作出了顯著的貢獻，因而日益受到人們的關注。</

30、p><p>　　功能性瀝青路面新材料的開發(fā)和應用大大的提高了我國瀝青路面建設的技術水平，已初步顯現(xiàn)出期技術的先進性和優(yōu)越性。從科學和可持續(xù)發(fā)展的角度來看，功能性瀝青路面材料有廣闊的應用前景。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]陸新民等.功能性新型瀝青混合料技術特性及其應用[J].石油瀝青.2006年6月.第20